專利名稱：印刷電路板的薄膜電阻體元件及其形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及印刷電路板的薄膜電阻體元件的形成方法和薄膜電阻體元件。
一般地，要求各種電子設備中使用的印刷電路板更小型化和輕量化，其中，怎樣裝入電阻體從而既維持其電阻值的精度又滿足小型化的要求是很重要的。作為形成這樣的電阻體方法的一例，例如，在使用陶瓷基板作為印刷電路板的情況下，一般廣泛地采用通過印刷法在該陶瓷基板表面的布線上涂敷電阻膏，并形成電阻體的方法。將通過該印刷法形成的電阻體稱為印刷電阻體。
下面，參照

圖10來說明這種印刷電阻體的制造方法。在圖10中，2是陶瓷基板，其表面為絕緣層(絕緣狀態(tài))。首先，通過印刷法在該陶瓷基板2上涂敷由Ag-Pd膏等組成的導電膏，形成僅隔開規(guī)定間隔的導電層焊盤4(圖10(A))。
接著，通過印刷法來涂敷電阻膏，使得該電阻膏可連結在上述隔開的導電層焊盤4之間，從而形成印刷電阻體6。
但是，上述印刷電阻體6的電阻值取決于上述電阻膏的涂敷形成尺寸，即電阻長度L、電阻寬度W(圖中未示出)、膜厚t。這樣，由于因印刷電阻體6的尺寸大小而致使電阻值變化，所以存在下面的問題。
首先，在絲網(wǎng)印刷上述導電膏和電阻膏時，難免要發(fā)生二次滲透、印刷偏差等，印刷電阻體6的電阻值會有差別的問題。
此外，尤其是上述電阻膏的膜厚因難以控制橡皮滾壓力、橡皮滾角度等印刷條件及電阻膏的粘度等而差異大，其結果，有進一步加大了印刷電阻體6的電阻值的差異的問題。
此外，在導電層焊盤4的材料是銅的情況下，難以獲得與該導電層焊盤的歐姆接觸，由于在導電層焊盤4的接點部可能存在多余的電阻，所以在印刷電阻體6形成之后，存在難以獲得設計值所要求的電阻值的問題。
因此，該電阻值相對于設定值一般有±30％左右的偏差，所以存在必須在最終階段通過修整等來調整電阻值的缺點。
本發(fā)明是著眼于解決以上那樣的問題而提出的，其目的在于提供印刷電路板的薄膜電阻體的形成方法和薄膜電阻體，可以形成高精度地控制尺寸和厚度的薄膜電阻體。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在印刷電路板的薄膜電阻體元件的形成方法中，包括以下步驟薄膜電阻層形成步驟，通過用于所述印刷電路板上的絕緣層上的半導體處理等的干式處理來形成規(guī)定厚度的薄膜電阻層；導電層形成步驟，在所述薄膜電阻層上形成導電層；以及薄膜電阻休形成步驟，通過有選擇地腐蝕所述導電層來形成至少兩個導電層焊盤，從而在所述導電層焊盤之間形成規(guī)定電阻值的薄膜電阻體。
由此，可以形成膜厚精度高的薄膜電阻層，而且通過光刻法來形成導電層焊盤，所以其平面尺寸精度也高，結果，可以抑制薄膜電阻體的電阻值的偏差，可以高精度控制該電阻值。
在這種情況下，如第二方面規(guī)定的那樣，最好在核心材料上依次層疊絕緣層和圖形化的導電層的復合基板或復合多層基板的形成時，來形成所述薄膜電阻體。
本發(fā)明的第三方面是規(guī)定通過本發(fā)明的上述第一方面的方法所制造的薄膜電阻體，即在印刷電路板上的薄膜電阻體元件包括通過用于所述印刷電路板上的絕緣層上的半導體處理等的干式處理所形成的規(guī)定厚度的薄膜電阻層；以及為了形成所述薄膜電阻體而在所述薄膜電阻層上隔開形成的至少兩個導電層焊盤。
在這種情況下，如本發(fā)明第四方面那樣，當所述薄膜電阻體是被設置在內層的薄膜電阻體的情況下，最好在該薄膜電阻體的上部或其附近的導電層上部的絕緣層上形成散熱用的凹部。由此，可以提高對薄膜電阻體所產生的熱的散熱性。
圖1是表示本發(fā)明的薄膜電阻體元件的第一實施例的透視圖。
圖2是表示本發(fā)明的薄膜電阻體元件的第二實施例的透視圖。
圖3是表示本發(fā)明的薄膜電阻體元件的第三實施例的剖視圖。
圖4是表示薄膜電阻體元件的制造方法的工序圖。
圖5是說明本發(fā)明的變形例的說明圖。
圖6是表示具有散熱的凹部的薄膜電阻體元件的剖視圖。
圖7是表示具有散熱的凹部的另一薄膜電阻體元件的剖視圖。
圖8是表示具有散熱的凹部的又一薄膜電阻體元件的剖視圖。
圖9是表示在內層電路圖形之間形成薄膜電阻體的情況的剖視圖。
圖10是表示現(xiàn)有的印刷電阻體的制造方法的工序圖。
以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的印刷電路板的一實施例。
圖1是表示本發(fā)明的薄膜電阻體元件的第一實施例的透視圖，圖2是表示本發(fā)明的薄膜電阻體元件的第二實施例的透視圖，圖3是表示本發(fā)明的薄膜電阻體元件的第三實施例的剖視圖。
本發(fā)明采用與使用絲網(wǎng)印刷方法的現(xiàn)有方法完全不同的方法來形成薄膜電阻體。如圖1(A)所示，將該薄膜電阻體元件10形成在位于印刷電路板12的表面的絕緣層14上。在這種情況下，該絕緣層14可以是印刷電路板12自身的表面絕緣層，也可以是在印刷電路板12上遍及多層進行多種成膜后的絕緣層，無論哪種絕緣層都適用。
上述薄膜電阻體元件10主要由在該絕緣層14的上面按圖示例規(guī)定的厚度t例如長方形形狀構圖形成的薄膜電阻體16；以及在該薄膜電阻體16的兩端部上所形成的例如由Cu構成的一對導電層焊盤18來構成。該薄膜電阻體元件10的電阻值取決于薄膜電阻體16的厚度t和圖形大小，更詳細地說，取決于電阻寬度W和電阻長度L(一對導電層焊盤18的相對面間的距離)。
在形成上述薄膜電阻體16時，使用在半導體處理等中使用的干式處理。在通過該干式處理的成膜方法中，有濺射法、離子鍍法、蒸鍍法、CVD法等。通過干式處理成膜的優(yōu)點在于，與以往使用的絲網(wǎng)印刷法相比，由于膜厚容易控制，所以可以高精度形成規(guī)定的膜厚。此外，在干式處理中，在構圖方法上可采用光刻法，該方法與絲網(wǎng)印刷法相比，圖形精度高。
此外，在形成一對導電層焊盤18時，在整個表面上形成導電層，通過有選擇地僅腐蝕該導電層(殘留薄膜電阻體16，僅腐蝕導電層)，并且僅腐蝕到規(guī)定尺寸(電阻長度L×電阻寬度W)，使下層的薄膜電阻體16的層露出而形成薄膜電阻體16，由此可以設定任意的電阻值。
由以上可知，通過干式處理可以形成比絲網(wǎng)印刷法精度高的薄膜電阻體16。
再有，上述薄膜電阻體16等也可以利用用于獲得絕緣層(例如樹脂)和形成導電層焊盤18的導電層(例如Cu)的粘結性的接觸層來形成。
盡管如在先申請(特愿平11-95469號)中所說明的那樣，但因精細圖形化使導電層和絕緣層的粘結性下降，在現(xiàn)有的表面處理方法中不能獲得充分的粘結性，所以本申請人提出在絕緣層和導電層之間通過干式處理來形成接觸層。對該接觸層實施構圖，以此作為薄膜電阻體16。作為該薄膜電阻體16的材料，可以采用Ni、Ni-Cr、Ni-Cu等各種電阻材料。
這樣，圖1(A)所示的第一實施例的薄膜電阻體元件10表示基本模型，圖1(B)所示的薄膜電阻體元件10A表示例如改變薄膜電阻體16的寬度W2的實施例。圖2所示的第二實施例表示將中央的導電層焊盤18A作為共用焊盤，并將例如圖1(A)所示形狀的薄膜電阻體元件10和圖1(B)所示形狀的薄膜電阻體元件10A串聯(lián)連接的實施例。電阻長度分別表示為L1和L2。
此外，圖3所示的第三實施例是例如在核心材料上可依次層積絕緣層和已圖形化的導電層來形成的復合(build-up)基板(包括復合多層基板)中采用本發(fā)明的實施例。即，下層的薄膜電阻體16A和上層的薄膜電阻體16B通過在其之間插入絕緣層14A來層疊，上述兩薄膜電阻體16A、16B的兩側例如分別通過Cu組成的導電層焊盤18B來連接。由此，兩薄膜電阻體16A、16B被并聯(lián)連接。其中，各薄膜電阻體16A、16B的電阻長度分別表示為L3和L4。
下面參照圖4說明上述薄膜電阻體元件的制造方法。
其中，作為印刷電路板，以使用例如復合多層基板的核心材料的情況為例來說明。
在圖4(A)中，20是由樹脂板等構成的核心22的表面上形成銅箔24的核心材料，該銅箔24例如通過光刻進行濕式腐蝕而成為內層圖形24A。對該內層圖形24A的表面實施黑化處理和軟腐蝕等表面處理，通過在其上進行絲網(wǎng)印刷來形成絕緣層14。
然后，通過干式或濕式處理對該絕緣層14實施表面處理(粗糙化或激活處理)。
接著，如圖4(B)所示，通過干式處理(例如濺射法)在該絕緣層14上將要成為電阻體的材料(例如，Ni使用99.9％)成膜，淀積規(guī)定厚度(例如0.15μm左右)的薄膜電阻層26。此時的成膜條件是例如使用氣體為Ar、氣體壓力為0.4Pa(3mTorr)、DC電源輸出為400W、溫度為常溫。此時，上述濺射法的薄膜電阻層26的膜厚的偏差為±5％左右，與現(xiàn)有的印刷法的電阻膏的膜厚為±20％的偏差相比，膜厚精度明顯提高。此外，薄膜電阻層26的圖形形成中的尺寸精度為±5％左右。
接著，用該薄膜電阻層26來獲得電鍍導通，如圖4(C)所示，在該薄膜電阻層26上通過電鍍來形成例如由Cu構成的導電層28，再通過光刻形成將成為外層的圖形。尤其在使用電阻率高的電阻材料的情況下，由于不易獲得電鍍導通，所以在薄膜電阻層26的形成后，通過用濺射等來形成薄膜Cu層，可以進行鍍銅。此時的構圖是對導電層28和薄膜電阻層26雙方進行腐蝕。例如，在導電層Cu/薄膜電阻層Ni的情況下，如果使用氯化銅溶液，可以同時腐蝕這兩層。此外，導電層28和薄膜電阻層26可以根據(jù)設計規(guī)格來分別進行腐蝕，也可以同時進行腐蝕。
接著，如圖4(D)所示，作為用于選擇性腐蝕的掩模材料，用絲網(wǎng)印刷來涂敷例如通常作為保護膜使用的光致固態(tài)抗蝕劑30，通過進行曝光、顯象來形成作為薄膜電阻體的圖形。為了與以下步驟的堿腐蝕溶液相對應，該光致固態(tài)抗蝕劑30也可以使用具有耐堿性質的抗蝕劑。
接著，如圖4(E)所示，以上述光致固態(tài)抗蝕劑30作為掩模，僅腐蝕上述導電層28。通常，腐蝕Cu的溶液是酸性溶液，但為了留下底部的薄膜電阻層26而使用堿性溶液，以具有選擇性。作為腐蝕液，例如可以使用MELTEX公司(メルテックス社)生產的A處理溶液。此外，腐蝕條件可以按溫度=45℃、時間=60秒以噴射方式來進行。其結果，留下將形成導電層28的Cu的掩模，而其余被完全腐蝕掉，使底下的薄膜電阻層26露出表面。用ESCA(ALBUCKPHY公司(ァルバックフフィ社)生產)對露出的薄膜電阻層的表面進行表面分析的結果，與濺射后的表面狀態(tài)進行比較，在Ni的峰值量上沒有差異。此外，測定由Ni組成的薄膜電阻層26的厚度，但與濺射后的沒有差異。
接著，通過剝離作為掩模的光致抗蝕劑30，如圖4(F)所示，留下的導電層28作為導電層焊盤18露出而形成。此時，光致抗蝕劑30的剝離使用專用液例如日本MCDUMID公司(マクダ-ミッド社)生產的抗蝕劑剝離液-9296(レジストストリッパ-9296)。
這樣，通過使用光刻處理等，可以使圖4(D)、圖4(E)和圖4(F)所示的構圖的薄膜電阻體16的尺寸精度達到±5％，所以與現(xiàn)有的絲網(wǎng)印刷法的電阻膏的±10％的尺寸精度相比，可以進行高精度尺寸管理。
此外，不限于上述薄膜電阻體16，電阻體由于通電而發(fā)熱。其發(fā)熱的程度取決于電流密度、電阻材料、設置狀態(tài)。例如，與外層電阻體相比，因內層電阻體上下都被絕緣層(樹脂)夾著而散熱性差，因此，具有因發(fā)熱而使溫度上升變大等特性。也可按下述那樣提高薄膜電阻體16的散熱性。
首先，與圖5(B)所示的具有電阻長度L6的長薄膜電阻體16相比，按圖5(A)所示來串聯(lián)配置具有電阻長度L5的短薄膜電阻體16，就可以施加大的功率。此時，電阻長度L5、L6具有下式所示的關系。
電阻長度L5×n(正整數(shù))=電阻長度L6此外，如圖6(A)和圖6(B)所示，在薄膜電阻體16被絕緣膜32覆蓋成為內層的情況下，在該薄膜電阻體16的上部，或在其附近的導電層(導電層焊盤18)的上部的絕緣層32上，形成作為散熱用的凹部34的孔或溝，也可以有助于散熱。在本圖示例中，示出在導電層焊盤18的上方的絕緣層32中形成凹部34的情況。此外，在該情況下，如圖7(A)和圖7(B)所示，在上述散熱用的凹部34的內面，設有例如導電性材料組成的熱傳導層36，也可以有助于提高散熱效率。
而且，這種情況下，如圖8所示，在所述熱傳導層36中，通過光刻、激光加工、粗糙化處理等來形成凹凸狀的散熱片38，增加其表面面積，也可以進一步提高單層散熱效率。
此外，這里雖然以在同一平面上形成薄膜電阻體的情況為例進行了說明，但并不限于此，顯然，通過在絕緣層中形成的通孔，即使在同一平面上的電路圖形之間或不同層的電路圖形之間接合薄膜電阻體的情況下，也可以采用本發(fā)明。
例如，圖9所示的是在內層電路圖形之間形成薄膜電阻體情況的剖視圖。如圖9(A)所示，例如在核心材料20表面的內層電路圖形40上形成的絕緣層42上形成通孔44，可使上述內層電路圖形40露出，在整個表面上依次層疊薄膜電阻層46和例如由Cu構成的導電層48。
接著，如圖9(B)所示，通過將上述導電層48和所述薄膜電阻層46進行一體地腐蝕來進行構圖(參照圖4(C))。接著，如圖9(C)所示，通過有選擇地僅構圖最上層的Cu導電層48，可使底下的薄膜電阻層46露出表面(參照圖4(E)和圖4(F))。
這樣一來，形成通孔44，在任意的位置可以形成薄膜電阻體。
如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的印刷電路板的薄膜電阻體元件的形成方法和薄膜電阻體元件，可以發(fā)揮以下的良好作用效果。
根據(jù)本發(fā)明的第一至第三方面，可以形成高精度地控制尺寸和厚度的薄膜電阻體，例如，在現(xiàn)有的膏電阻中相對于設定值有±30％左右的偏差，而在本發(fā)明的薄膜電阻體中相對于設定值可將偏差抑制到±10％左右。
其結果，可以形成高精度并且歐姆接觸良好的薄膜電阻體。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，通過薄膜電阻體、或其附近的結構設計，可以高效率地散發(fā)導通時從薄膜電阻體產生的熱。
權利要求
1．一種印刷電路板的電阻體元件的形成方法，其特征在于，該方法中，包括以下各步驟薄膜電阻層形成步驟，通過用于所述印刷電路板上的絕緣層上的半導體處理等的干式處理，來形成規(guī)定厚度的薄膜電阻層；導電層形成步驟，在所述薄膜電阻層上形成導電層；以及薄膜電阻體形成步驟，通過有選擇地腐蝕所述導電層來形成至少兩個導電層焊盤，從而在所述導電層焊盤之間形成規(guī)定電阻值的薄膜電阻體。
2．如權利要求1所述的電阻體元件的形成方法，其特征在于，在形成在核心材料上依次層疊絕緣層和圖形化的導電層的復合基板或復合多層基板時，形成所述薄膜電阻體。
3．一種印刷電路板的薄膜電阻體元件，其特征在于，該元件包括通過用于印刷電路板上的絕緣層上的半導體處理等的干式處理所形成的規(guī)定厚度的薄膜電阻層；以及為了形成所述薄膜電阻體而在所述薄膜電阻層上隔開形成的至少兩個導電層焊盤。
4．如權利要求3所述的薄膜電阻體元件，其特征在于，在將所述薄膜電阻體設置在內層的薄膜電阻體的情況下，在該薄膜電阻體的上部或其附近的導電層上部的絕緣層上形成散熱用的凹部。
全文摘要
提供可以形成高精度地控制尺寸和厚度的印刷電路板的薄膜電阻體元件10的形成方法。該方法包括以下步驟通過干式處理來形成規(guī)定厚度的薄膜電阻層26;在薄膜電阻層上形成導電層28;以及通過有選擇地腐蝕所述導電層來形成至少兩個導電層焊盤18,從而在所述導電層焊盤之間形成規(guī)定電阻值的薄膜電阻體16。由此,可以形成高精度地控制尺寸和厚度的薄膜電阻體。
文檔編號H05K1/16GK1315822SQ0110391
公開日2001年10月3日 申請日期2001年2月12日 優(yōu)先權日2000年3月30日
發(fā)明者真道素志, 大摫充, 瀨川惠嗣 申請人:日本勝利株式會社