JP4507780B2 - 抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法に係るものであり、特に、配線層のエッチング液によってエッチングされやすい材料を抵抗層に用いることができ、抵抗体上に絶縁性樹脂を積層する前に必要である、表面粗化処理液の影響を受けない抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法に関する。

近年、携帯電話やデジタルカメラなどの機器の小型化と軽量化が進むにつれて、部品の小型化や部品の間隔の削減といった従来の実装技術では対応が難しくなり、部品を内蔵したプリント配線板への期待が高まっている。受動素子（キャパシタ、抵抗、インダクタ）は既存の部品を埋め込めば機器メーカーが必要とする特性を比較的容易に満たすことができるが、部品を内蔵した基板が厚くなってしまうという問題点がある。薄い部品や薄膜素子で十分に特性を満たすことができる方法の開発などが急がれている。

プリント配線板内部に抵抗体を形成する方法としては、銅箔上に金属薄膜で抵抗層を形成する方法、絶縁性基板上にめっきで形成する方法、抵抗性の厚膜ポリマーを印刷する方法などがある。抵抗値、精度、形状、価格などから用途に応じて形成方法を選択していく必要がある。厚膜ポリマーを印刷する方法では、高抵抗なものを形成できるが、微細な寸法になると形成が困難である。金属材料を用いた薄膜タイプは、厚膜タイプに比べ、抵抗値範囲が低抵抗に制約されるが、小さなサイズで高精度に形成できる。

銅箔上に金属薄膜で抵抗層を形成した材料には、銅箔上に薄膜抵抗層を形成したものを絶縁材料に積層形成した材料を用いる方法がある。薄膜抵抗層を電解ニッケル・リンめっきにより形成した材料にＯｍｅｇａ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのＯｍｅｇａ−Ｐｌｙがある（例えば、特許文献１参照。）。このような材料を用いる場合は、銅箔と薄膜抵抗層を一括エッチングして配線形成し、所定の配線部をエッチングし、下の抵抗層を露出させることにより、抵抗体を形成する。所定の配線部をエッチングする際、特別なエッチャントを用いて、ニッケルをエッチングせずに、銅だけエッチングする必要があるが、ニッケルがエッチングされてしまうという問題がある。また、Ｏｍｅｇａ−Ｐｌｙはシート抵抗が２５〜１００Ω／□であるが、さらに高いシート抵抗が必要とされている。

所定の配線部をエッチングする際に抵抗層のエッチングを防ぐ方法として、例えば特許文献２記載の方法がある。これは、支持層に密着した抵抗層上に保護層を設け、アルカリ性アンモニア銅エッチング液による攻撃から抵抗層を保護し、保護層はエッチング除去せずに、抵抗層の一部として残す方法である。この方法では、保護層の抵抗値が抵抗体の抵抗値に影響しないように、保護層は極力薄く形成する必要があり、作製困難であった。また、保護層として、Ｎｉ−Ｓｎ、Ｃｏ−Ｓｎ、Ｃｄ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ａｕ、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｎｉ及びＳｎからなる群から選択された材料を用いることから、配線の導通抵抗が増加するという問題があった。そこで、抵抗体形成時には抵抗体を保護し、形成後は除去される保護層の形成が求められていた。
米国特許第４８０８９６７号明細書 特表平９−５００７６２号公報

本発明は前記事情に鑑みてなされ、抵抗体内蔵プリント配線板において、配線層のエッチング液によってエッチングされやすい材料を抵抗層に用いることができ、抵抗体上に絶縁性樹脂を積層する前に必要である、表面粗化処理液の影響を受けない抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法の提供を目的とする。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、請求項１の発明は、抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法において、
（ａ）絶縁性基板上に抵抗層をめっきによって形成する工程、
（ｂ）前記抵抗層上に保護層を形成する工程、
（ｃ）前記保護層上に配線層を形成する工程、
（ｄ）前記配線層上にエッチングレジストを形成する工程、
（ｅ）前記配線層、前記保護層及び前記抵抗層をエッチングした後、前記エッチングレジストを除去することによって、前記配線層、前記保護層及び前記抵抗層からなる配線パターンを形成する工程、
（ｆ）前記配線パターン上にエッチングレジストを形成する工程、
（ｇ）所定の配線層をエッチングし、下の保護層を露出させる工程、
（ｈ）前記エッチングレジストを除去し、前記配線層を表面粗化処理する工程、
（ｉ）露出した保護層をエッチングすることによって、抵抗体を形成する工程、
（ｊ）前記抵抗層上に絶縁性樹脂を積層し、絶縁層を形成する工程、
（ｋ）ビアを形成し、前記抵抗体の導通を取ると同時に、絶縁層上に配線層を形成する工程、
（ｌ）配線層をパターニングする工程、
を具備し、
前記保護層を形成する材料が、金であることを特徴とする抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法である。

本発明の請求項２の発明は、前記抵抗層を形成する抵抗性材料が、ニッケル・リン二元系合金またはニッケル・リン三元系合金からなる材料であることを特徴とする請求項１記載の抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法である。

本発明の請求項３の発明は、前記（ｅ）工程において、前記配線層をエッチングした後に、前記保護層及び前記抵抗層をサンドブラストまたはウエットブラストで削ることで、前記配線層、前記保護層及び前記抵抗層からなる配線パターンを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法である。

本発明は、抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法において、抵抗層の保護層を形成した後に、配線層を形成し、所定の配線層をエッチングし、保護層を最後にエッチング除去することによって、抵抗層のエッチングを防ぐことができるので、配線層のエッチング液によってエッチングされやすいニッケル・リン三元系合金からなる材料を、抵抗層に用いることができる。一般に、ニッケル・リン三元系合金からなる材料は、ニッケル・リン二元系合金からなる材料よりも高抵抗であることから、高抵抗の抵抗体を形成することができる。
また、配線層の表面粗化処理の後に保護層を除去するため、抵抗体上に絶縁性樹脂を積層する前に必要である表面粗化処理に用いる表面粗化処理液から抵抗体を保護することができ、高精度に抵抗体を形成することができる。
また、保護層に金を用いるため、配線の導通抵抗を低減することができる。そのため、抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法において、従来より高抵抗の抵抗体を内蔵後も抵抗値が変化することなく製造できるという効果を奏する。

請求項１に係わるプリント配線板の製造方法は、以下の順序の段階（ａ）〜（ｌ）からなる工程により抵抗体内蔵プリント配線板を製造する方法である。図１（Ａ）〜（Ｊ）は、本製造方法の工程を示す断面図である。

まず、（ａ）絶縁性基板１上に抵抗層２をめっきによって形成する。めっきは無電解めっきで行い、めっき膜が所定の体積抵抗率を満たすめっき液を用い、所定のシート抵抗値になるようなめっき膜厚にめっきする（図１（Ａ）参照）。

本発明で使用することのできる絶縁性基板１としては、特に限定されず、各種の合成樹脂からなる板や可撓性シート、ガラス板、セラミックス板、表面に絶縁層を有する金属製基板の中から、用途などに応じて適宜選択して用いることができる。

本発明において抵抗層２として用いられる抵抗性材料は、ニッケル・リン二元系合金またはニッケル・リン三元系合金からなる材料を用いる。例えば、ニッケル・リン、ニッケル・リン・鉄、ニッケル・リン・タングステン、ニッケル・リン・モリブデン、ニッケル・リン・レニウム、ニッケル・リン・クロムからなる無電解めっきによって抵抗層２を形成する。高抵抗な抵抗体を安定して形成するためには、体積抵抗率が高く、めっき析出速度が遅いめっき液ほど好ましい。また、めっき液のＰ濃度、錯化剤濃度、還元剤濃度、温度やｐＨを調整することで抵抗値やめっき析出速度を調整することができる。本発明は、所定の配線層４をエッチングする際、抵抗層２のエッチングを防ぐ方法であるため、配線層４のエッチング液によるエッチング量が多いニッケル・リン三元系合金からなる材料を抵抗層２に用いることができる。一般にニッケル・リン三元系合金からなる材料は、ニッケル・リン二元系合金からなる材料よりも高抵抗であることから、高抵抗の抵抗体７を形成することができる。

次に、（ｂ）前記抵抗層２上に保護層３を形成する。前記保護層３を形成する材料としては、間に残っても抵抗値に影響を与えない材料、金、または配線層４をエッチングする液でエッチングされない材料、または配線層４及び抵抗層２をエッチングしない液でエッチングされる材料とする（図１（Ｂ）参照）。

次に、（ｃ）前記保護層３上に配線層４を形成する（図１（Ｃ）参照）。配線層４を形成する材料としては、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウムなどの導電性の良好な金属材料が好ましい。

次に、（ｄ）前記配線層４上にエッチングレジスト５を形成する（図１（Ｄ）参照）。

次に、（ｅ）配線層４、保護層３及び抵抗層２をエッチングした後、エッチングレジスト５を除去することによって、配線層４、保護層３及び抵抗層２からなる配線パターン６を形成する。このエッチングは、配線層４、保護層３及び抵抗層２をすべてエッチング可能な液を用いて一括してエッチングするか、配線層４、保護層３及び抵抗層２をそれぞれ別の液を用いてエッチングする方法がある。後者の場合は、保護層３をエッチングする際には、配線層４をエッチングしにくいエッチング液を、抵抗層２をエッチングする際には、配線層４と保護層３をエッチングしにくいエッチング液を用いることが望ましい（図１（Ｅ）参照）。

この（ｅ）工程において、配線層４をエッチングした後に、保護層３及び抵抗層２をサンドブラストまたはウエットブラストで削ることで、配線層４、保護層３及び抵抗層２からなる配線パターン６を形成することもできる。

次に、（ｆ）前記配線パターン６上にエッチングレジストを形成する。

次に、（ｇ）所定の配線層４をエッチングし、下の保護層３を露出させる。配線層４をエッチングする際には、保護層３をエッチングしない液を用いる（図１（Ｆ）参照）。

次に、（ｈ）エッチングレジストを除去し、前記配線層４を表面粗化処理する。抵抗層２を表面粗化処理から保護するために、保護層３が露出している状態で配線層４の表面粗化処理をする。

次に、（ｉ）露出した保護層３をエッチングし、抵抗体７を形成する。保護層３をエッチングする際には、配線層４及び抵抗体２をエッチングしない液を用いる（図１（Ｇ）参照）。

次に、（ｊ）前記抵抗体７上に、絶縁性樹脂を積層し、絶縁層８とする（図１（Ｈ）参照）。

次に、（ｋ）ビアを形成し、前記抵抗体７の導通を取ると同時に、絶縁層８上に配線層９を形成する（図１（Ｉ）参照）。

次に、（ｌ）配線層９をパターニングする（図１（Ｊ）参照）。これによって、精度が高く、抵抗が高い抵抗体７を有する抵抗体内蔵プリント配線板が製造される。

以下に、本発明を実施例によって詳細に説明を行う。

１．ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂からなる厚さ０．４ｍｍの基板表面をコンディショニングクリーナー（奥野製薬工業製：ＯＰＣ−３８０コンディクリーンＭ）で洗浄し、Ｐｄ−Ｓｎコロイド溶液（奥野製薬工業製：ＯＰＣ−８０キャタリスト）でＰｄ触媒（図示せず）を付与し、活性化剤（奥野製薬工業製：ＯＰＣ−５５５アクセレーターＭ）を用いて活性化した。次に、無電解ニッケル・鉄・リン合金めっき液（奥野製薬工業製：トップニコロンＦＹ−２）で０．３μｍほどめっきし、抵抗層とした。めっき直後の抵抗層のシート抵抗は、３０２Ω／□であった。

２．１の無電解ニッケル・鉄・リン合金めっきした面上に、無電解金めっき液（上村工業製：ＴＳＢ７１）で０．１μｍほどめっきし、保護層とした。

３．２の無電解金めっきした面上に無電解銅プロセス（シプレイ・ファーイースト：ＣＵＰＯＳＩＴ）で０．３μｍほどめっきし、電解銅めっきで１０μｍほどめっきし、配線層とした。

４．ネガ型ドライフィルムレジスト（日立化成工業製：ＲＹ−３２１５）を塗布した。次に、ネガを通してレジストに露光を与え、紫外線（ＵＶ）に選択的に露光した。ネガは、配線パターンとなる部分の配線層上のレジストが露光されるようにデザインした。レジストの非露光部分は、現像液（１％炭酸ナトリウム水溶液）を用いて３０℃、６０秒ディップで除去した。

５．露出した銅層を塩化第二鉄液を用いて６５℃でエッチング除去した。次に、金層をシアン化カリウムを用いて４０℃でエッチング除去した。次に、ニッケル・鉄・リン層を硫酸銅−硫酸溶液（硫酸銅２５０ｇ／Ｌ、硫酸５ｍＬ／Ｌ）を用いて９０℃でエッチング除去した。次に、剥離液（５％水酸化ナトリウム水溶液）でレジストを除去し、配線層、保護層及び抵抗層からなる１００μｍ幅の配線パターンを形成した。

６．ネガ型ドライフィルムレジスト（日立化成工業製：ＲＹ−３２１５）を塗布した。次に、ネガを通してレジストに露光を与え、紫外線（ＵＶ）に選択的に露光した。ネガは、抵抗体となる部分の配線層上のレジストが露光されるようにデザインした。レジストの非露光部分は、現像液（１％炭酸ナトリウム水溶液）を用いて３０℃、６０秒ディップで除去した。

７．抵抗体となる部分上の配線層（長さ２００μｍ、幅１００μｍ）を、塩化第二鉄液を用いて６５℃でエッチング除去し、下の金属を露出させた。

８．剥離液（５％水酸化ナトリウム水溶液）でレジストを除去した後、配線層をＣＺ処理（メック製）で表面粗化処理した。

９．次に、露出した金層をシアン化カリウムを用いて４０℃でエッチング除去し、抵抗体を形成した。

１０．抵抗体上にさらにＢＴ樹脂を積層して絶縁層とし、ビアを形成し、フィルドビアめっきを行い、抵抗体の導通を取ると同時に、絶縁層上に配線層を形成した。この配線層をパターニングし、本発明の抵抗体内蔵プリント配線板を製作した。

１１．抵抗体の抵抗を測定した結果、６１５Ωとなり、抵抗体の理論値６０４Ωとほぼ等しくなった。

［比較例］
シート抵抗５０Ω／□、抵抗層（ニッケル・リン）厚０．２０μｍのＯｍｅｇａ−Ｐｌｙ（Ｏｍｅｇａ Ｔｃｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製）の銅箔と抵抗層を、塩化第二鉄液を用いて６５℃で一括エッチングし、１００μｍの配線パターンを形成した。抵抗体となる部分上の配線層（長さ２００μｍ、幅１００μｍ）を、アルカリ性エッチング液（メルテックス製：Ａプロセス）を用いてエッチング除去し、下の抵抗層を露出させ、抵抗体を形成した。抵抗体の抵抗を測定した結果、１４７Ωとなり、抵抗体の理論値１００Ωより、かなり大きくなった。

請求項１に係わるプリント配線板の製造方法の工程を示す断面図である。

符号の説明

１ …絶縁性基板
２ …抵抗層
３ …保護層
４ …配線層
５ …エッチングレジスト
６ …配線パターン
７ …抵抗体
８ …絶縁層
９ …配線層

Claims (3)

1. 抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法において、
   （ａ）絶縁性基板上に抵抗層をめっきによって形成する工程、
   （ｂ）前記抵抗層上に保護層を形成する工程、
   （ｃ）前記保護層上に配線層を形成する工程、
   （ｄ）前記配線層上にエッチングレジストを形成する工程、
   （ｅ）前記配線層、前記保護層及び前記抵抗層をエッチングした後、前記エッチングレジストを除去することによって、前記配線層、前記保護層及び前記抵抗層からなる配線パターンを形成する工程、
   （ｆ）前記配線パターン上にエッチングレジストを形成する工程、
   （ｇ）所定の配線層をエッチングし、下の保護層を露出させる工程、
   （ｈ）前記エッチングレジストを除去し、前記配線層を表面粗化処理する工程、
   （ｉ）露出した保護層をエッチングすることによって、抵抗体を形成する工程、
   （ｊ）前記抵抗層上に絶縁性樹脂を積層し、絶縁層を形成する工程、
   （ｋ）ビアを形成し、前記抵抗体の導通を取ると同時に、絶縁層上に配線層を形成する工程、
   （ｌ）配線層をパターニングする工程、
   を具備し、
   前記保護層を形成する材料が、金であることを特徴とする抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法。
2. 前記抵抗層を形成する抵抗性材料が、ニッケル・リン二元系合金またはニッケル・リン三元系合金からなる材料であることを特徴とする請求項１記載の抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法。
3. 前記（ｅ）工程において、前記配線層をエッチングした後に、前記保護層及び前記抵抗層をサンドブラストまたはウエットブラストで削ることで、前記配線層、前記保護層及び前記抵抗層からなる配線パターンを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の抵抗体内蔵プリント配線板の製造方法。

Images