JP2005019670A

JP2005019670A - Method of producing printed board

Info

Publication number: JP2005019670A
Application number: JP2003182284A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Matsubayashi; 芳輝松林
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-01-20

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing a printed board in which a variation of resistance values of a resistor device mounted is small and a predetermined resistance value can be obtained with good accuracy. SOLUTION: This method includes the steps of removing one range of the copper layer (1A) of a substrate (1) having the copper layer (1A) on the surface by etching to form recesses (2, 20) of a specific shape, filling resistors (3A, 30A) in the recesses (2, 20), and removing the copper layer (1A) by leaving at least a predetermined range to be electrodes (4, 40), and further, this method includes the steps of removing one range of the copper layer (1A) by etching to form the recesses (2, 20) of a specific shape, filling the resistors (3A, 30A) in the recesses (2, 20), removing the copper layer (1A), laminating an insulating layer (7) and a conductive layer (6) on a substrate to form a multilayer, and electrically connecting a plurality of regions of the resistors (3A, 30A) with the conductive layer (6). COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板の製造方法に係り、特に基板上に抵抗素子を形成して成るプリント基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面や内部に電子部品を実装したプリント基板において、その実装部品の高機能化，高密度化，高性能化が急速に進んでいる。
そして、これらの部品は、プリント基板上の占有面積を可能な限り小さくしてプリント基板の回路密度を向上させるため、更なる小型化が求められている。
抵抗素子もチップ部品となり小型化が進んできたが、他の部品と比べて未だ小型化は不十分である。
他の部品、例えばコンデンサについて、チップ部品の限界を超えるべく、スクリーン印刷法を用いてセラミック等の基板表面上に直接コンデンサの機能を有する素子を焼成工程を経て形成したプリント基板が提案されており、この例として特許文献１及び特許文献２に記載されたものがある。
【０００３】
また、本願出願人が先に出願した特願２００３−０９０２９７号には、基板の表面に形成した電極の間隙に抵抗体を充填し抵抗素子を形成したプリント基板が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２７０６５６号公報
【特許文献２】
特開平９−２７０６５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、抵抗素子の電極パターン間に抵抗体であるペーストを所定の形状で充填するために周知のスクリーン印刷法が用いられていた。
しかしながら、スクリーン印刷では、抵抗体の寸法を精度よく制御することが難しく、スクリーン印刷で作成した抵抗素子は、その抵抗値のばらつきが大きくなり易く、精度良く所定の抵抗値を得ることが難しいという問題があった。
そのため、このばらついた抵抗値を合わせるために、抵抗素子を形成した後に、いわゆるトリミングによる抵抗値修正が必要であった。
このトリミングは、抵抗素子毎に行う修正であるため、多くの工数が必要になるものであり、また、プリント基板の作成工程の途中での修正が必要となって、プリント基板のコストアップとなるという問題があった。
【０００６】
そこで本発明が解決しようとする課題は、プリント基板に搭載した抵抗素子の抵抗値のばらつきを少なくし、精度良く所定の抵抗値が得られるプリント基板の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の手順を有する。
即ち、請求項１に係る発明は、所定の間隙を挟んで対向するように配置された一対の電極（４，４０）と前記間隙に充填されて前記一対の電極（４，４０）間を電気的に接続する抵抗体（３Ａ，３０Ａ）とで構成される抵抗素子（５０，５０Ａ〜５０Ｃ，５１，５３）を表面または内部に備えて成るプリント基板を、表面に銅層（１Ａ）が形成された基板（１）から製造するプリント基板の製造方法において、
前記銅層（１Ａ）の一範囲をエッチングにより除去して所定の形状の凹部（２，２０）を形成する凹部形成工程と、前記凹部（２，２０）に前記抵抗体（３Ａ，３０Ａ）を充填する充填工程と、前記充填工程の後に、前記銅層（１Ａ）を、少なくとも電極（４０Ｃ）となる所定の範囲を残して除去する除去工程とを有することを特徴としたプリント基板の製造方法であり、
請求項２に係る発明は、所定の間隙を挟んで対向するように配置された一対の電極（４，４０）と前記間隙の少なくとも一部に充填されて前記一対の電極（４，４０）間を電気的に接続する抵抗体（３Ａ，３０Ａ）とで構成される抵抗素子を内部に備えて成るプリント基板を、表面に銅層（１Ａ）が形成された基板から製造するプリント基板の製造方法において、
前記銅層の一範囲を（１Ａ）エッチングにより除去して所定の形状の凹部（２，２０）を形成する凹部形成工程と、前記凹部（２，２０）に前記抵抗体（３Ａ，３０Ａ）を充填する充填工程と、前記銅層（１Ａ）を除去する除去工程と、前記除去工程の後に、前記基板に、絶縁層（７）と導体層（６）との組を所定の組数積層して多層化する多層化工程と、前記抵抗体（３Ａ，３０Ａ）の互いに隔離した複数の部位と前記導体層（６）とを電気的に接続する接続工程とを有することを特徴としたプリント基板の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図８を用いて説明する。
図１は、本発明のプリント基板の製造方法の実施例における製造工程を説明する図であり、
図２は、本発明のプリント基板の製造方法の実施例で製造したプリント基板の要部を説明する平面図であり
図３は、本発明のプリント基板の製造方法の実施例で製造した試作例１の要部を説明する図であり、
図４は、本発明のプリント基板の製造方法の実施例で製造した試作例２の要部を説明する図であり、
図５は、本発明のプリント基板の製造方法の実施例で製造した試作例２の要部を説明する図であり、
図６は、試作例と比較するために従来のプリント基板の製造方法で製造した比較例を説明する図であり、
図７は、本発明のプリント基板の製造方法の実施例で製造したプリント基板の変形例を説明する図であり、
図８は、試作例１〜３と比較例との抵抗値の度数分布を示す図である。
【０００９】
＜製造工程＞
まず、本発明のプリント基板の製造方法の一実施例について工程順に説明する。
使用するプリント基板の基材としては、慣用されている銅張り積層板や表面に銅層を形成した基板用基材等を用いることができる。抵抗体を形成するペーストの組成等については後述する。
【００１０】
（工程１）〔図１（Ａ）参照〕
基材１の表面の銅層１Ａにおいて、所定の範囲の銅層をエッチングにより除去し、抵抗体ペーストを充填するための凹部である充填部２を形成する。
【００１１】
（工程２）〔図１（Ｂ）参照〕
充填部２に抵抗体ペースト３を充填する。その後、ペースト３を乾燥させ硬化させて抵抗体３Ａが形成される。
一方、抵抗素子の抵抗値をより精度良く得たい場合は、ペースト３を銅層１Ａの表面から盛り上がるように充填し、硬化後に所定の厚さとなるようにはみ出した部分を研磨により除去してもよい。ペースト３により形成される抵抗体３Ａの厚さが精度良く得られ所定の抵抗値が精度よく得られる。また、この方法は、ペースト３がその種類や処理条件によって硬化収縮する場合にも有効である。
【００１２】
（工程３）〔図１（Ｃ）参照〕
銅層１Ａの不要な部分を除去し、所定形状の電極４や所定パターンの回路パターン４Ａを形成する。この形成方法としてサブトラクティブ法を用いることができる。
【００１３】
以上の（工程１）〜（工程３）により電極４と抵抗体３Ａとからなる抵抗素子５０を表面に備えたプリント基板が形成される。
【００１４】
上述したように、この実施例によれば、電極４を形成する前に、エッチングとペースト３の充填，乾燥，硬化という少ない工程とを追加するだけで、精度の良い抵抗素子５０を形成することができる。
一方、従来のように、スクリーン印刷でペーストを塗布すると、そのペーストにより形成される抵抗体の形状はペーストの性状の影響を大きく受けてしまい、精度良く形状を制御することが難しい。ここでいう性状は、例えば、粘度，表面張力，塗布時のズリ速度，湿度，固形分の濃度等である。
本実施例においては、抵抗体３Ａの形状は、（工程１）における銅層１Ａのエッチングにより形成された充填部の形状であるから、スクリーン印刷で形成される抵抗体の形状よりもはるかに高い寸法精度で抵抗体３Ａを得ることができる。
【００１５】
抵抗体３Ａを形成するペースト３は、基剤となる樹脂に導電性を有する顔料（導電性フィラー）を混合したものを使用する。
この樹脂としては、エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂，ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂等が好適である。
一方、導電性フィラーとしては、カーボンブラック，鉄，アルミニウム等の金属粉が使用できる。
また、このペースト３の硬化収縮を防止する目的で顔料を添加したり、充填部２に充填する時の性状を調整する目的で界面活性剤，流動性改善剤，消泡剤等を添加してもよい。
【００１６】
充填部２にペースト３を充填する方法としては、ロールコート法，カーテンコート法等の周知の方法を用いることができる。もちろん、プリント基板自体をペースト３中にディッピングすることで充填させてもよい。
充填部２に対して、過剰のペースト３が基板１の表面上に塗布された場合、スキージで掻き取るか、ペースト３の硬化後に、上述の工程２で説明したような研磨により不要なペースト３を除去すればよい。
【００１７】
また、基板１に複数の抵抗素子５０を形成する場合は、計量機能を備えたディスペンサーを用い、エッチングによって形成された複数の充填部２のそれぞれに異なる量のペーストを充填してもよい。これにより、それぞれの抵抗素子５０の抵抗値を、ペースト３の充填量で微妙に制御することも可能である。
【００１８】
抵抗体３Ａや電極４の形状は、上述の実施例に限定されるものではない。
例えば、図２に示すように、抵抗体３Ａの形状を、一対の電極４のそれぞれを十分に取り囲むような形状にしてもよい。このような形状にすれば、電極４と抵抗体３Ａとの境界線が長く得られ、電気的接続信頼性をより高くすることができる。
【００１９】
他の例として、図７（Ａ）に示すように、櫛形状の一対の電極４０Ａ，４０Ａを、間隙を有するように組み合わせて対向配置し、その間隙に抵抗体３０Ａを設けた抵抗素子５０Ａとしてもよい。
また、図７（Ｂ）に示すように、渦巻き状の一対の電極４０Ｂ，４０Ｂを、間隙を有するように組み合わせて対向配置し、その間隙に抵抗体３０Ｂを設けた抵抗素子５０Ｂとしてもよい。
いずれの抵抗素子５０Ａ，５０Ｂも、一対の電極が対向する部分の距離を長くすることができるので、容易に低抵抗にすることができる。
【００２０】
また、渦巻き状の図７（Ｂ）の抵抗素子５０Ｂにおいて、直流の電流を流した場合は、渦巻き状であることによる影響は無いが、交流の電流を流した場合は、抵抗の機能に加えてコイルの機能を発揮することができる。
従って、渦巻き形状の設定により、所望のレジスタンスとインダクタンスとの両方を得られるように抵抗素子を形成することも可能である。
【００２１】
一方、電極は一対に限るものではない。
図７（Ｃ）に示すように、互いに間隙を有するように配置された３つの電極４０Ｃ１〜４０Ｃ３間を連結するように抵抗体３０Ｃを形成した抵抗素子５０Ｃとしてもよい。
この場合、各電極間の抵抗値を、抵抗体３０Ｃにおける各電極間の長さ，厚さ，幅を変えることでいかようにも設定できるので、回路上接続された異なる抵抗値を有する複数の抵抗素子を、極めて容易に形成することができる。
【００２２】
＜評価＞
次に、本実施例により製造したプリント基板の評価について詳述する。
この評価は、本実施例の製造方法により製造した、３種類の抵抗素子をそれぞれ搭載したプリント基板の試作例１〜３と、従来の製造方法で製造した、抵抗素子を搭載したプリント基板である比較例との抵抗素子の抵抗値のばらつきを比較することで行った。
【００２３】
抵抗体３０Ａを形成するペースト３０として、以下の組成のペーストを使用した。
カーボンブラック３５重量部
エポキシ樹脂６０重量部
エチレングリコールモノエチルエーテル４０重量部
これは、基剤としてエポキシ樹脂を用い、顔料としてカーボンブラックを用い、溶媒としてエチレングリコールエーテルを用いたものである。
このペースト３０は、エポキシ樹脂とカーボンブラックとに対してエチレングリコールエーテルを少量ずつ加えながらエクストルーダにおいて混合と分散とを行い、エチレングリコールエーテルを全量加え終わった後にさらに十分撹拌を施して得ており、印刷や充填に最適な性状を有するものである。
【００２４】
次に、試作例及び比較例の作成方法について説明する。この方法で作成した試作例１〜３及び比較例の抵抗素子を図３〜図５及び図６に示す。
【００２５】
（試作例１の作成）（図３参照）
図３（Ａ）はこの試作例１のプリント基板の抵抗素子５１を示す平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＷ−Ｗ断面図である。
基材の両表面に銅層１Ａが形成された銅張り両面板１０の一方の銅層１Ａ（厚さ３５μｍ）における幅Ｄ１，長さＷ１の矩形部分をエッチングで除去し、ペースト充填部を形成した。この例では、幅Ｄ１＝１００μｍ，長さＷ１＝３００μｍとした。
この充填部に、ロールコート法で上述の組成のペースト３０を塗布し、充填部から溢れたペースト３０をスキージで除去した。その後、乾燥処理及び硬化処理を施して抵抗体３０Ａを形成した。そして、更に抵抗体３０Ａの表面を研磨し、銅層１Ａの表面と抵抗体３０Ａの表面とを同一平面とした。
その後、サブトラクティブ法によって幅ＷＤ１の電極４０を形成し抵抗素子５１を得た。この例では、幅ＷＤ１＝２００μｍとした。
【００２６】
（試作例２の作成）（図４参照）
図４（Ａ）はこの試作例２のプリント基板の抵抗素子５２を示す平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
基材の両表面に銅層が形成された銅張り両面板１０の一方の面の銅層１Ａ（厚さＴ２）における幅Ｄ２，長さＷ２の矩形部分をエッチングで除去し、ペースト充填部を形成した。この例では、厚さＴ２＝３５μｍ，幅Ｄ２＝１００μｍ，長さＷ２＝３００μｍとした。
この充填部に、ロールコート法で上述の組成のペースト３０を塗布し、充填部から溢れたペースト３０をスキージで除去した。その後、乾燥処理及び硬化処理を施して直方体の抵抗体３０Ａを形成した。そして、更に抵抗体３０Ａの表面を研磨し、銅層１Ａの表面と抵抗体３０Ａの表面とを同一平面とした。
その後、エッチングにより銅層１Ａを全て除去し抵抗体３０Ａのみを基材上に残した。
この抵抗体３０Ａを含んだ基材表面上にエポキシ樹脂を塗布し、乾燥処理及び硬化処理を施して厚さ１００μｍの絶縁層７を形成した
次に、抵抗体３０Ａの長手方向の一方の端部側に、直径０．２ｍｍの貫通孔をドリルで穿設する一方、他方の端部側にレーザによりビア穴を形成した。その後、電解めっきを施して絶縁層７上に導体層６を形成すると共にスルーホール８とビア９とを形成してそれぞれを抵抗体３０Ａと電気的に接続し、このスルーホール８とビア９の表面のパッド８Ａとパッド９Ａとを電極として抵抗素子５２を得た。
【００２７】
（試作例３の作成）（図５参照）
図５（Ｂ）はこの試作例３のプリント基板の抵抗素子５３を示す平面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）におけるＹ−Ｙ断面図である。また、図５（Ａ）は、エッチングにより除去した部分を説明する斜視図である。
試作例３は、試作例１と同様の工程で作成し、エッチングで除去する部分の形状が異なるものである。
即ち、この試作例３で銅層１Ａ（厚さＴ３）から除去する部分は、長さＷ３，幅Ｄ３の矩形形状であって、その短辺の中央部に内側に対向して突出した一対の電極部４０Ｃ，４０Ｃを残すようにした部分（ペースト充填部２０）である。この例では、厚さＴ３＝３５μｍ，長さＷ３＝７００μｍ，幅Ｄ３＝３００μｍとした。
電極部４０Ｃは、直径ＤＭ３の円形状部４０Ｃ１と、この円形状部４０Ｃ１から外方向に延在した幅ＤＤ３の腕部４０Ｃ２とからなる部分である。この例では、直径ＤＭ３＝２００μｍ，幅ＤＤ３＝１００μｍとした。
エッチングで形成したこの充填部２０に、ロールコート法で上述の組成のペースト３０を塗布し、充填部２０から溢れたペースト３０をスキージで除去した。
その後、乾燥処理及び硬化処理を施して直方体の抵抗体３０Ａを形成した。そして、更に抵抗体３０Ａの表面を研磨し、銅層１Ａの表面と抵抗体３０Ａの表面とを同一平面とした。
その後、サブトラクティブ法により電極部４０Ｃを含んで電極４０を形成し、抵抗素子５３を得た。
【００２８】
（比較例）（図６参照）
図６（Ａ）はこの比較例のプリント基板の抵抗素子５０１を示す平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＺ−Ｚ断面図である。
比較例のプリント基板は、搭載する抵抗素子５０１を従来の方法で作成したものである。
基材の両表面に銅層が形成された銅張り両面板１０の一方の面の銅層（厚さ３５μｍ）から、試作例１と同じ厚さと形状の電極４０Ｄなるパッドを、３００μｍの間隔を設けて対向して一対形成した。
この電極の上から、スクリーン印刷によって上述の組成のペースト３０を塗布した。この塗布は、ペースト３０が幅１００μｍ，長さ５００μｍ，電極４０Ｄの間隙部分での厚さが５０μｍとなるように印刷条件を調整して行った。
その後、乾燥処理及び硬化処理を施して略直方体の抵抗体３０Ａを形成し、抵抗素子５０１を得た。
【００２９】
上述した方法により試作例１〜３及び比較例をそれぞれ１００個作成し、それぞれ抵抗値を測定した。その結果を平均値と標準偏差で整理したものを表１に示す。この表において、プリント基板として十分に使用できるものを○、さらに好ましいものを◎、使用において好ましくないものを×で表している。
【表１】

【００３０】
各試作例及び比較例については、抵抗値を同一に合わせる調整は行っていないので、平均抵抗値はそれぞれ異なる値となっている。従って、比較するための評価項目は標準偏差である。試作例１〜３と比較例との抵抗値の度数分布を図８に示す。
表１及び図８から、比較例は標準偏差の値が大きく、同一のものを作成しても抵抗値に大きなばらつきが生じていることがわかる。
これに対して、試作例１〜３は標準偏差の値が小さく、同一のものを多数作成しても抵抗値のばらつきが極めて少ないことがわかる。
【００３１】
試作例２は、試作例１及び試作例３よりも標準偏差の値が大きいが、これはスルーホールを形成するためのドリル穿設やレーザによるビア穴形成の影響があるためと推測されるが、このような機械加工を施しても比較例に対して十分に小さい偏差であるので、２次加工の影響も少ないという点でも優れていることがわかる。
【００３２】
また、試作例３は、試作例の中で特に標準偏差の値が小さく優れている。これは、抵抗素子が電極を取り囲むように抵抗体を形成した形状であることによる。
即ち、抵抗体と電極との境界部の長さを長くすることで、抵抗値のばらつきをより少なくすることができることを示しており、抵抗素子としてより好ましい形態であることがわかる。
以上のように、本実施例のプリント基板の製造方法によれば、抵抗素子の抵抗値のばらつきが少なく、精度良く所定の抵抗値が得られる。
【００３３】
さて、本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において例えば下記のような変形例としてもよいものである。
【００３４】
例えば、プリント基板は単層のものに限らず、多層のものでもよい。多層のプリント基板の場合、抵抗素子を電極を同一層内の回路パターンに接続せずに、スルーホールやビア等によって他の層の回路パターンに接続することも可能である。
【００３５】
また、抵抗素子は、プリント基板の表面に形成されてなくてもよい。実施例２のように、抵抗素子を形成した層上にさらに絶縁層と導体層とを積層して多層化し、抵抗素子を内部に備えた多層プリント基板としてもよい。
この場合、抵抗体と接続する電極は、任意の層の導電層と接続することができるものであり、導電層を形成する工程と、抵抗体と導電層とを電気的に接続する工程とは独立していてもよく、また、同時に行われる工程としてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願発明によれば、搭載した抵抗素子の抵抗値のばらつきが少なく、精度良く所定の抵抗値が得られるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント基板の製造方法の実施例における製造工程を説明する図である。
【図２】本発明のプリント基板の製造方法の実施例で製造したプリント基板の要部を説明する平面図である。
【図３】本発明のプリント基板の製造方法の実施例で製造した試作例１の要部を説明する図である。
【図４】本発明のプリント基板の製造方法の実施例で製造した試作例２の要部を説明する図である。
【図５】本発明のプリント基板の製造方法の実施例で製造した試作例２の要部を説明する図である。
【図６】試作例と比較するために従来のプリント基板の製造方法で製造した比較例を説明する図である。
【図７】本発明のプリント基板の製造方法の実施例で製造したプリント基板の変形例を説明する図である。
【図８】試作例１〜３と比較例との抵抗値の度数分布を示す図である。
【符号の説明】
１基材
１Ａ銅層
２，２０充填部（凹部）
３，３０ペースト
３Ａ，３０Ａ抵抗体
４，４０電極
４Ａ回路パターン
６導電層
７絶縁層
８スルーホール
９ビア
８Ａ，９Ａパッド
４０Ｃ電極部
４０Ｃ１円形状部
４０Ｃ２腕部
５０，５０Ａ〜５０Ｃ，５１〜５３抵抗素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a printed circuit board manufacturing method, and more particularly to a printed circuit board manufacturing method in which a resistance element is formed on a printed circuit board.
[0002]
[Prior art]
In printed circuit boards with electronic components mounted on the surface or inside, the functionality, density and performance of the mounted components are rapidly increasing.
These components are required to be further miniaturized in order to reduce the occupied area on the printed circuit board as much as possible and improve the circuit density of the printed circuit board.
The resistance element has also become a chip part and has been miniaturized, but the miniaturization is still insufficient as compared with other parts.
In order to exceed the limit of chip components for other components, for example, capacitors, printed circuit boards have been proposed in which elements having the function of capacitors are formed directly on the surface of a substrate such as ceramic using a screen printing method through a firing process. Examples of this are described in Patent Document 1 and Patent Document 2.
[0003]
Japanese Patent Application No. 2003-090297 filed earlier by the applicant of the present application describes a printed circuit board in which a resistor is formed by filling a gap between electrodes formed on the surface of a substrate.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-270656 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-270657
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, a well-known screen printing method has been used to fill a paste, which is a resistor, in a predetermined shape between electrode patterns of resistance elements.
However, in screen printing, it is difficult to accurately control the dimensions of the resistor, and resistance elements created by screen printing tend to have large variations in resistance values, and it is difficult to obtain a predetermined resistance value with high accuracy. There was a problem.
For this reason, in order to match the variable resistance values, it is necessary to correct the resistance values by so-called trimming after forming the resistance elements.
Since this trimming is a correction performed for each resistance element, a lot of man-hours are required, and correction in the middle of the printed circuit board production process is required, which increases the cost of the printed circuit board. There was a problem.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a printed circuit board that can reduce a variation in resistance values of resistance elements mounted on the printed circuit board and obtain a predetermined resistance value with high accuracy.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following procedures as means.
That is, in the invention according to claim 1, the pair of electrodes (4, 40) arranged so as to face each other with a predetermined gap therebetween and the pair of electrodes (4, 40) filled with the gap are electrically connected. A copper layer (1A) is formed on the surface of a printed circuit board comprising resistance elements (50, 50A to 50C, 51, 53) composed of resistors (3A, 30A) to be connected to each other on the surface or inside. In the manufacturing method of the printed circuit board manufactured from the manufactured substrate (1),
A step of forming a recess (2, 20) having a predetermined shape by removing a range of the copper layer (1A) by etching, and the resistor (3A, 30A) in the recess (2, 20). A printed circuit board manufacturing method comprising: a filling step of filling, and a removal step of removing the copper layer (1A) leaving at least a predetermined range to be an electrode (40C) after the filling step And
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pair of electrodes (4, 40) disposed so as to face each other with a predetermined gap therebetween, and at least part of the gap is filled between the pair of electrodes (4, 40). For manufacturing a printed circuit board comprising a resistance element (3A, 30A) electrically connected to each other from a substrate having a copper layer (1A) formed on the surface thereof In
A step of forming a concave portion (2, 20) having a predetermined shape by removing a range of the copper layer by (1A) etching, and the resistor (3A, 30A) in the concave portion (2, 20). After the filling step for filling, the removing step for removing the copper layer (1A), and the removing step, a predetermined number of pairs of insulating layers (7) and conductor layers (6) are stacked on the substrate. A printed circuit board comprising: a multilayering step of multilayering; and a connecting step of electrically connecting a plurality of portions of the resistor (3A, 30A) isolated from each other and the conductor layer (6) It is a manufacturing method.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram for explaining a manufacturing process in an embodiment of a method for manufacturing a printed circuit board according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view for explaining a main part of the printed circuit board manufactured in the embodiment of the printed circuit board manufacturing method of the present invention. FIG. 3 is a prototype example manufactured in the embodiment of the printed circuit board manufacturing method of the present invention. It is a figure explaining the principal part of 1,
FIG. 4 is a diagram for explaining a main part of Prototype Example 2 manufactured in the embodiment of the method for manufacturing a printed circuit board according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a main part of Prototype Example 2 manufactured in an example of the method for manufacturing a printed circuit board according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a comparative example manufactured by a conventional printed circuit board manufacturing method for comparison with a prototype example.
FIG. 7 is a diagram for explaining a modification of the printed circuit board manufactured in the embodiment of the printed circuit board manufacturing method of the present invention,
FIG. 8 is a diagram illustrating a frequency distribution of resistance values between the prototype examples 1 to 3 and the comparative example.
[0009]
<Manufacturing process>
First, an embodiment of a method for producing a printed board according to the present invention will be described in the order of steps.
As the base material of the printed board to be used, a commonly used copper-clad laminate or a base material for a substrate in which a copper layer is formed on the surface can be used. The composition of the paste forming the resistor will be described later.
[0010]
(Step 1) [See FIG. 1 (A)]
In the copper layer 1 A on the surface of the substrate 1, the copper layer in a predetermined range is removed by etching to form a filling portion 2 that is a recess for filling the resistor paste.
[0011]
(Process 2) [Refer FIG. 1 (B)]
The filling portion 2 is filled with the resistor paste 3. Thereafter, the paste 3 is dried and cured to form the resistor 3A.
On the other hand, when it is desired to obtain the resistance value of the resistance element with higher accuracy, the paste 3 is filled so as to rise from the surface of the copper layer 1A, and the portion that protrudes to a predetermined thickness after curing is removed by polishing. Good. The thickness of the resistor 3A formed by the paste 3 can be obtained with high accuracy, and a predetermined resistance value can be obtained with high accuracy. This method is also effective when the paste 3 cures and shrinks depending on the type and processing conditions.
[0012]
(Step 3) [Refer to FIG. 1 (C)]
Unnecessary portions of the copper layer 1A are removed to form electrodes 4 having a predetermined shape and circuit patterns 4A having a predetermined pattern. As this formation method, a subtractive method can be used.
[0013]
Through the above (Step 1) to (Step 3), a printed circuit board having a resistance element 50 including the electrode 4 and the resistor 3A on the surface is formed.
[0014]
As described above, according to this embodiment, the resistance element 50 with high accuracy can be formed by adding only a few steps of etching and filling, drying and curing of the paste 3 before forming the electrode 4. Can do.
On the other hand, when a paste is applied by screen printing as in the prior art, the shape of the resistor formed by the paste is greatly affected by the properties of the paste, and it is difficult to control the shape with high accuracy. The properties referred to here are, for example, viscosity, surface tension, shear rate during coating, humidity, solid content concentration, and the like.
In this embodiment, the shape of the resistor 3A is the shape of the filling portion formed by etching the copper layer 1A in (Step 1), and thus is much higher than the shape of the resistor formed by screen printing. The resistor 3A can be obtained with dimensional accuracy.
[0015]
As the paste 3 for forming the resistor 3A, a paste in which a conductive pigment (conductive filler) is mixed with a base resin is used.
As this resin, an epoxy resin, a phenol resin, a PPE (polyphenylene ether) resin, a BT (bismaleimide triazine) resin and the like are suitable.
On the other hand, metal powders such as carbon black, iron, and aluminum can be used as the conductive filler.
In addition, a pigment is added for the purpose of preventing cure shrinkage of the paste 3, and a surfactant, a fluidity improver, an antifoaming agent, etc. are added for the purpose of adjusting the properties when the filling part 2 is filled. Also good.
[0016]
As a method for filling the filling portion 2 with the paste 3, known methods such as a roll coating method and a curtain coating method can be used. Of course, the printed circuit board itself may be filled in the paste 3 by dipping.
When an excessive paste 3 is applied to the surface of the substrate 1 with respect to the filling portion 2, the unnecessary paste 3 is scraped off by a squeegee or after the paste 3 is cured, by polishing as described in the above-described step 2. Can be removed.
[0017]
When a plurality of resistance elements 50 are formed on the substrate 1, different amounts of paste may be filled in each of the plurality of filling portions 2 formed by etching using a dispenser having a weighing function. Thereby, the resistance value of each resistance element 50 can be finely controlled by the filling amount of the paste 3.
[0018]
The shapes of the resistor 3A and the electrode 4 are not limited to the above-described embodiments.
For example, as shown in FIG. 2, the resistor 3 A may have a shape that sufficiently surrounds each of the pair of electrodes 4. With such a shape, a long boundary line between the electrode 4 and the resistor 3A can be obtained, and electrical connection reliability can be further increased.
[0019]
As another example, as shown in FIG. 7A, a pair of comb-shaped

electrodes

40A, 40A are combined and arranged so as to have a gap, and a resistive element 50A is provided with a resistor 30A in the gap. Also good.
Further, as shown in FIG. 7B, a pair of

spiral electrodes

40B, 40B may be combined so as to have a gap so as to face each other, and a resistance element 50B provided with a resistor 30B in the gap may be used.
Since any of the

resistance elements

50A and 50B can increase the distance between the portions where the pair of electrodes face each other, the resistance can be easily reduced.
[0020]
In addition, in the spiral resistance element 50B of FIG. 7B, when a direct current is passed, there is no influence due to the spiral shape, but when an alternating current is passed, in addition to the function of resistance. The coil function.
Therefore, it is possible to form the resistance element so that both desired resistance and inductance can be obtained by setting the spiral shape.
[0021]
On the other hand, the electrodes are not limited to a pair.
As shown in FIG. 7C, a resistor element 50C in which a resistor 30C is formed so as to connect the three electrodes 40C1 to 40C3 arranged so as to have a gap therebetween may be used.
In this case, since the resistance value between the electrodes can be set in any way by changing the length, thickness, and width between the electrodes in the resistor 30C, a plurality of resistance values connected on the circuit having different resistance values can be set. The resistance element can be formed very easily.
[0022]
<Evaluation>
Next, the evaluation of the printed circuit board manufactured according to this example will be described in detail.
This evaluation is a printed circuit board mounted with a resistive element manufactured by a conventional manufacturing method, and prototypes 1 to 3 of printed circuit boards each mounted with three types of resistive elements manufactured by the manufacturing method of this example. This was done by comparing the variation in resistance value of the resistance element with the comparative example.
[0023]
As the paste 30 for forming the resistor 30A, a paste having the following composition was used.
Carbon black 35 parts by weight Epoxy resin 60 parts by weight Ethylene glycol monoethyl ether 40 parts by weight This is an epoxy resin as a base, carbon black as a pigment, and ethylene glycol ether as a solvent.
This paste 30 is obtained by mixing and dispersing in an extruder while adding ethylene glycol ether to the epoxy resin and carbon black little by little, and after adding all of the ethylene glycol ether, it is further stirred. It has the best properties for printing and filling.
[0024]
Next, a method for creating a prototype and a comparative example will be described. The resistance elements of Prototype Examples 1 to 3 and Comparative Example created by this method are shown in FIGS. 3 to 5 and FIG.
[0025]
(Creation of prototype example 1) (see FIG. 3)
FIG. 3A is a plan view showing the resistance element 51 of the printed circuit board of the first prototype example, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line WW in FIG.
A rectangular portion having a width D1 and a length W1 in one copper layer 1A (thickness 35 μm) of the copper-clad double-sided board 10 having the copper layer 1A formed on both surfaces of the substrate is removed by etching to form a paste filling portion. did. In this example, the width D1 = 100 μm and the length W1 = 300 μm.
The paste 30 having the composition described above was applied to the filling portion by a roll coating method, and the paste 30 overflowing from the filling portion was removed with a squeegee. Thereafter, a drying process and a curing process were performed to form a resistor 30A. The surface of the resistor 30A was further polished so that the surface of the copper layer 1A and the surface of the resistor 30A were flush.
Thereafter, an electrode 40 having a width WD1 was formed by a subtractive method to obtain a resistance element 51. In this example, the width WD1 = 200 μm.
[0026]
(Creation of prototype example 2) (see FIG. 4)
FIG. 4A is a plan view showing the resistance element 52 of the printed circuit board of the prototype example 2, and FIG. 4B is a sectional view taken along line XX in FIG.
A rectangular portion having a width D2 and a length W2 in the copper layer 1A (thickness T2) on one surface of the copper-clad double-sided board 10 having a copper layer formed on both surfaces of the substrate is removed by etching, and a paste filling portion is formed. Formed. In this example, thickness T2 = 35 μm, width D2 = 100 μm, and length W2 = 300 μm.
The paste 30 having the composition described above was applied to the filling portion by a roll coating method, and the paste 30 overflowing from the filling portion was removed with a squeegee. Thereafter, drying and curing were performed to form a rectangular parallelepiped resistor 30A. The surface of the resistor 30A was further polished so that the surface of the copper layer 1A and the surface of the resistor 30A were flush.
Thereafter, all the copper layer 1A was removed by etching, and only the resistor 30A was left on the substrate.
An epoxy resin is applied on the surface of the base material including the resistor 30A, dried and cured to form an insulating layer 7 having a thickness of 100 μm, and then one end in the longitudinal direction of the resistor 30A. A through hole having a diameter of 0.2 mm was drilled on the side, and a via hole was formed by laser on the other end side. Thereafter, electroplating is performed to form the conductor layer 6 on the insulating layer 7 and the through hole 8 and the via 9 are formed to electrically connect each of the through hole 8 and the via 9. A resistance element 52 was obtained using the pads 8A and 9A on the surface as electrodes.
[0027]
(Creation of Prototype Example 3) (See FIG. 5)
FIG. 5B is a plan view showing the resistance element 53 of the printed circuit board of the prototype example 3, and FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line YY in FIG. 5B. FIG. 5A is a perspective view for explaining a portion removed by etching.
Prototype Example 3 is produced in the same process as Prototype Example 1, and the shape of the portion to be removed by etching is different.
That is, the part removed from the copper layer 1A (thickness T3) in the prototype 3 is a rectangular shape having a length W3 and a width D3, and a pair of protrusions projecting inwardly in the central part of the short side. This is the part (paste filling part 20) where the electrode parts 40C, 40C are left. In this example, thickness T3 = 35 μm, length W3 = 700 μm, and width D3 = 300 μm.
The electrode part 40C is a part composed of a circular part 40C1 having a diameter DM3 and an arm part 40C2 having a width DD3 extending outward from the circular part 40C1. In this example, the diameter DM3 = 200 μm and the width DD3 = 100 μm.
The paste 30 having the above-described composition was applied to the filling portion 20 formed by etching by a roll coating method, and the paste 30 overflowing from the filling portion 20 was removed with a squeegee.
Thereafter, drying and curing were performed to form a rectangular parallelepiped resistor 30A. The surface of the resistor 30A was further polished so that the surface of the copper layer 1A and the surface of the resistor 30A were flush.
Thereafter, the electrode 40 including the electrode portion 40C was formed by the subtractive method, and the resistance element 53 was obtained.
[0028]
(Comparative example) (see FIG. 6)
6A is a plan view showing a resistance element 501 of the printed circuit board of this comparative example, and FIG. 6B is a ZZ cross-sectional view in FIG. 6A.
The printed circuit board of the comparative example is obtained by creating a resistance element 501 to be mounted by a conventional method.
From the copper layer (thickness 35 μm) on one side of the copper-clad double-sided board 10 with copper layers formed on both surfaces of the base material, a pad of electrode 40D having the same thickness and shape as in Prototype Example 1 is spaced apart by 300 μm. A pair was formed to face each other.
From the electrode, the paste 30 having the above-described composition was applied by screen printing. This application was performed by adjusting the printing conditions so that the paste 30 had a width of 100 μm, a length of 500 μm, and a thickness in the gap portion of the electrode 40D was 50 μm.
Thereafter, a drying process and a curing process were performed to form a substantially rectangular parallelepiped resistor 30A, and a resistance element 501 was obtained.
[0029]
100 prototype examples 1 to 3 and comparative examples were prepared by the above-described method, and the resistance values were measured. Table 1 shows the results organized by average value and standard deviation. In this table, those that can be sufficiently used as printed boards are indicated by ◯, those that are more preferable are indicated by ◎, and those that are not preferable in use are indicated by ×.
[Table 1]

[0030]
Since each trial example and comparative example are not adjusted to make the resistance values the same, the average resistance values are different from each other. Therefore, the evaluation item for comparison is the standard deviation. FIG. 8 shows frequency distributions of resistance values of the prototype examples 1 to 3 and the comparative example.
From Table 1 and FIG. 8, it can be seen that the value of standard deviation is large in the comparative example, and even if the same one is prepared, the resistance value varies greatly.
On the other hand, in the first to third prototypes, the standard deviation value is small, and it can be seen that the resistance value variation is extremely small even if a large number of the same ones are produced.
[0031]
Prototype Example 2 has a larger standard deviation value than Prototype Example 1 and Prototype Example 3, which is presumed to be due to the influence of drilling for forming a through hole and via hole formation by a laser. Even when such machining is performed, the deviation is sufficiently small with respect to the comparative example, and it can be seen that the present invention is also excellent in that the influence of secondary machining is small.
[0032]
In addition, the prototype example 3 is excellent among the prototype examples because the standard deviation value is particularly small. This is because the resistor is formed so that the resistor surrounds the electrode.
That is, it is shown that the variation in resistance value can be reduced by increasing the length of the boundary between the resistor and the electrode, and it can be seen that this is a more preferable form as a resistance element.
As described above, according to the printed circuit board manufacturing method of the present embodiment, the resistance value of the resistance element is less varied and a predetermined resistance value can be obtained with high accuracy.
[0033]
The embodiments of the present invention are not limited to the above-described configuration, and may be modified as follows, for example, without departing from the gist of the present invention.
[0034]
For example, the printed board is not limited to a single layer but may be a multilayer. In the case of a multilayer printed board, it is also possible to connect the resistance element to the circuit pattern of another layer by through holes, vias, etc. without connecting the electrodes to the circuit pattern in the same layer.
[0035]
Further, the resistance element may not be formed on the surface of the printed board. As in Example 2, an insulating layer and a conductor layer may be further stacked on the layer on which the resistance element is formed to form a multilayer printed circuit board having the resistance element inside.
In this case, the electrode connected to the resistor can be connected to an arbitrary conductive layer, and the steps of forming the conductive layer and electrically connecting the resistor and the conductive layer are as follows: They may be independent or may be performed simultaneously.
[0036]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, there is an effect that a predetermined resistance value can be obtained with high accuracy with little variation in the resistance value of the mounted resistance element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a manufacturing process in an embodiment of a method for manufacturing a printed circuit board according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view for explaining a main part of the printed circuit board manufactured in the embodiment of the printed circuit board manufacturing method of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a main part of Prototype Example 1 manufactured in an example of a printed circuit board manufacturing method of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a main part of Prototype Example 2 manufactured in an example of a method for manufacturing a printed circuit board according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a main part of Prototype Example 2 manufactured in an example of a method for manufacturing a printed circuit board according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a comparative example manufactured by a conventional printed circuit board manufacturing method for comparison with a prototype example.
FIG. 7 is a view for explaining a modified example of the printed circuit board manufactured in the embodiment of the printed circuit board manufacturing method of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a frequency distribution of resistance values between prototype examples 1 to 3 and a comparative example.
[Explanation of symbols]
1 Base material

1A Copper layer

2, 20 Filling part (recessed part)
3, 30 Paste 3A,

30A Resistor

4, 40 Electrode 4A Circuit pattern 6 Conductive layer 7 Insulating layer 8 Through hole 9 Via 8A, 9A Pad 40C Electrode portion 40C1 Circular portion

40C2 Arm portions

50, 50A-50C, 51-53 Resistance element

Claims

所定の間隙を挟んで対向するように配置された一対の電極と前記間隙に充填されて前記一対の電極間を電気的に接続する抵抗体とで構成される抵抗素子を表面または内部に備えて成るプリント基板を、表面に銅層が形成された基板から製造するプリント基板の製造方法において、
前記銅層の一範囲をエッチングにより除去して所定の形状の凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部に前記抵抗体を充填する充填工程と、
前記充填工程の後に、前記銅層を、電極となる所定の範囲を少なくとも残して除去する除去工程とを有することを特徴としたプリント基板の製造方法。A resistance element comprising a pair of electrodes arranged to face each other with a predetermined gap therebetween and a resistor filling the gap to electrically connect the pair of electrodes is provided on the surface or inside. In a printed circuit board manufacturing method for manufacturing a printed circuit board comprising a substrate having a copper layer formed on a surface thereof,
A recess forming step of removing a range of the copper layer by etching to form a recess having a predetermined shape;
A filling step of filling the recess with the resistor;
A method of manufacturing a printed circuit board, comprising: after the filling step, a removing step of removing the copper layer leaving at least a predetermined range serving as an electrode.

所定の間隙を挟んで対向するように配置された一対の電極と前記間隙の少なくとも一部に充填されて前記一対の電極間を電気的に接続する抵抗体とで構成される抵抗素子を内部に備えて成るプリント基板を、表面に銅層が形成された基板から製造するプリント基板の製造方法において、
前記銅層の一範囲をエッチングにより除去して所定の形状の凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部に前記抵抗体を充填する充填工程と、
前記銅層を除去する除去工程と、
前記除去工程の後に、前記基板に、絶縁層と導体層との組を所定の組数積層して多層化する多層化工程と、
前記抵抗体の互いに隔離した複数の部位と前記導体層とを電気的に接続する接続工程とを有することを特徴としたプリント基板の製造方法。A resistance element including a pair of electrodes arranged to face each other with a predetermined gap therebetween and a resistor that fills at least a part of the gap and electrically connects the pair of electrodes is provided inside. In the method of manufacturing a printed circuit board, in which the printed circuit board is provided from a substrate having a copper layer formed on the surface thereof
A recess forming step of removing a range of the copper layer by etching to form a recess having a predetermined shape;
A filling step of filling the recess with the resistor;
A removing step of removing the copper layer;
After the removing step, a multilayering step in which a predetermined number of pairs of insulating layers and conductor layers are stacked on the substrate to be multilayered;
A method of manufacturing a printed circuit board, comprising: a connecting step of electrically connecting a plurality of portions of the resistor isolated from each other and the conductor layer.