JPH0548235A

JPH0548235A - 回路基板

Info

Publication number: JPH0548235A
Application number: JP3229536A
Authority: JP
Inventors: Masao Hirano; 正夫平野; Motonari Fujikawa; 元成藤川
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-08-15
Filing date: 1991-08-15
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】抵抗やコンデンサ等の受動素子を一体に設け
られた回路基板において、抵抗やコンデンサ等の材質や
回路基板の材質の制約を小さくし、製造を容易にすると
共に受動素子の特性値の調整も容易に行なえるようにす
る。【構成】回路基板１の上にガスデポジション法により
抵抗材料の超微粒子膜２を形成することにより抵抗４１
を形成する。また、回路基板１の上にコンデンサ電極４
３を設け、その上にガスデポジション法により誘電体４
４の超微粒子膜を形成し、さらにコンデンサ電極４５を
形成することによりコンデンサ４２を形成する。また、
抵抗４１や誘電体４４にレーザ光を照射することにより
抵抗値やキャパシタンスを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回路基板に関する。具体
的にいうと、本発明は、抵抗もしくはコンデンサを一体
に形成された回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子回路の高密度実装化が進み、
コンデンサや抵抗等の受動素子を回路基板に一体化する
ことが試みられている。

【０００３】例えば、図１２に示すものはサーマルプリ
ンタヘッドとして用いられる回路基板１０１の断面図で
あり、アルミナからなる放熱基板１０２の上にグレーズ
の保温層１０３とＴａ₂Ｎの発熱抵抗体１０４を積層
し、その上にＡｕからなる電気導体１０５を設け、その
上方をＳｉＯ₂の抵抗体保護層１０６及びＴａ₂Ｏ₅の耐
摩耗層１０７によって覆っている。

【０００４】このような回路基板１０１においては、マ
スクを用いて真空蒸着やスパッタリング等の薄膜形成工
程により発熱抵抗体１０４を所定パターンに成膜した
後、抵抗値を測定しながらレーザ光で発熱抵抗体１０４
をトリミング（ファンクショントリミング）し、抵抗値
が一定になるよう調整している。

【０００５】しかしながら、薄膜形成工程では蒸着金属
として金属酸化物を用いるのが一般的であり、抵抗体と
して用いる材料が制限され、抵抗体の特性に制約があっ
た。また、スパッタリング等の薄膜形成工程ではマスク
により抵抗体のパターン付けをする必要があり、また、
膜質や基板材質等のバラツキによる特性の誤差を調整す
るため、やっかいなファンクショントリミングが必要で
あり、抵抗体を形成する工程が面倒であった。さらに、
トリミング時に基板に熱ストレスが加わるので、基板材
料はセラミックのように耐熱性を有するものが用いられ
ている。

【０００６】また、図１３に示すものは厚膜印刷により
抵抗体を形成された従来の回路基板１１１を示す断面図
であって、両面にガラス層１１２，１１４を形成された
ステンレス板１１３の上方に下部電極１１５を設け、そ
の上にガラス層１１６を挟んで上部電極１１７を設け、
上部電極１１７間に厚膜印刷によって抵抗体１１８を設
け、抵抗体１１８の表面を抵抗保護ガラス層１１９によ
って被覆したものである。

【０００７】このような回路基板１１１にあっては、厚
膜用ペーストをスクリーン印刷した後、焼成することに
よって所定パターンの抵抗体１１８を形成している。

【０００８】しかし、厚膜形成工程によって抵抗体を形
成する場合には、スクリーンマスクを用いるため、工程
が複雑となっていた。さらに、厚膜用ペーストを高温で
焼成する必要があり、基板に熱ストレスが加わるので、
耐熱性を有する基板を用いる必要がある。

【０００９】また、コンデンサを薄膜形成工程や厚膜形
成工程により製作する場合も、抵抗体の場合と同様な問
題があった。しかも、誘電体はセンサやトランスジュー
サとしては実用化されているが、基板上に自由に誘電体
を作成できないので、コンデンサを形成すると１μＦ以
下となり、実用性に乏しかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、叙上の従来
例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、自由な材質を用いて多様な基板の上に直接に
抵抗やコンデンサ等の受動素子を形成することができる
回路基板を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の回路基板は、抵
抗やコンデンサ等の受動素子を一体に形成された回路基
板において、ガスデポジション法によって成膜された超
微粒子膜によって抵抗やコンデンサ等の受動素子の少な
くとも一部を形成したことを特徴としている。

【００１２】また、この回路基板においては、超微粒子
膜に光を照射することにより受動素子の特性値を調整す
ることができる。

【００１３】

【作用】本発明にあっては、抵抗体や誘電体等の材料か
らなる超微粒子をガスデポジション法によって直接基板
の上に吹き付け、超微粒子膜からなる抵抗体や誘電体等
を基板の表面に形成し、抵抗やコンデンサ等を設ける。

【００１４】したがって、超微粒子流または基板を走査
させることにより所望パターンの超微粒子膜を得ること
ができ、マスク等を用いることなく簡単な工程で抵抗や
コンデンサ等を形成することができる。

【００１５】ガスデポジション法を用いれば超微粒子膜
の材質も限定されず、抵抗体や誘電体等として用いる材
質の選択の幅も広くなる。また、耐熱性のない基板も用
いることができ、セラミックやエポキシ樹脂等の多様な
材質の基板を用いることができる。

【００１６】また、超微粒子膜の厚みや幅は広い範囲に
わたって制御することができるので、抵抗やコンデンサ
等の特性値の範囲も広くなり、用途も従来より広くな
る。

【００１７】しかも、超微粒子は光の吸収能が高いの
で、ガスデポジション法によって超微粒子膜の抵抗体や
誘電体等を形成した後、当該超微粒子膜に光を照射する
ことによってその物性に変化を生じさせることができ、
超微粒子膜のパターン形状を変えることなく抵抗やコン
デンサ等の特性値（抵抗値やキャパシタンス）を調整す
ることができる。

【００１８】

【実施例】図２は本発明の一実施例による回路基板１の
概略を示す一部破断した正面図であって、超微粒子（例
えば、粒径が０.１μｍ程度、あるいはそれ以下のも
の）を堆積させた超微粒子膜２を有している。

【００１９】図１は図２の超微粒子膜２を形成するため
の超微粒子膜形成装置３を示す概略構成図である。これ
は、ガスデポジション法（第９０回ニューセラミクス懇
話会研究会資料に掲載されている。）を利用して超微粒
子膜２を直接に描画する装置であって、超微粒子生成室
４と膜形成室５を有し、両室４，５は搬送管６によって
結ばれている。また、超微粒子生成室４内と膜形成室５
内は真空ポンプ７によって減圧できるようになってい
る。超微粒子生成室４には流量調整弁８を介してＨｅガ
ス等のガス９が供給されている。この超微粒子生成室４
には、抵抗加熱法を熱源とする蒸発槽１０が設けられて
おり、蒸発槽１０内には超微粒子膜２を形成するための
原材料１１が入れられている。一方、膜形成室５内に
は、回路基板１を保持して移動させるためのマニピュレ
ータ１２が設けられており、搬送管６からマニピュレー
タ１２側へ向けてノズル１３が突出している。

【００２０】しかして、回路基板１をマニピュレータ１
２に保持させ、真空ポンプ７により膜形成室５を減圧す
ると共に超微粒子生成室４にガス９を送り込んで加圧し
ながら、蒸発槽１０で原材料１１を加熱して蒸発させる
と、蒸発原子は空中で凝集して超微粒子となり、超微粒
子生成室４と膜形成室５との差圧によりＨｅガス等のガ
ス９と共に搬送管６を通って膜形成室５へ送られ、ノズ
ル１３から高速で回路基板１の表面へ噴射され、図２に
示すように超微粒子膜２を形成される。このとき回路基
板１を移動させて走査することにより、マスクを用いる
ことなく所望パターンの超微粒子膜２を形成することが
できる。

【００２１】例えば、マニピュレータ１２によって回路
基板１を直線的に移動させながら超微粒子膜２を形成す
れば、図３（ａ）に示すように直線状パターンの超微粒
子膜２を形成することができる。この直線状の超微粒子
膜２の幅はノズル１３の先端径によって決まる。また、
そのときシャッターによりノズル１３を開閉すれば、図
３（ｂ）に示すように断続的な（あるいは、点状の）パ
ターンの超微粒子膜２を得ることができる。さらに、マ
ニピュレータ１２によって回路基板１を回転させれば、
図３（ｃ）に示すように、環状パターンの超微粒子膜２
を形成することができる。また、回路基板１を２次元的
に走査させれば、面状の超微粒子膜２を形成することも
できる。

【００２２】こうして、回路基板１の上にガスデポジシ
ョン法によって超微粒子膜２を形成すれば、マスク等を
用いることなくインラインで抵抗体や誘電体等の超微粒
子膜２を容易に形成することができ、量産化にも適す
る。しかも、超微粒子膜２として用いることができる材
質の範囲も後述のように広くなり、抵抗やコンデンサ等
の抵抗値やキャパシタンス等の特性値の範囲も広くな
り、用途が拡大する。また、回路基板１も加熱されない
ので、耐熱性のない基板や耐熱性の低い基板も用いるこ
とが可能になる。さらに、超微粒子生成室４と膜形成室
５との差圧、回路基板１の温度、超微粒子の温度、噴射
速度及び流量等によって超微粒子膜２の密度や粒径、結
晶粒界等を変化させることができ、また回路基板１の移
動速度や超微粒子の噴射量や超微粒子膜の重ね塗り等に
よって超微粒子膜２の膜厚を変えることができるので、
これらをコントロールすることにより超微粒子膜２の抵
抗値やキャパシタンス等（あるいは、抵抗率や誘電率
等）の特性値を調整できる。

【００２３】超微粒子膜２を形成するための材質として
は、種々のものを用いることができ、例えば、Ｆｅ，Ｎ
ｉ，Ｃｏ，Ｆｅ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｏ，Ｎｉ−Ｃｕ，Ｃ
ｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｓｎ，Ａｇ−Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｔ
ａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｉｎ，Ｃｒ，Ｐｔ，Ｓｒ，Ｐ
ｄ，Ｙ，Ｎｂ，Ｌｉ，Ｂａ，Ｃ，Ｂｉ，Ｃａ，その他の
金属及び合金系、ＲｕＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，Ｓｎ
Ｏ₂，ＳｉＯ₂，ＺｎＯ，ＴｉＯ₂，ＺｒＯ₂，ＰｂＯ，Ｂ
ａＴｉＯ₃等の酸化物、ＴｉＮ等の窒化物、ＳｉＣ等の
炭化物などを用いることができる。また、有機化合物を
用いることも可能である。

【００２４】また、蒸発槽内に沸点温度の等しい金属の
合金を入れておけば、合金の超微粒子膜２を形成するこ
ともできる。さらに、超微粒子生成室５内に２つ以上の
蒸発槽を設けて異なる金属材料を入れておけば、両金属
材料の沸点温度が異なる場合でも、２元系合金（共晶合
金）等の超微粒子膜２を形成できる。例えば、このよう
な合金作製法によれば、超微粒子膜２のオーミック接触
性を良好にしたり、適当なドーパントを母材金属に入れ
たりすることができる。なお、回路基板１は、セラミッ
ク基板等のほか、エポキシ樹脂等の有機化合物基板や金
属基板などでもよい。

【００２５】図５は本発明の別な実施例による回路基板
１の概略を示す一部破断した正面図であって、複合組成
の超微粒子膜２を有している。

【００２６】図４は図５の超微粒子膜２を形成するため
の超微粒子膜形成装置２３を示す概略構成図である。こ
れは、２つの超微粒子生成室４ａ，４ｂと膜形成室５を
有し、両超微粒子生成室４ａ，４ｂと膜形成室５とはそ
れぞれ搬送管６ａ，６ｂによって結ばれている。各超微
粒子生成室４ａ，４ｂには、抵抗加熱法を熱源とする蒸
発槽１０ａ，１０ｂが設けられており、各蒸発槽１０
ａ，１０ｂ内には超微粒子膜２を形成するための異なる
原材料１１ａ，１１ｂが入れられている。一方、膜形成
室５内には、回路基板１を保持し移動させるためのマニ
ピュレータ１２が設けられており、隣接して配置された
各搬送管６ａ，６ｂからマニピュレータ１２側へ向けて
それぞれノズル１３ａ，１３ｂが突出している。

【００２７】しかして、マニピュレータ１２によって回
路基板１を移動させながら、第１の原材料１１ａからな
る超微粒子をノズル１３ａから高速で電子回路部品２１
へ噴射し、下側超微粒子膜２ａを形成し、第二の原材料
１１ｂからなる超微粒子をノズル１３ｂから噴射して下
側超微粒子膜２ａの上に上側超微粒子膜２ｂを形成す
る。この結果、下側超微粒子膜２ａと上側超微粒子膜２
ｂとからなる図４のような傾斜組成の超微粒子膜２が得
られる。

【００２８】下側及び上側超微粒子膜２２ａ，２２ｂは
互いに性能が異なっており、物理的性質や化学的性質、
用途、機能、密着性、経済性、その他の違いを考慮して
異なる原材料を用いることができる。あるいは、同じ原
材料を用い、噴射速度の違い等によって超微粒子の粒径
や密度などを異ならせ、物理定数等の異なる層としても
よい。具体的にいうと、例えば、下側超微粒子膜２ａを
回路基板１との密着性のよい材質とし、上側超微粒子膜
２ｂを必要な特性を有する材質とすることができる。あ
るいは、下側超微粒子膜２ａを必要な抵抗特性を有する
層とし、上側超微粒子膜２ｂを硬度の高い層とすれば、
摺動抵抗として利用できる。

【００２９】なお、図５の傾斜組成の超微粒子膜２で
は、下側超微粒子膜２ａと上側超微粒子膜２ｂとが区分
的に積層されているが、下側超微粒子膜２ａから上側超
微粒子膜２ｂへ徐々に変化するようにしてもよい。その
ためには、ノズル１３ａ及び１３ｂの先端を一致させ、
両ノズル１３ａ，１３ｂから噴射される超微粒子の噴射
量を徐々に変化させればよい。あるいは、１つの超微粒
子膜生成室に２つの蒸発槽を設け、両蒸発槽からの原材
料の蒸発速度を徐々に変化させることにより、ノズルか
ら噴射される超微粒子の組成が変化するようにしてもよ
い。

【００３０】図７は本発明のさらに別な実施例による回
路基板１の概略を示す一部破断した正面図であって、超
微粒子膜２の表層部２ｃをレーザ加熱により改質したも
のである。

【００３１】図６は図７の超微粒子膜２を形成するため
の超微粒子膜形成装置３５を示す概略構成図である。こ
の超微粒子膜形成装置３５にあっては、膜形成室５内で
ノズル１３の近傍に光ファイバ３３のレーザ光出射端３
３ａが配置されており、光ファイバ３３の他端３３ｂか
らはレーザ発振器（図示せず）から出射されたレーザ光
３４を入射させるようにしている。

【００３２】しかして、マニュピレータ１２によって回
路基板３１を移動させながら、ノズル１３から高速で噴
射した超微粒子によって回路基板１の上に所定形状の超
微粒子膜２を形成し、レーザ光出射端３３ａから出射さ
れたレーザ光３４を超微粒子膜２の表面に照射する。超
微粒子の径とレーザ光の波長とは近いオーダーの寸法で
あるから、超微粒子膜２は光吸収能が高く、超微粒子が
レーザ光３４のエネルギーを吸収してさらに凝集し、よ
り大きな粒径に成長したり、結晶型が変化したり、粒界
の大きさが変化したりし、超微粒子膜２の表層部２ｃの
抵抗率や誘電率等の物性が変化する。したがって、例え
ば、超微粒子膜２を回路基板１への密着性の良好な状態
で形成し、この後レーザ光３４を照射して表層部２ｃの
物性を調整することができる。しかも、超微粒子２は光
を吸収し易いので、レーザ光によって効率よく加熱アニ
ールでき、回路基板１に熱ストレスを加える恐れがな
い。なお、バンプ３２にレーザ光３４を照射する装置
は、ガスデポジション法によってバンプ３２を形成する
装置とは別体とし、バンプ形成工程とレーザ光照射工程
とは別々の工程としてもよい。

【００３３】つぎに、超微粒子膜からなるコンデンサや
抵抗を有する具体的な回路基板について説明する。図８
は超微粒子膜によって表面に抵抗及びコンデンサを形成
された回路基板１である。この抵抗４１は、例えば図１
のような装置を用いてガスデポジション法によって回路
基板の表面にＲｕＯ₂のような抵抗体の超微粒子膜を直
線状に形成したものである。この抵抗４１の抵抗値は、
超微粒子膜の膜厚や幅、長さによっても調整することが
できる。従って、抵抗４１の形成後に抵抗値が所望の値
になっていない場合には、再び抵抗４１の上に抵抗材料
の超微粒子膜を塗り重ねたり、幅を増加させたり、長さ
を増加させたりすることにより、抵抗値を調整できる。
さらに、抵抗４１の形成後に抵抗４１の表面にレーザ光
を照射して加熱アニールし、超微粒子膜の抵抗率を変化
させることによっても抵抗値を微調整することができ
る。

【００３４】また、コンデンサ４２は、図９に示すよう
に、回路基板１の表面に成膜されたコンデンサ電極４３
の上に超微粒子膜からなる誘電体４４を形成し、その上
面にさらにコンデンサ電極４５を形成したものである。
このようなコンデンサ４２においては、両コンデンサ電
極４３，４５を真空蒸着やスパッタリング等によって形
成し、誘電体４４だけをガスデポジション法によって形
成してもよい。あるいは、両コンデンサ電極４３，４５
及び誘電体４４を超微粒子膜によって形成してもよい。
後者の場合には、電極材料の超微粒子を噴射する一対の
ノズル間に誘電体の超微粒子を噴射するノズルを配置
し、回路基板１をノズルの配列方向へ移動させながら一
度に３層の超微粒子膜（コンデンサ電極４３，４５及び
誘電体４４）を形成してもよい（図示せず）。なお、コ
ンデンサ４２にあっても、誘電体の超微粒子膜にレーザ
光を照射させることによって誘電率を変化させたり、あ
るいは、誘電体材料の超微粒子膜を誘電体４４の上や周
囲に付加したりすることにより、コンデンサのキャパシ
タンスを微調整することができる。しかも、容量の大き
なコンデンサを形成することができる。

【００３５】図１０は別な構造のコンデンサ４６であっ
て、ガスデポジション法によって回路基板１の表面に形
成された超微粒子膜からなる一対の櫛歯状電極４７，４
８を噛み合わせるように対向させ、さらに、ガスデポジ
ション法によって両櫛歯状電極４７，４８間に誘電体４
９の超微粒子膜を成膜したものである。このようにコン
デンサ４６を平面構成とすることにより、誘電体４９に
レーザ光３４を照射してコンデンサ４６のキャパシタン
ス調整を簡単にできる。

【００３６】図１１は多層構造の回路基板１の実施例で
あって、ガスデポジション法により超微粒子膜を用いて
形成されたコンデンサ４２や抵抗４１が、接着剤５０等
により貼り合わせられた基板５１間に配置されている。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、超微粒子流または基板
を走査させることにより所望のパターンの超微粒子膜を
得ることができ、マスク等を用いることなく簡単な工程
で抵抗体や誘電体等を形成することができる。

【００３８】また、ガスデポジション法を用いれば超微
粒子膜の材質も限定されず、抵抗体や誘電体等として用
いる材質の選択の幅も広くなる。また、回路基板への熱
ストレスも小さくなるので、耐熱性の低い基板も用いる
ことができ、セラミックやエポキシ樹脂等の多様な材質
の基板を用いることができる。

【００３９】さらに、超微粒子膜の厚みや幅は広い範囲
にわたって制御することができるので、抵抗やコンデン
サ等の特性値の範囲も広くなり、用途も従来より広くな
る。

【００４０】しかも、超微粒子は光の吸収能が高いの
で、ガスデポジション法によって超微粒子膜の抵抗体や
誘電体等を形成した後、当該超微粒子膜に光を照射する
ことによってその物性に変化を生じさせることができ、
超微粒子膜のパターン形状を変えることなく抵抗やコン
デンサ等の特性値（抵抗値やキャパシタンス）を調整す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる超微粒子膜形成装置
を示す概略構成図である。

【図２】同上の装置によって回路基板の上に形成された
超微粒子膜を示す一部破断した正面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は上記超微粒子膜形成装置
によって形成される超微粒子膜のパターンの数例を示す
図である。

【図４】本発明の別な実施例にかかる超微粒子膜形成装
置を示す概略構成図である。

【図５】同上の装置によって回路基板の上に形成された
超微粒子膜を示す一部破断した正面図である。

【図６】本発明のさらに別な実施例にかかる超微粒子膜
形成装置を示す概略構成図である。

【図７】同上の装置によって回路基板の上に形成された
超微粒子膜を示す一部破断した正面図である。

【図８】本発明の具体的な実施例であって、コンデンサ
及び抵抗を一体に形成された回路基板を示す一部破断し
た斜視図である。

【図９】同上の回路基板の表面に形成されたコンデンサ
の概略断面図である。

【図１０】超微粒子膜を用いた別な構造のコンデンサを
示す平面図である。

【図１１】本発明の別な具体的実施例であって、コンデ
ンサ及び抵抗を形成された多層回路基板を示す断面図で
ある。

【図１２】従来例を示す断面図である。

【図１３】別な従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１回路基板２超微粒子膜４１抵抗４２コンデンサ４６コンデンサ

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【手続補正書】

【提出日】平成３年１０月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】しかして、マニピュレータ１２によって回
路基板１を移動させながら、第１の原材料１１ａからな
る超微粒子をノズル１３ａから高速で電子回路部品２１
へ噴射し、下側超微粒子膜２ａを形成し、第二の原材料
１１ｂからなる超微粒子をノズル１３ｂから噴射して下
側超微粒子膜２ａの上に上側超微粒子膜２ｂを形成す
る。この結果、下側超微粒子膜２ａと上側超微粒子膜２
ｂとからなる図５のような傾斜組成の超微粒子膜２が得
られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｇ 13/00 ３９１Ｃ 9174−5Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】抵抗やコンデンサ等の受動素子を一体に
形成された回路基板において、ガスデポジション法によ
って成膜された超微粒子膜によって抵抗やコンデンサ等
の受動素子の少なくとも一部を形成したことを特徴とす
る回路基板。
【請求項２】前記超微粒子膜に光を照射することによ
り受動素子の特性値を調整した請求項１に記載の回路基
板。