(57)【要約】【課題】樹脂系抵抗ペーストにおいては、高抵抗ペースト、特に比抵抗５０Ω・ｃｍを越えるような高抵抗ペーストを用いた場合、添加するカーボン等の導電性フィラーの割合が非常に少なくなり、カーボンの分散状態が不安定になる、カーボンの添加量の微妙な差により抵抗ペーストの比抵抗が大きく変化する等の問題点があり、精度の良い高抵抗素子を形成する事は難しかった。【解決手段】抵抗材料と抵抗素子電極からなる抵抗素子において、該抵抗材料は導電性高分子を含むものとする。導電性高分子はフィラー状でもよく、この場合はバインダー樹脂を含む抵抗材料とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗材料と抵抗素子電極からなる抵抗素子において、該抵抗材料は導電性高分子を含むことを特徴とする抵抗素子。
【請求項２】
前記抵抗材料は導電性高分子フィラーとバインダー樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の抵抗素子。
【請求項３】
前記抵抗材料はさらに導電性非高分子フィラーを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗素子。
【請求項４】
前記抵抗材料に含まれる導電性高分子はドーパントでドーピングされた導電性共役系高分子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の抵抗素子。
【請求項５】
前記抵抗材料の比抵抗は５０Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の抵抗素子。
【請求項６】
絶縁層と導体層を交互に積層していくプリント配線板に抵抗素子を内蔵した受動素子内蔵プリント配線板において、該抵抗素子は請求項１から５のいずれかに記載の抵抗素子であることを特徴とする受動素子内蔵プリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は抵抗素子、特にプリント配線板にあらかじめ作りこむのに適した抵抗素子及びその抵抗素子を内蔵した受動素子内蔵プリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い回路部品の高密度化、高機能化が強まっている。そのため、プリント配線板に電子部品を実装する場合においてはその実装効率を高めるためにコンデンサ（Ｃ）、レジスタ（Ｒ）、インダクタ（Ｌ）等の受動素子を基板内に内蔵した構造のプリント配線板が注目されている。
【０００３】
このような受動素子の一つである抵抗素子も、プリント配線板に内蔵するためにはより小型のものが望まれている。プリント配線板の内蔵に適した構造の抵抗素子としては、抵抗素子電極間に抵抗材料を配置した構造のものが広く知られている。抵抗材料のパターニング方法としては、メッキや抵抗性金属箔の積層後、エッチング等でパターニングする方法（例えば、特許文献１参照）と、配線回路及び抵抗素子電極形成後に樹脂系の抵抗ペーストをスクリーン印刷等によって部分的に抵抗材料を積層する方法（例えば、特許文献２参照）がある。このうち後者の方法では、材料が効率的に使用でき、工程も少ないという利点がある。
【特許文献１】特開２００３−１６８８５１号公報
【特許文献２】米国特許第４８７０７４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
樹脂系抵抗ペーストにおいては、高抵抗ペーストと低抵抗ペーストとでは、カーボン等の導電性フィラーとバインダー樹脂との配合比を変えることによって比抵抗値を変化させている。そのため、抵抗素子をプリント配線板に内蔵するために小型化しつつ容量を確保しようとして、高抵抗のペースト、特に比抵抗５０Ω・ｃｍを越えるような高抵抗ペーストを用いた場合、添加するカーボン等の導電性フィラーの割合が非常に少なくなり、カーボンの分散状態が不安定になる、カーボンの添加量の微妙な差により抵抗ペーストの比抵抗が大きく変化する等の問題点があり、精度の良い高抵抗素子を形成する事は難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた請求項１に係る第１の発明は、抵抗材料と抵抗素子電極からなる抵抗素子において、該抵抗材料は導電性高分子を含むことを特徴とする抵抗素子である。
【０００６】
この発明によれば、カーボン等に較べて導電率の低い導電性高分子を用いて抵抗体を形成することにより、厚みがあっても大きな抵抗値を得ることができるため、クラック等のない信頼性の高い抵抗素子とすることができる。また、小型でも必要とする抵抗値を満たす高抵抗素子とすることができる。
【０００７】
請求項２に係る第２の発明は、前記抵抗材料は導電性高分子フィラーとバインダー樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の抵抗素子である。
【０００８】
この発明によれば、バインダー樹脂中に導電性高分子を導電性高分子フィラーとして添加することにより、スクリーン印刷法等により容易に抵抗素子を形成することが可能となる。また、抵抗値の調整を容易に行うことができる。さらに、導電性フィラーを高充填にすることができるため、再現性に優れバラツキのない抵抗値を示す抵抗素子とすることができる。
【０００９】
請求項３に係る第３の発明は、前記抵抗材料はさらに導電性非高分子フィラーを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗素子である。
【００１０】
この発明によれば、導電率の低い導電性高分子と導電率の高いカーボン等の導電性非高分子フィラーを併用することにより、比較的幅広い範囲の抵抗値を有する抵抗素子を形成することが可能となる。
【００１１】
請求項４に係る第４の発明は、前記抵抗材料に含まれる導電性高分子はドーパントでドーピングされた導電性共役系高分子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の抵抗素子である。
【００１２】
この発明によれば、比抵抗の比較的低い導電性高分子を含んだ材料により細かい抵抗値の調製が可能な抵抗素子を形成することが可能となる。
【００１３】
請求項５に係る第5の発明は、前記抵抗材料の比抵抗は５０Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の抵抗素子である。
【００１４】
この発明によれば、従来の印刷法によっては製造しにくかった高抵抗の抵抗素子を形成することが可能となる。
【００１５】
請求項６に係る第6の発明は、絶縁層と導体層を交互に積層していくプリント配線板に抵抗素子を内蔵した受動素子内蔵プリント配線板において、該抵抗素子は請求項１から５のいずれかに記載の抵抗素子であることを特徴とする受動素子内蔵プリント配線板である。
【００１６】
この発明によれば、小型かつ信頼性、抵抗値再現性に優れた抵抗素子を内蔵したプリント配線板を得ることができるので、プリント配線板自体の歩留まりの向上が見込まれる他、空いたスペースに他の素子を埋め込んで高付加価値の受動素子内蔵プリント配線板とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、カーボン等従来から用いられている導電性フィラーに対して比較的導電率の低い導電性高分子を含む抵抗材料とすることによって、得られる抵抗材料の比抵抗が安定し、小型であっても精度の高い抵抗素子を形成することができる。このように抵抗材料そのものの比抵抗が高いので、クラック等に対する信頼性向上のために厚みのある抵抗素子としても、抵抗値の高い抵抗素子を形成することができる。さらに、導電性高分子を粒子状にしてバインダー樹脂に混合することで、さまざまな比抵抗を有する抵抗材料を得ることができ、さらに導電性非高分子フィラーを加えることで、抵抗ペーストの比抵抗の合わせ込みが容易になる。本発明によれば比抵抗５０Ω・ｃｍ以上の抵抗材料（抵抗ペースト）を作る際にもフィラーをバインダー樹脂中に高充填することが可能となるため、フィラーの分散状態が安定し、小型で高抵抗でもバラツキのない抵抗値を有する抵抗素子を作成することが可能になる。
【００１８】
また、小型・高抵抗である上、抵抗値のバラツキが少なく精度が高い抵抗素子であるので、この抵抗素子を内蔵した層を薄くすることができ、また素子の体積に起因する応力集中も緩和することができ、抵抗素子そのものの信頼性も高いので、この抵抗素子を内蔵すれば、薄く信頼性の高い受動素子内蔵プリント配線板とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明では、導電性高分子からなる、あるいは導電性高分子でコーティングされたフィラーについて導電性高分子フィラーと呼び、これらと区別するために、従来から用いられているカーボンや金属・金属酸化物等の金属材料・無機材料からなる導電性フィラーを導電性非高分子フィラーと呼ぶ。
【００２０】
以下に本発明の詳細な説明を述べる。
【００２１】
本発明による抵抗素子は、導電性高分子を含む抵抗材料を用いて形成することを特徴とする。この抵抗素子を絶縁層あるいは抵抗素子端子上にスクリーン印刷法等で形成する場合には、導電性高分子をバインダー樹脂中に、フィラーとして分散したペーストを用いることが好ましい。これらのフィラーは、球状、針状、鱗片状のいずれの形態であっても良く、シリカ等の無機フィラーあるいはＰＭＭＡビーズ等の有機フィラーを導電性高分子で被覆したコア−シェル構造のフィラーであっても構わない。スクリーン印刷性さらに必要に応じてカーボン、金属等の導電率の高い導電性粒子をペースト中に加えることで幅広い抵抗レンジのペーストを作製することが可能になる。
【００２２】
本発明で用いる導電性高分子は導電性の高分子であり、その比抵抗は１〜１０００Ω・ｃｍ程度である。比抵抗が高すぎると、実用範囲の抵抗素子を作製するために抵抗体の膜厚を厚くするなど、断面積を大きくしなくてはならないため、抵抗素子の小型化という課題に反することになる。そのため、特に好ましく用いることができるのはドーパントでドーピングした比較的比抵抗の小さい導電性共役系高分子であり、そのような導電性共役高分子の例としては、例えばポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェンビニレン、ポリペリナフタレン、ポリアントラセン、ポリナフタリン、ポリピレン、ポリアズレン、及びこれらの誘導体など、あるいはこれらの２種以上の混合物を挙げることができるがこの限りではない。本発明で用いる導電性共役系高分子として市販品を用いることができる。市販品の例としては、例えば、バイエル社のＢａｙｔｒｏｎ  Ｐ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホネート））を挙げることができる。
【００２３】
本発明で用いるドーパントとしては特に限定されないが、例えばヨウ素、フッ化砒素、塩化鉄、過塩素酸イオン、スルホン酸イオン、パーフルオロスルホン酸イオン、ポリスチレンスルホン酸イオンが好適であり、これらの１種あるいは２種以上の混合物を挙げることもできるがこの限りではない。ドーパントを用いてドーピングする方法やドーピング量なども特に限定されるものではなく、ドーピング方法は公知の方法を用いることができる。
【００２４】
本発明における導電性非高分子フィラーとしては、カーボンなどの無機材料、あるいは金、銀、ニッケル、鉛、銅、銀・パラジウム合金等やはんだなどの金属材料を用いることができる。これらのフィラー形状は球状、針状、鱗片状いずれの形態であっても構わない。なかでも導電率、コストの点からカーボンフィラーを用いることが特に好ましい。
【００２５】
本発明の抵抗素子及びプリント配線板には、抵抗材料に含まれるバインダー樹脂として熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも、あるいはそれぞれを任意の割合で混合して用いることができるが、耐熱性の観点から熱硬化性樹脂を含むほうが好ましい。また、熱硬化性樹脂を加えると焼きしまりによりフィラー充填密度がるため、フィラー同士の接触が期待できるため好ましい。そのような熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、キシレン樹脂等が挙げられ、必要に応じて硬化剤を用いることができる。なかでも基材との密着性、スクリーン印刷性等の点から特にフェノール樹脂やエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
【００２６】
本発明における抵抗材料には、本発明の効果を損なわない範囲で公知のシリカ、アルミナ、マイカなどのフィラー、顔料、染料、重合禁止剤、増粘剤、チキソトロピー剤、沈殿防止剤、酸化防止剤、分散剤、ｐＨ調整剤、界面活性剤、各種有機溶剤、熱可塑性樹脂などを添加することができる。
【００２７】
以下本発明における抵抗素子及び受動素子内蔵プリント配線板の製造方法の一例について図面を用いて簡単に説明する。
【００２８】
まず、両面銅張り積層板３（図1（ａ））をエッチングして導体回路４及び抵抗素子電極５を形成してコア基板６とする（図１（ｂ））。この抵抗素子電極５には必要に応じて、接触抵抗を低下させるために貴金属めっきや貴金属ペーストの印刷等を行っても良い。次に、このコア基板６の所定の位置に導電性高分子を含んだ抵抗ペーストをディスペンスあるいはスクリーン印刷して抵抗体７を形成する（図１（ｃ））。この抵抗体を所定の温度に設定した熱風オーブン中で熱硬化させ抵抗素子１０を形成する。この後、樹脂付き銅箔を積層して絶縁層１１と導体層１２を形成する（図1（ｄ））。絶縁層１１はプリプレグの積層プレスやビルドアップ樹脂フィルムを真空ラミネートにより形成しても良い。ビア形成部の導体層１２（銅箔）をＵＶ−ＹＡＧレーザーあるいはＣＯ２レーザーでビア１３を形成した後（図２（ａ））、無電解銅めっき、電気銅めっきによりビア１３をフィルドビア１４とし導体回路４及び抵抗素子１０と電気的に接続する（図２（ｂ））。エッチングにより基板表面の導体層１２（銅箔）をパターニングして導体回路１５とすることで、内層に抵抗素子１０を内蔵した受動素子内蔵プリント配線板２０を製造することができる（図２（ｃ））。必要に応じてこの工程を繰り返し行い所望の多層基板を製造することも可能である。
【実施例１】
【００２９】
以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
＜抵抗材料の製造例１＞
バインダー樹脂としてフェノール樹脂ＰＲ２１９（住友ベークライト社製）８０重量部をブチルカルビトールに溶解させた。この溶液に導電性高分子フィラーＰａｎｉ−ＤＢＳ（ポリアニリンにドデシルベンゼンスルホン酸をドープ）（日本カーリット社製）を２０重量部、導電性非高分子フィラーとしてカーボンブラックであるトーカブラック＃４５００（東海カーボン社製）を１４．４重量部加え、練り込みロールで分散させた後に攪拌及び脱泡し、ペースト状の、導電性高分子を含む抵抗材料（以下、抵抗ペーストと呼ぶ場合がある）を調製した（ロットＮｏ．１）。このペーストをポリイミドフィルム上に塗布し、乾燥・硬化後の塗膜の比抵抗を抵抗率測定計により測定したところ１０３Ω・ｃｍであった。これと全く同じ手法、仕込量でペースト状の抵抗材料を９ロット製造し、それぞれロットＮｏ．２〜１０を割り当てた。
【００３０】
０．８ｍｍ厚のＢＴレジン両面銅張積層板（三菱瓦斯化学社製）をエッチングして導体回路及び抵抗素子電極を形成した。このようにして作製した内層コアの所定の位置に抵抗材料の製造例１で製造したペースト状の抵抗材料をスクリーン印刷した後、熱風オーブン中で１８０℃、１時間硬化させ抵抗素子を形成した。この上に樹脂付き銅箔ＡＲＣＣ  Ｒ−０８７０（松下電工社製）を積層し、真空プレス機にて圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ２、温度１７０℃で１時間かけた後、ビア形成部の銅箔をエッチングし、ＣＯ２レーザーでビア加工を行った。この後、無電解銅めっき、電気銅めっきによりビアを電気的に接続し、エッチングにより所定の導体回路を形成して、内層に抵抗素子を内蔵した受動素子内蔵プリント配線板を製造した。この抵抗素子内蔵プリント配線板は抵抗材料の製造例１で製造したロットＮｏ．１〜１０の抵抗材料それぞれについて製造し、それぞれのプリント配線板に内蔵されている、設計値１００ｋΩの抵抗素子１００個についてテスターで抵抗値を測定した。その平均値を表１に示す。
【実施例２】
【００３１】
＜抵抗材料の製造例２＞
バインダー樹脂のエポキシ樹脂成分としてエポリードＧＴ３０１（ダイセル化学社製）４６重量部、エピコート８２８（油化シェルエポキシ社製）１０重量部、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック（日本化薬社製）２８重量部をブチルカルビトールに溶解させた。この溶液に導電性高分子フィラーＰａｎｉ−ＰＦＯＡ（ポリアニリンにパーフルオロオクタン酸をドープ）（日本カーリット社製）を２１重量部、カーボンブラックとしてトーカブラック＃５５００（東海カーボン社製）を１２．６重量部、硬化触媒の２−エチル−４−メチルイミダゾール（東京化成工業社製）０．１重量部を加え、練り込みロールで分散させた後に攪拌及び脱泡し、ペースト状の、導電性高分子を含む抵抗材料を調製した（ロットＮｏ．１）。このペーストをポリイミドフィルム上に塗布し、乾燥・硬化後の塗膜の比抵抗を抵抗率測定計により測定したところ１０５Ω・ｃｍであった。これと全く同じ手法、仕込量でペースト状の抵抗材料をさらに９ロット製造し、それぞれロットＮｏ．１〜１０を割り当てた。
【００３２】
実施例１と同様にして、抵抗材料の製造例２で製造したペースト状の抵抗材料を用いて、内層に抵抗素子を内蔵した受動素子内蔵プリント配線板を製造した。抵抗素子内蔵プリント配線板は抵抗材料の製造例２で製造したロットＮｏ．１〜１０の抵抗材料それぞれについて製造し、それぞれのプリント配線板に内蔵されている設計値１００ｋΩの抵抗素子１００個についてテスターで抵抗値を測定した。その平均値を表１に示す。
［比較例１］
＜抵抗材料の比較製造例＞
バインダー樹脂としてフェノール樹脂ＰＲ２１９（住友ベークライト社製）８０重量部をブチルカルビトールに溶解させた。この溶液にカーボンブラックであるトーカブラック＃４５００（東海カーボン社製）を２０重量部加え、練り込みロールで分散させた後に攪拌及び脱泡し、ペースト状の、導電性高分子を含まない抵抗材料を調製した（ロットＮｏ．１）。このペーストをポリイミドフィルム上に塗布し、乾燥・硬化後の塗膜の比抵抗を抵抗率測定計により測定したところ９６Ω・ｃｍであった。これと全く同じ手法、仕込量でペースト状の抵抗材料をさらに９ロット製造し、それぞれロットＮｏ．２〜１０を割り当てた。
【００３３】
実施例１と同様にして、抵抗材料の比較製造例で製造したペースト状の抵抗材料を用いて、内層に抵抗素子を内蔵した受動素子内蔵プリント配線板を製造した。抵抗素子内蔵プリント配線板は抵抗材料の比較製造例で製造したロットＮｏ．１〜１０の抵抗材料それぞれについて製造し、それぞれのプリント配線板に内蔵されている設計値１００ｋΩの抵抗素子１００個についてテスターで抵抗値を測定した。その平均値を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2005302992.tif 000003
以上示したように、本発明によれば、高抵抗のペースト、特に比抵抗５０Ω・ｃｍを超えるような高抵抗ペーストであっても、バラツキがなく再現性の高い抵抗値を有する抵抗素子を形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による抵抗素子及びそれを内蔵した受動素子内蔵プリント配線板の製造方法の一例を示す説明図である。
【図２】本発明による抵抗素子及びそれを内蔵した受動素子内蔵プリント配線板の製造方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  …導体層
２  …内層コア
３  …両面銅張り積層板
４  …導体回路
５  …抵抗素子電極
６  …コア基板
７  …抵抗体
１０…抵抗素子
１１…絶縁層
１２…導体層
１３…ビア
１４…フィルドビア
１５…導体回路
２０…受動素子内蔵プリント配線板
【図１】
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【図２】
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