(57)【要約】      （修正有）【課題】温度の変化に対して、電気抵抗の変化が小さい内蔵抵抗体を提供する。【解決手段】金属箔上に、該金属箔より電気抵抗率の高い膜を有する電気抵抗膜付金属箔であって、該電気抵抗膜は、ＣｒＳｉＯ又はＮｉＣｒＳｉＯからなる酸化物系抵抗膜と温度変化に対して電気抵抗の変化が少ない金属Ｃｒ膜との多層構造を有する。金属箔の上に設ける電気抵抗体を多層構造とし、抵抗が比較的高い状態でも温度特性が良い。【選択図】図１
2012212761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔上に、該金属箔より電気抵抗率の高い膜を有する電気抵抗膜付金属箔であって、該電気抵抗膜は、ＣｒＳｉＯ又はＮｉＣｒＳｉＯからなる酸化物系抵抗膜と温度変化に対して電気抵抗の変化が少ない金属Ｃｒ膜との多層構造を有することを特徴とする電気抵抗膜付金属箔。
【請求項２】
電気抵抗膜は、前記酸化物系抵抗膜と温度変化に対して電気抵抗の変化が少ない金属Ｃｒ膜との２層構造を有することを特徴とする請求項１記載の電気抵抗膜付金属箔。
【請求項３】
電気抵抗膜は、前記酸化物系抵抗膜の両面に温度変化に対して、電気抵抗の変化が少ない金属膜を設けたサンドイッチ構造を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電気抵抗膜付金属箔。
【請求項４】
前記金属箔が、銅または銅合金箔であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気抵抗膜付金属箔。
【請求項５】
真空装置内に電気抵抗材料からなるカソードを配置し、金属箔をカソードに対面させて搬送しつつ、カソードをターゲットとしてスパッタリングし、該金属箔上にターゲット材を成膜する電気抵抗膜付金属箔の製造方法であって、金属箔に対面させて、少なくとも２つ以上のカソードを並置し、金属箔上に電気抵抗膜と温度変化に対して電気抵抗の変化が少ない金属膜を順次成膜することを特徴とする電気抵抗膜付金属箔の製造方法。
【請求項６】
前記金属箔が銅または銅合金箔であり、前記電気抵抗膜がＣｒＳｉＯ又はＮｉＣｒＳｉＯからなる酸化物系抵抗膜であり、温度変化に対して電気抵抗の変化が少ない金属膜が、Ｃｒ膜であることを特徴とする請求項５記載の電気抵抗膜付金属箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
多くの電子装置は機能の異なる部品のハイブリットで構成されている。これらの電子装置は近年、実装面においても小型軽量化の要求があり基板面積の縮小化、あるいは能動デバイスの大規模化に対応した各部品の効率的配置が要求されている。特に抵抗、コンデンサー等の単体部品は空間的なスペースを広く取るため場所の取らない薄膜抵抗体を利用する方法が開発されている。本発明は、金属箔に電気抵抗からなる膜を形成した電気抵抗膜付金属箔に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板の配線材料として、一般に金属箔、特に銅箔が使用されている。この銅箔は、その製造法により電解銅箔と圧延銅箔に分けられる。この銅箔は、厚さは５μｍの非常に薄い銅箔から１４０μｍ程度の厚い銅箔まで、その範囲を任意に調整することができる。
【０００３】
これら銅箔箔は、エポキシやポリイミド等の樹脂からなる基板に接合され、プリント回路用基板として使用される。銅箔には基板となる樹脂との接着強度を十分確保することが求められるが、その為に、電解銅箔は一般に製箔時に形成されるマット面と呼ばれる粗面を利用し、更にその上に表面粗化処理を施して使用する。又、圧延銅箔も同様にその表面に粗化処理を施して使用される。
【０００４】
最近、配線材料である銅箔に、更に電気抵抗材料からなる薄膜層を形成することが提案されている（特許文献１、２参照）。電子回路基板には、電気抵抗素子が不可欠であるが、抵抗層を備えた金属箔を使用すれば、金属箔に形成された電気抵抗膜層を、塩化第二銅等のエッチング溶液を用いて、抵抗素子を露出させるだけでよい。したがって、抵抗の基板内蔵化により、従来のようにチップ抵抗素子を、半田接合法を用いて基板上に表面実装する手法しかなかったものに比べ、限られた基板の表面積を有効に利用することが可能となる。
【０００５】
また、多層基板内部に抵抗素子を形成することによる設計上の制約が少なくなり、回路長の短縮が可能となることにより電気的特性の改善も図れる。したがって、抵抗層を備えた金属箔を使用すれば、半田接合が不要となるか又は大きく軽減され、軽量化・信頼性向上が図れる。このように、電気抵抗膜を内蔵した基板は多くの利点を持っている。
【０００６】
電気抵抗膜として従来利用されているＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＡｌＳｉ等は抵抗が低いという問題がある。そのため、近年抵抗の高い物が要求されており、その材料物質としてＣｒＳｉＯ及びＮｉＣｒＳｉＯ等が開発されている。
しかし、これらの材料は温度変化に対して抵抗の変化が大きく、実装したときの不安定要因となるという新たな問題が発生している。このため、温度変化の小さい電気抵抗体が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３３１１３３８号公報
【特許文献２】特許第３４５２５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明は、従来利用されている内蔵抵抗体の上記のような問題に鑑み、金属箔の上に設ける電気抵抗体を多層構造とし、抵抗が比較的高い状態でも温度特性の良い、すなわち温度の変化に対して、電気抵抗の変化が小さい内蔵抵抗体を提供する内蔵抵抗体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、この内蔵抵抗体の温度特性を改善できる新しい構造を提供できるとの知見を得た。
【００１０】
この知見に基づき、本発明は、
１）金属箔上に、該金属箔より電気抵抗率の高い膜を有する電気抵抗膜付金属箔であって、該電気抵抗膜は、ＣｒＳｉＯ又はＮｉＣｒＳｉＯからなる酸化物系抵抗膜と温度変化に対して電気抵抗の変化が少ない金属Ｃｒ膜との多層構造を有することを特徴とする電気抵抗膜付金属箔、を提供する。
【００１１】
また、本発明は、
２）電気抵抗膜は、前記酸化物系抵抗膜と温度変化に対して電気抵抗の変化が少ない金属Ｃｒ膜との２層構造を有することを特徴とする上記１）記載の電気抵抗膜付金属箔、を提供する、を提供する。
【００１２】
また、本発明は、
３）電気抵抗膜は、前記酸化物系抵抗膜の両面に温度変化に対して、電気抵抗の変化が少ない金属膜を設けたサンドイッチ構造を有することを特徴とする上記１）又は２）記載の電気抵抗膜付金属箔、を提供する。
【００１３】
また、本発明は、
４）前記金属箔が、銅または銅合金箔であることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一項に記載の電気抵抗膜付金属箔、を提供する。
【００１４】
また、本発明は、
５）真空装置内に電気抵抗材料からなるカソードを配置し、金属箔をカソードに対面させて搬送しつつ、カソードをターゲットとしてスパッタリングし、該金属箔上にターゲット材を成膜する電気抵抗膜付金属箔の製造方法であって、金属箔に対面させて、少なくとも２つ以上のカソードを並置し、金属箔上に電気抵抗膜と温度変化に対して電気抵抗の変化が少ない金属膜を順次成膜することを特徴とする電気抵抗膜付金属箔の製造方法、を提供する。
【００１５】
また、本発明は、
６）前記金属箔が銅または銅合金箔であり、前記電気抵抗膜がＣｒＳｉＯ又はＮｉＣｒＳｉＯからなる酸化物系抵抗膜であり、温度変化に対して電気抵抗の変化が少ない金属膜が、Ｃｒ膜であることを特徴とする上記５）記載の電気抵抗膜付金属箔の製造方法、を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、金属箔の上に設ける電気抵抗体を多層構造とし、抵抗が比較的高い状態でも温度特性の良い、すなわち温度の変化に対して、電気抵抗の変化が小さい内蔵抵抗体を提供することができる大きな効果を得ることができる。
これによって、より高い電気抵抗膜層を金属箔に内蔵させることができ、回路設計の際に、新たに別の電気抵抗素子を単独に形成する必要がなく、金属箔に形成された電気抵抗膜層を、塩化第二銅等のエッチング溶液を用いて、抵抗素子を露出させるだけでよいので、半田接合が不要となるか又は大きく軽減され、実装工程が著しく簡素化されるという効果を有する。
【００１７】
さらに、実装部品や半田数が低減される結果、スペースが拡張でき小型軽量になるという利点もある。これによって回路設計の自由度を向上させることができる。また、このように金属箔により高い抵抗体を内蔵させることにより、多くの利点を得ることができる効果を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の抵抗内蔵金属箔の例を示す説明図である
【図２】従来の抵抗層付金属箔の構造の例を示す説明図である。
【図３】図２の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
薄膜抵抗体を実装するときの模式図を、図２に、図３とその断面を示す。
１ａは薄膜抵抗体、１ｂは金属箔  ボンディングパット、基板となる絶縁体１ｃへ抵抗内蔵金属箔を貼り付け、フォトエッチング技術を利用して金属箔と不要抵抗体を除去することによって図２の構造が作られる。
従来１ａの薄膜抵抗体はＣｒＳｉＯもしくはＮｉＣｒＳｉＯ等が利用され、金属箔を巻取りながらその表面へスパッタリング法により作り付けられる。このＮｉＣｒＳｉＯの抵抗温度係数（１°Ｃ当りの抵抗変化率）は、１５０ｐｐｍ程度であり、温度変化に対して電気抵抗の低下が大きいという問題があった。
【００２０】
本発明は、従来のこのような欠点を改良する発明である。本発明の抵抗内蔵金属箔の例を、図１に示す。１ｂはベースの銅箔、１ａはＮｉＣｒＳｉＯで抵抗の高い抵抗体である。層３ａには、金属Ｃｒを使用した。
本発明は従来の単層内蔵抵抗体へ３ａのＣｒ膜（金属）を付加した２層膜抵抗体により温度特性を改良する方法である。
【００２１】
層３ａと層１ａを反対にしてもよい。また、層３ａの金属を層１ａの抵抗体でサンドイッチ構造にしてもよい。さらに、この逆のサンドイッチ構造にすることもできる。金属Ｃｒ以外の他の金属、例えばバナジウム、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、タンタル、ニッケル、クロム等の材料を用いることもできる。
【００２２】
この抵抗内蔵金属箔を製造に際しては、ＮｉＣｒＳｉＯターゲットとＣｒターゲットの２種類を装備した巻取り型スパッタリング装置内で、金属箔を巻取りながら、第一の層ＮｉＣｒＳｉＯを、数１０ｎｍ膜付けする。
スパッタリング装置内の真空チャンバーには、アルゴンガスを導入し、圧力を約０．４ｐａに保つ。カソードターゲットに高圧電圧を印加すると、プラズマ状態となりターゲット材が飛び出し、金属箔上へスパッタリングされる。
【００２３】
比較例として、銅箔上にＮｉＣｒＳｉＯを単層で４０ｎｍ成膜した。この抵抗層付き箔をエポキシ樹脂基板上に積層し、エッチングによって、約６ｍｍ角の抵抗素子を形成した。その上で、抵抗素子の抵抗値を１００°Ｃ、２４°Ｃ、−１９６°Ｃで測定し、その結果から抵抗温度係数を算出した。
このときのシート抵抗値は９６０Ω／ｓｑであり、抵抗温度係数は１５０ｐｐｍであった。
【００２４】
これに対し実施例として、第一の層ＮｉＣｒＳｉＯを金属箔に約１６ｎｍ成膜した後、連続して第二層目に、Ｃｒを約８．５ｎｍ膜付けし、比較例と同様に積層・素子形成・抵抗値測定を実施した。このときのＣｒ／ＮｉＣｒＳｉＯの２層でのシート抵抗値は９０１Ω／ｓｑで、また抵抗温度係数は２ｐｐｍであり、抵抗層二層化によって、抵抗温度係数の著しい改善が見られた。
【００２５】
このように、本願発明の薄膜抵抗体を内蔵した金属箔であるが、一方は、ＣｒＳｉＯ又はＮｉＣｒＳｉＯの酸化物系抵抗材料を選択し、他方の金属層としては、例えばバナジウム、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、タンタル、ニッケル、クロム等の材料を用いることもできる。
これら自体もまた、電気抵抗素子の材料として用いられるものであるが、いずれも正の温度抵抗係数を持った材料である。これらの金属材料は、それぞれ単独の膜として又は他の元素との合金膜として使用することができる。
【００２６】
また、アルミニウム、シリコン、銅、鉄、インジウム、亜鉛、錫等の、比較的電気抵抗の低い材料であっても、それを他の元素と合金化することにより、電気抵抗が高くなる材料であれば、当然使用できる。
例えば、ＮｉＣｒ合金、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金等の電気抵抗素子も、前記ＣｒＳｉＯ又はＮｉＣｒＳｉＯの酸化物系抵抗材料との積層材料として、使用することができる。これらの材料の選択は回路設計に応じて任意に選択することができる。いずれも、酸化物系の抵抗膜と温度変化に対して電気抵抗の変化が少ない金属膜として使用することが可能である。
【００２７】
この電気抵抗膜層の形成に際しては、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビームめっき法などの物理的表面処理方法、熱分解法、気相反応法などの化学的表面処理法、又は電気めっき法、無電解めっき法などの湿式表面処理法を用いて形成することができる。
【００２８】
一般には、電気めっき法が低コストで製造できる利点がある。また、スパッタリング法は、均一な厚みの膜であり、かつ等方性を備えているので、品質の高い抵抗素子を得ることができるという利点がある。
この電気抵抗膜層の形成は、膜の用途に応じて形成されるものであり、その場合の付着方法又はめっき方法は、その電気抵抗膜層の性質に応じて、適宜選択することが望ましいと言える。
【００２９】
本願発明の抵抗膜層を備えた金属箔としては、銅箔が代表的な材料である。一般に、箔厚が５〜７０μｍの銅箔、特に５〜３５μｍ銅箔を使用することができる。この銅箔の厚みは、用途に応じて任意に選択できるが、製造条件からくる制約もあり、上記の範囲で製造するのが効率的である。さらに、本願発明は、電解銅箔又は圧延銅箔の粗化処理を施した面に、電気抵抗層を形成することができる。また、電解銅箔のマット面に、さらに節（ふし）こぶ状の粒子を付着させる粗化処理を行うこともできる。
【００３０】
また、必要に応じて、圧延銅箔への粗化処理も行うこともできる。上記粗化処理によって、Ｒｚ０．３〜１０．０μｍの低プロファイル銅箔又は標準プロファイル等の粗化面を得ることができる。本発明は、これらの金属箔へ２種以上の電気抵抗膜層を内蔵させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、金属箔の上に設ける電気抵抗体を多層構造とし、抵抗が比較的高い状態でも温度特性の良い、すなわち温度の変化に対して、電気抵抗の変化が小さい内蔵抵抗体を提供することができる大きな効果を得ることができる。
これによって、より高い電気抵抗膜層を金属箔に内蔵させることができ、回路設計の際に、新たに別の電気抵抗素子を単独に形成する必要がなく、金属箔に形成された電気抵抗膜層を、塩化第二銅等のエッチング溶液を用いて、抵抗素子を露出させるだけでよいので、半田接合が不要となるか又は大きく軽減され、実装工程が著しく簡素化されるという効果を有する。
さらに、実装部品や半田数が低減される結果、スペースが拡張でき小型軽量になるという利点もある。これによって回路設計の自由度を向上させることができる。また、このように金属箔により高い抵抗体を内蔵させることにより、多くの利点を得ることができる効果を備えているので、プリント回路基板として極めて有用である。
【符号の説明】
【００３２】
１ａ：内蔵された薄膜抵抗体
１ｂ：ベースの金属箔
３ａ：金属膜
【図１】
2012212761.tif 000003
【図２】
2012212761.tif 000004
【図３】
2012212761.tif 000005