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配線板の抵抗構造 - イビデン株式会社
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発明の名称 配線板の抵抗構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−144400(P2001−144400A)
公開日 平成13年5月25日(2001.5.25)
出願番号 特願平11−327850
出願日 平成11年11月18日(1999.11.18)
代理人 【識別番号】100105751
【弁理士】
【氏名又は名称】岡戸 昭佳 (外2名)
【テーマコード(参考)】
4E351
5E317
【Fターム(参考)】
4E351 BB01 BB05 BB33 BB49 CC07 DD04 DD19 DD28 GG04 GG11 
5E317 AA25 BB12 BB15 BB24 CC31 CC32 CD25 CD32 CD40 GG14
発明者 匂坂 克己
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 第1導体層と,前記第1導体層の表面上に配置されるとともに,部分的にビアホールが形成された絶縁層と,前記ビアホールの側壁を覆うとともに,前記ビアホールの底部で前記第1導体層に接触し,前記ビアホールの外部で前記絶縁層の表面に達する抵抗層と,前記絶縁層の上に配置されるとともに,前記抵抗層に接触する第2導体層とを有することを特徴とする配線板の抵抗構造。
【請求項2】 部分的に凹部が形成された絶縁層と,前記凹部の側壁および底部を覆うとともに,前記凹部の両側で前記絶縁層の表面に達する抵抗層と,前記絶縁層の上に配置されるとともに,前記凹部の両側で前記抵抗層に接触する導体層とを有することを特徴とする配線板の抵抗構造。
【請求項3】 部分的にスルーホールが形成された絶縁層と,前記スルーホールの壁面を覆うとともに,前記絶縁層の両表面に及ぶ抵抗層と,前記絶縁層の両表面にそれぞれ形成されるとともに,それぞれ前記抵抗層に接触する導体層とを有することを特徴とする配線板の抵抗構造。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,種々のデバイスを載置するとともにそれらを互いに接続するための配線を内部に形成した配線板に関する。さらに詳細には,内蔵する配線中に抵抗体を形成した配線板の抵抗構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から,配線板においては,内蔵する配線中に抵抗体を形成することが行われている。個別抵抗体を配線板上に実装する場合と比較して,コンパクト化や軽量化,半田付けポイント数の減少,接触抵抗などを含めたトータルでの公差の減少といった利点があるからである。
【0003】このような目的のための従来技術として,図5に示すように,絶縁層と銅箔との間にNi−P合金めっきの抵抗層を挟み込んだ基板構造が提案されている。すなわち,この構造の銅箔および抵抗層を適宜パターニングして,上方から見て例えば図6のような形状とする。これにより,両端子K,L間を抵抗体として用いることができるのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,前記した従来の技術では,抵抗体として用いる部分の占有面積が大きいという問題点があった。特に,抵抗値の大きいものを形成した場合に顕著であった。また,抵抗体は発熱体でもあるため放熱も考慮する必要があるところ,占有面積以上の表面積を有しないために放熱が不十分となる場合があった。
【0005】本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,小さい占有面積内に十分な表面積を持つ抵抗体を構成できる配線板の抵抗構造を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題の解決を目的としてなされた本発明に係る配線板の抵抗構造は,第1導体層と,第1導体層の表面上に配置されるとともに部分的にビアホールが形成された絶縁層と,ビアホールの側壁を覆うとともにビアホールの底部で第1導体層に接触しビアホールの外部で絶縁層の表面に達する抵抗層と,絶縁層の上に配置されるとともに抵抗層に接触する第2導体層とを有している。
【0007】この配線板の抵抗構造では,ビアホールの底部における抵抗層と第1導体層との接触箇所と,ビアホールの外部における抵抗層と第2導体層との接触箇所との間が抵抗体として作用する。よって,抵抗体の大部分は,ビアホールの側壁上に存在していることになる。このため,上方から見た抵抗体の占有面積が小さい。この抵抗体の抵抗値を調整するパラメータは,ビアホールの径,ビアホールの深さ(すなわち絶縁層の厚さ),ビアホールの外縁から抵抗層と第2導体層との接触箇所までの距離,抵抗層の厚さおよび組成,などである。また,この抵抗体自体の表面積は,上方から見た占有面積より当然大きい。このため放熱性に優れている。
【0008】あるいは本発明に係る配線板の抵抗構造は,部分的に凹部が形成された絶縁層と,凹部の側壁および底部を覆うとともに凹部の両側で絶縁層の表面に達する抵抗層と,絶縁層の上に配置されるとともに凹部の両側で抵抗層に接触する導体層とを有する構成としてもよい。
【0009】この配線板の抵抗構造では,凹部の両側における抵抗層と導体層との接触箇所の間が抵抗体として作用する。よって,抵抗体の大部分は,凹部の側壁上に存在していることになる。このため,上方から見た抵抗体の占有面積が小さい。この抵抗体の抵抗値を調整するパラメータは,凹部の幅,凹部の深さ,凹部のエッジから抵抗層と導体層との接触箇所までの距離,抵抗層の厚さおよび組成,抵抗体の幅,などである。また,この抵抗体自体の表面積は,上方から見た占有面積より当然大きい。このため放熱性に優れている。
【0010】あるいは本発明に係る配線板の抵抗構造は,部分的にスルーホールが形成された絶縁層と,スルーホールの壁面を覆うとともに絶縁層の両表面に及ぶ抵抗層と,絶縁層の両表面にそれぞれ形成されるとともにそれぞれ抵抗層に接触する導体層とを有する構成としてもよい。
【0011】この配線板の抵抗構造では,絶縁層の両表面における抵抗層と導体層との接触箇所の間が抵抗体として作用する。よって,抵抗体の大部分は,スルーホールの壁面上に存在していることになる。このため,上方から見た抵抗体の占有面積が小さい。この抵抗体の抵抗値を調整するパラメータは,スルーホールの径,絶縁層の厚さ,スルーホールのエッジから抵抗層と導体層との接触箇所までの距離,抵抗層の厚さおよび組成,抵抗体の幅,などである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下,本発明を具体化した実施の形態について,図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0013】(第1の形態)第1の形態に係る配線板の抵抗構造は,図1に示すように構成されている。すなわち,コア絶縁層11上に部分的に下層銅パターン12が形成されている。そして,コア絶縁層11および下層銅パターン12を覆って層間絶縁層13が設けられている。層間絶縁層13には部分的にビアホール10が形成されている。そして,層間絶縁層13を部分的に覆うNi−Pめっき層14が形成されている。Ni−Pめっき層14はビアホール10の箇所を覆っている。すなわちNi−Pめっき層14は,ビアホール10の底部で下層銅パターン12に接触する一方,ビアホール10の外部では層間絶縁層13の表面に達している。さらに,層間絶縁層13およびNi−Pめっき層14を部分的に覆う上層銅パターン15が形成されている。
【0014】この抵抗構造では,ビアホール10の底部すなわち下層銅パターン12とNi−Pめっき層14との接触箇所Aと,ビアホール10の外部におけるNi−Pめっき層14と上層銅パターン15との接触箇所Bとの間の,ビアホール10の壁面および表面にわたるNi−Pめっき層14が,抵抗体として作用する。そもそもニッケルは単体でも銅単体の約4倍の抵抗率を有するところ,Ni−Pめっき層14はリンを含む合金であるためさらに抵抗率が高いからである。
【0015】この抵抗体の抵抗値Rは,接触箇所Aでの接触抵抗R1 と,ビアホール10の壁面上のNi−Pめっき層14の抵抗R2 と,層間絶縁層13の表面上のNi−Pめっき層14の抵抗R3と,接触箇所Bでの接触抵抗R4との直列合成である。すなわち,R = R1+R2+R3+R4である。
【0016】抵抗値Rを調整するためのパラメータには,ビアホール10の直径W,ビアホール10の深さD,ビアホール10のエッジから接触箇所Bまでの距離E,接触箇所Bの形状,Ni−Pめっき層14の厚さT,Ni−Pめっき層14の組成,がある。すなわち,直径Wは,大きいほどR1,R2が小さく低抵抗要因である。逆に直径Wが小さいと,R1,R2が大きく高抵抗要因である。深さDは,浅いほどR2が小さく低抵抗要因である。逆に深さDが深いと,R2が大きく高抵抗要因である。距離Eは,短いほどR3 が小さく低抵抗要因である。逆に距離Eが長いと,R3 が大きく高抵抗要因である。接触箇所Bの形状については,例えば図2に示すようにビアホール10の周囲に環状に形成すると,電流パスが多いためR3,R4が小さく低抵抗要因である。逆に電流パスが少ない形状だと,R3,R4が大きく高抵抗要因である。厚さTは,厚いほどR2,R3が小さく低抵抗要因である。逆に厚さTが薄いと,R2,R3が大きく高抵抗要因である。Ni−Pめっき層14の組成は,リン含有率が低いほどR2,R3が小さく低抵抗要因である。逆にリン含有率が高いと,R2,R3が大きく高抵抗要因である。
【0017】なお,上層銅パターン15と下層銅パターン12とをNi−Pめっき層14でつなぐビアホール10の個数によっても抵抗値の調整が可能である。
【0018】よって,抵抗値Rが所望の値となるように,配線板の設計上,各パラメータやビアホールの配置などを決定すればよい。そして,配線板の一般的な製造プロセスでは,抵抗値Rの精度は±10%以内に抑えることができる。この精度は,個別素子の抵抗体を半田付けにより実装する場合よりもむしろ優れている。半田付けポイント数が2点削減されているためである。
【0019】また,この抵抗体は,その大部分がビアホール10の壁面上に位置し立体的である。このため,配線板を上方から見たときに抵抗体が占める占有面積に比して,抵抗体自体の表面積はかなり大きい。このため,抵抗体を平面的に形成した場合と比較して,コンパクトでありながら放熱性に優れている。よって,高密度化に有利である一方で,温度特性も優れる。
【0020】図1の抵抗構造は,一般的なビアホールの製造プロセスを応用して次のように製造することができる。まず,コア絶縁層11上の下層銅箔12をパターン加工し,その上に層間絶縁層13を積層する。そして,レーザ加工もしくはフォトリソグラフィによりビアホール10の開口を層間絶縁層13に形成する。このとき,ビアホール10の底部では下層銅パターン12が露出している。そして,公知の無電解めっき法によりNi−Pめっき層14を形成する。このとき,液組成や液温などのめっき条件により,Ni−Pめっき層14のリン含有率を調節することができる。また,めっき条件とめっき時間とにより,Ni−Pめっき層14の厚さTを調節することができる。そして,Ni−Pめっき層14をパターン加工し,その後上層銅パターン15を形成する。かくして,図1の抵抗構造が製造される。
【0021】(第2の形態)第2の形態に係る配線板の抵抗構造は,図3に示すように構成されている。すなわち,ガラエポのコア絶縁層21を覆って層間絶縁層23が設けられている。層間絶縁層23には部分的に溝20が形成されている。そして,層間絶縁層23を部分的に覆うNi−Pめっき層24が形成されている。Ni−Pめっき層24は溝20の箇所を覆っている。すなわちNi−Pめっき層24は,溝20の一方の外部における層間絶縁層23の表面から,溝20の底部を経由して,溝20の他方の外部における層間絶縁層23の表面にまで達している。さらに,層間絶縁層23およびNi−Pめっき層24を部分的に覆う上層銅パターン25,25が形成されている。Ni−Pめっき層24と上層銅パターン25,25とは,溝20の両側の接触箇所B1,B2で接触している。
【0022】この抵抗構造では,溝20の両外部におけるNi−Pめっき層24と上層銅パターン25との接触箇所B1,B2間の,溝20の底面,壁面および表面にわたるNi−Pめっき層24が,抵抗体として作用する。
【0023】この抵抗体の抵抗値Zは,接触箇所B1での接触抵抗Z1 と,層間絶縁層23の表面上(接触箇所B1側)のNi−Pめっき層24の抵抗Z2 と,溝20の壁面および底面上のNi−Pめっき層24の抵抗Z3 と,層間絶縁層23の表面上(接触箇所B2側)のNi−Pめっき層24の抵抗Z4 と,接触箇所B2での接触抵抗Z5との直列合成である。すなわち,Z = Z1+Z2+Z3+Z4+Z5である。
【0024】抵抗値Zを調整するためのパラメータには,溝20の幅W,溝20の深さD,溝20のエッジから接触箇所B1,B2までの距離E1,E2,Ni−Pめっき層24の厚さT,Ni−Pめっき層24の組成,Ni−Pめっき層24の幅(図3の紙面に垂直な方向),がある。すなわち,幅Wや深さDは,小さいほどZ3が小さく低抵抗要因である。逆に幅Wや深さDが大きいと,Z3が大きく高抵抗要因である。距離E1,E2は,短いほどZ2,Z4が小さく低抵抗要因である。逆に距離E1,E2が長いと,Z2,Z4が大きく高抵抗要因である。厚さTやNi−Pめっき層24の組成の抵抗値Zへの影響は,第1の形態の場合と同様である。Ni−Pめっき層24の幅は,大きいほどZ1〜Z5がすべて小さくZ全体としても低抵抗である。逆にNi−Pめっき層24の幅が小さいと,Z1〜Z5がすべて大きくZ全体としても高抵抗である。
【0025】この抵抗体も第1の形態の場合と同様,その大部分が溝20の壁面上に位置し立体的である。このため,コンパクトでありながら放熱性に優れている。
【0026】図3の抵抗構造は,一般的なビアホールの製造プロセスを応用して次のように製造することができる。まず,コア絶縁層21上に感光性ドライフィルムをラミネートして層間絶縁層23とし,フォトリソグラフィにより溝20を層間絶縁層23に形成する。そして,公知の無電解めっき法によりNi−Pめっき層24を形成する。そして,Ni−Pめっき層24をパターン加工し,その後上層銅パターン25を形成する。かくして,図3の抵抗構造が製造される。
【0027】(第3の形態)第3の形態に係る配線板の抵抗構造は,図4に示すように構成されている。すなわち,コア絶縁層33に部分的にスルーホール30が形成されている。そして,コア絶縁層33の両表面上にはそれぞれ,コア絶縁層の表面を部分的に覆う銅パターン32,35が形成されている。さらに,スルーホール30の壁面およびその周囲を覆うNi−Pめっき層34が形成されている。Ni−Pめっき層34と銅パターン32,35とはそれぞれ,スルーホール30の周囲の円周状の接触箇所B3,B4で接触している。
【0028】この抵抗構造では,コア絶縁層33の両面のNi−Pめっき層34と銅パターン32,35との接触箇所B3,B4間の,スルーホール30の壁面および両表面にわたるNi−Pめっき層34が,抵抗体として作用する。
【0029】この抵抗体の抵抗値Xは,接触箇所B3での接触抵抗X1 と,コア絶縁層33の表面上(接触箇所B3側)のNi−Pめっき層34の抵抗X2 と,スルーホール30の壁面上のNi−Pめっき層34の抵抗X3 と,コア絶縁層33の表面上(接触箇所B4側)のNi−Pめっき層2の抵抗X4 と,接触箇所B4での接触抵抗X5との直列合成である。すなわち,X = X1+X2+X3+X4+X5である。
【0030】抵抗値Xを調整するためのパラメータには,スルーホール30の径W,コア絶縁層33の厚さD,スルーホール30のエッジから接触箇所B3,B4までの距離E3,E4,接触箇所B3,B4の形状,がある。すなわち,径Wは,大きいほどX3が小さく低抵抗要因である。逆に径Wが小さいと,X3が大きく高抵抗要因である。厚さDは,薄いほどX3 が小さく低抵抗要因である。逆に厚さDが厚いと,X3が大きく高抵抗要因である。距離E3,E4はそれぞれ,短いほどX2,X4 が小さく低抵抗要因である。逆に距離E3,E4が長いと,X2,X4がそれぞれ大きく高抵抗要因である。Ni−Pめっき層34の厚さTやNi−Pめっき層34の組成の抵抗値Xへの影響は,第1あるいは第2の形態の場合と同様である。接触箇所B3,B4の形状については,前述のようにスルーホール30の周囲に全周にわたって設けると,電流パスが多いためX1,X2,X4,X5が小さく低抵抗要因である。その代わりに一部分にのみ設けると,電流パスが少ないためX1,X2,X4,X5が大きく高抵抗要因である。
【0031】なお,銅パターン35と銅パターン32とをNi−Pめっき層34でつなぐスルーホール30の個数によっても抵抗値の調整が可能である。
【0032】この抵抗体も第1あるいは第2の形態の場合と同様,その大部分がスルーホール30の壁面上に位置し立体的である。このため,コンパクトである。
【0033】図4の抵抗構造は,一般的なスルーホールの製造プロセスを応用して次のように製造することができる。まず,両面銅貼り板に対しドリリングによる貫通穴の形成と,両面の銅箔のパターン加工とを行う。そして,公知の無電解めっき法によりNi−Pめっき層34を形成する。そして,Ni−Pめっき層24をパターン加工する。かくして,図4の抵抗構造が製造される。
【0034】以上詳細に説明したように本実施の形態に係る配線板の抵抗構造では,ビアホール10や溝20あるいはスルーホール30を利用して立体的に抵抗体を構成しているので,抵抗体を上方から見た占有面積が抵抗体自体の表面積より小さく,コンパクトでありながら放熱性に優れている。また,個別抵抗体を半田付けにより実装する場合よりも,トータルでの抵抗値のバラツキが小さい。また,抵抗値を調整するためのパラメータが多数あり,設計上の自由度が高い。
【0035】なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。
【0036】例えば,本実施の形態では,抵抗体としてNi−Pめっき層を用いているが,銅単体よりも抵抗率が高いものであって,薄膜形成が可能なものであれば他のものでもよい。そのようなものとしては,ニッケル系,銅系,コバルト系,あるいはこれらの合金系などの無電解めっきや,電気めっきであれば各種金属の単体(銅,金,銀など低抵抗のものを除く)めっきや合金めっきなどが挙げられる。また,図1の抵抗構造は,2段ビアホールあるいはそれ以上の多段ビアホールに応用することもできる。また,図3の抵抗構造は,接触箇所B1,B2の間に複数の溝20が配置される構造としてもよい。また,図4の抵抗構造で,E3,E4はゼロでもよい。
【0037】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明によれば,小さい占有面積内に十分な表面積を持つ抵抗体を構成できる配線板の抵抗構造が提供されている。これにより,高密度化やトータルでの抵抗値の精度の向上が図られている。




 

 


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