トリミング抵抗及びその製造方法
【課題】簡易な製造方法で予定していた抵抗値が高い精度で得られるトリミング抵抗及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】プリプレグ10は、トリミング抵抗などの回路素子を形成するためのベースとして使用される基板である。抵抗11はサイドダウン形素子である。電極12,12は、プリプレグ10上に配置され、部分的に抵抗体11に接続されるペアの電極である。トリミング部分13は、抵抗値を調整するために抵抗体11上に拡散される素子である。トリミング部分13は、抵抗体11内の電流流れ方向に対応する抵抗体の両側部の外側に突出している。
【解決手段】プリプレグ10は、トリミング抵抗などの回路素子を形成するためのベースとして使用される基板である。抵抗11はサイドダウン形素子である。電極12,12は、プリプレグ10上に配置され、部分的に抵抗体11に接続されるペアの電極である。トリミング部分13は、抵抗値を調整するために抵抗体11上に拡散される素子である。トリミング部分13は、抵抗体11内の電流流れ方向に対応する抵抗体の両側部の外側に突出している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トリミングプロセスが適用される抵抗(以下、トリミング抵抗という)及びその製造方法に関し、より詳細には、トリミング抵抗及びその製造方法並びにトリミング抵抗を使用した回路基板に関する。
【背景技術】
【0002】
トリミング抵抗(trimming resistor)では、回路基板上に形成された抵抗体及びその抵抗体の両端部に接続されたペアの電極を備えた抵抗素子にトリミングプロセス(抵抗値調整)が適用されている。通常、トリミング抵抗は、回路基板を適切に動作させるために回路基板に組み込まれている。このトリミング抵抗は、抵抗作製プロセスのあと、未トリミング抵抗の抵抗値を調整することによって回路基板上に形成されている。また、トリミング抵抗は、例えば、レーザトリミング(laser trimming)によって形成することができる。このレーザトリミングは、レーザを使用して抵抗体の一部を除去することにより抵抗値を大きくし、これによって抵抗体を所望の抵抗値に調整している。
【0003】
しかし、レーザトリミングが行なわれるとき、回路基板上の抵抗部分だけを除去することは困難であり、基板の一部が抵抗体と一緒に除去されるおそれがある。そのために、基板はレーザによって損傷されるおそれがあり、回路基板上のデバイスの信頼性が低下する可能性がある。特に、ポリマタイプの有機積層(polymer-type organic laminate)が回路基板として使用される場合、基板は高い耐熱性を有していないので、基板はレーザの照射熱によって損傷される可能性が高くなっている。また、有機積層が使用されるとき、基板の熱膨張係数(coefficient of thermal expansion;CTE)は、抵抗体のCTEより大幅に大きくなっている。そのために、いったん割れ目(crack)がレーザによって抵抗体に発生すると、この割れ目の程度は、その後の温度変化によって増加する可能性がある。この場合には、抵抗体の抵抗値は急速に増加するので、意図する抵抗値が得られないおそれがある。これは回路の断線を引き起こすおそれがある。
【0004】
上述した事情に鑑み、基板を損傷せず、レーザを使用しない種々のトリミング抵抗形成方法が開発されている。例えば、特許文献1では、トリミング組成(trimming composition)を抵抗対上に拡散する方法が説明されている。この特許文献1に示した図1には、いくつかの導電性パッド(electroconductive pad)を基板上に形成し、導電性ペースト(electroconductive paste)などの、トリミング組成によって導電性パッドを接続することにより抵抗値を調整する方法が示されている。この特許文献1に示した図2には、抵抗体を基板上に形成し、基板上の抵抗体のそれより低い抵抗値をもつ導電性ペーストなどの、トリミング組成を拡散することによって抵抗値を調整する方法が示されている。導電性ペーストの拡散手段としてディスペンサ(dispenser)が示されている。
【0005】
【特許文献1】特開平5−13206号公報
【特許文献2】特開2005−19248号公報
【特許文献3】特開2004−277627号公報
【特許文献4】特開2002-324966号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、図1に示されている方法では、トリミングのための特殊なパッドパターンが要求されている。そのために、半導体回路の面積が増加するので、製造プロセスが複雑化するおそれがある。また、図2に示されている方法では、拡散部分の一端は、導電性ペーストを使用して拡散するとき抵抗体上に位置している。図2では、導電性ペーストの拡散位置はシフトされるので、抵抗体が期待抵抗値から逸脱するおそれがある。そこで、高精度で期待抵抗値を得ることができるトリミング抵抗の改良が望まれている。
【0007】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡易な製造方法で予定していた抵抗値が高い精度で得られるトリミング抵抗及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、回路基板上に配置された抵抗体(resistor body)と、この抵抗体上に配置されたトリミング部分(trimming part)とを備えたトリミング抵抗であって、このトリミング部分は、抵抗体の両端部(both end)から突出しているとともに、抵抗体内の電流の方向に交差しているトリミング抵抗に関する。また、本発明は、回路基板上に配置された抵抗体を準備するステップと、トリミング組成を塗布するステップとを含み、トリミング組成の硬化(curing)によって形成されるトリミング部分が電流の流れ方向に対応する抵抗体の両端部から突出するようにするとともに、抵抗体内の電流の方向に交差するようにされ、トリミング部分の導電率が抵抗体の導電率と異なるようにしたトリミング抵抗の製造方法に関する。この製造方法では、トリミング組成はディスペンサ、インクジェットデバイス又は手作業による塗布によって拡散することができる。また、他の実施例では、トリミング組成を塗布し、拡散するステップは、インクジェットデバイスの使用によって行なわれる。
【0009】
さらに、本発明は、上述したトリミング抵抗を備えた回路基板に関する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、回路基板上に配置された抵抗体と、この抵抗体上に配置されたトリミング部分とを備え、トリミング部分は、抵抗体の両端部から突出しているとともに、抵抗体内の電流の方向に交差しているので、簡易な製造方法で予定していた抵抗値が高い精度で得られるトリミング抵抗及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明は、抵抗体のそれとは異なる導電率を有するトリミング組成が抵抗体の表面に所定のパターンで拡散されるトリミング抵抗に関係している。具体的には、本発明のトリミング抵抗は、製造プロセスを単純化することが可能で、期待抵抗値を高精度で得ることができるトリミング抵抗である。本発明のトリミング抵抗では、トリミング組成の特定の拡散を通して一回のトリミングで高精度に期待抵抗値が得られる確率が高められている。しかし、本発明は、抵抗値の再調整を妨げるものではなく、必要ならば、再調整又はトリミングを2回又はそれ以上適用することも可能である。
【0012】
また、トリミング組成に導電性インク(electrical conductive ink)すべてを適用することができる。トリミング組成の導電率は、トリミング組成が塗布される抵抗体のそれと同じにすることができる。また、このトリミング組成の導電率は、抵抗体のそれよりも高くすることも、低くすることも可能である。また、トリミング組成の導電率は、トリミングによって変化する抵抗値の量と関係がある。トリミング組成の抵抗値が低いときは、トリミングによって変化する抵抗値の量は増加する。より精度の高いトリミングでは、抵抗値の高いトリミング組成は、変化する量を低減するために使用することができる。高効率トリミングは、変化する抵抗値の必要量に適したトリミング組成を選択することで可能になる。トリミング組成の導電率が抵抗体のそれと同じである場合には、抵抗体とトリミング組成の両方に同じトリミング組成を使用することができる。このようにすると、製造コストが低減されることになる。
【0013】
本発明のトリミング抵抗は、回路基板上に形成される抵抗体と、この抵抗体上に形成され、抵抗体内の電流の方向に交差して抵抗体の両側部(both side)の外側に突出しているトリミング部分とからなり、抵抗体のそれとは異なる導電率を有している。
【0014】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1A乃至図1Dは、本発明のトリミング抵抗が基板上に形成されている回路構成を示す図で、図1Aは、サイドダウン形回路を示す側面図、図1Bはその平面図、図1Cはサイドアップ形回路を示す側面図、図1Dはその平面図である。
【0015】
図中符号10はプリプレグ(prepreg)、11は抵抗体、12は電極、13はトリミング部分を示している。図1に示す2種類の回路基板では、プリプレグ10は、トリミング抵抗などの回路素子を形成するためのベースとして使用される基板である。また、抵抗体11はサイドダウン(side down)形素子(図1A)又はサイドアップ(side up)形素子(図1C)である。電極12,12は、プリプレグ10上に配置され、部分的に抵抗体11に接続されるペアの電極である。トリミング部分13は、抵抗値を調整するために抵抗体11上に拡散される素子である。本発明では、トリミング部分13は、抵抗体11内の電流流れ方向に対応する抵抗体の両側部の外側に突出している。ここで、「電流流れ方向(current flow direction)」とは、電極12,12を接続する方向を意味している。「電流流れ方向に交差する抵抗体の両側部(both sides of the resistor across the direction of current flow)」というフレーズは、抵抗体11を構成する外側境界の電極接続方向の境界を意味している。トリミング部分13の両端部14,15は、図1Bと図1Dに示すように抵抗体11の外側まで達している。
【0016】
本発明のトリミング抵抗では、抵抗体11上のトリミング部分13の拡散位置が電流方向と共に移動しても、抵抗値は意図する抵抗値からシフトすることはない。例えば、図1A乃至図1Dに示したトリミング部分13の形成位置が電極12,12の一方の側にシフトしても、抵抗体11上のトリミング部分13の面積が変わることはない。また、図1A乃至図1Dに示したトリミング部分13の形成位置が電流流れ方向に直交する方向にシフトしても、トリミング部分13の両端部14,15が突出しているので、この場合も抵抗体11上のトリミング部分13の面積が変わることはない。従って、本発明では、トリミング組成の拡散がシフトしても、効果的なトリミングが実現される。トリミング組成を拡散するための自由度は高いので、高精度拡散制御によらなくても効果的な加工性を実現することができる。トリミング部分13の形状は特に限定されない。図1A乃至図1Dに示す長方形状のトリミング部分13は、回路基板の設計の面で好ましいが、長方形トリミングが困難な場合は、平行四辺形状のトリミング抵抗を使用することも、丸隅形状の長方形トリミング抵抗を使用することも可能である。
【0017】
基板10は、アルミナ又は窒化アルミニウム(aluminum nitride)を使用したセラミックタイプの基板にすることができるが、プラスチック材を使用した有機積層(organic laminate)を使用することもできる。しかし、この基板10は、これらの材料に限定されることなく、抵抗体11及び電極12,12を支えることができる材料ならば、どの材料でも本発明のトリミング抵抗を形成するのに利用することができる。
【0018】
有機積層は、熱によって損傷するおそれがあるので、比較的高温のレーザトリミングで有機積層を使用することは困難である。しかし、トリミング組成が抵抗体11上に拡散される場合は、有機積層の使用が可能である。
【0019】
有機積層が基板として使用される場合、基板のCTEは抵抗体のCTEより大幅に大きくなっている。そのために、基板上に割れ目が発生すると、その後の温度変化によって抵抗値が高くなり、その結果、断線が起こるおそれがある。有機積層が基板として使用される場合、CTEが大きく、基板の寸法は絶対的でないので、トリミング組成の拡散位置がシフトされるおそれがある。有機積層のこれらの特性を考慮すると、本発明は、基板が有機積層である場合に特に有用である。
【0020】
抵抗体11は、回路内の抵抗値を制御するために形成される。抵抗体の組成は特に限定されない。例えば、焼付け抵抗体(baked resistor)又はポリマ抵抗体(polymeric resistor)を使用することができる。フェノール系樹脂(phenol group resin)とカーボン粉末を含有する抵抗体は、ポリマ抵抗体に使用することができる。
【0021】
抵抗体11は、市販されている抵抗組成を使用して製造することができる。例えば、焼成タイプの市販製品としては、DuPont社製のInterra(商標)がある。ポリマタイプの市販製品としては、Asahi Chemical Institute KKのTUシリーズがある。
【0022】
電極12,12は、基板10上に形成され、抵抗体11の両端部に接続される。この電極12,12には、銅ホイル(copper foil)又は他の材料を使用することができる。
【0023】
上述したように、本発明のトリミング抵抗は、基板上にパッドパターン(pad pattern)を形成することなく、トリミング組成を抵抗体上に拡散することによって得られる。本発明のトリミング抵抗では、トリミング組成の拡散位置が多かれ少なかれ移動したとしても、トリミング部分の実効面積は変わらない。トリミング組成は、抵抗体の両側部の外側に突出するように拡散されるので、トリミング組成の拡散がシフトしたとしても、抵抗体上に形成される面積は変わらない。これにより、トリミング組成の拡散位置のシフトによって抵抗値が所望値からシフトするのを防止される。
【0024】
トリミング部分13は、トリミング組成を拡散し、硬化(cure)することによって形成される。このトリミング部分13は、所望の導電率(electric conductivity)、抵抗体への粘着性(adhesion)又はその他の所望特性を考慮して選択することができる。トリミング部分13は、回路を組み立てたあと、回路内の抵抗値を調整するために抵抗体11上に形成される。
【0025】
例えば、トリミング組成が抵抗体の抵抗値を低くするために拡散される場合は、抵抗体のそれより高い導電率を得るために、導電性粒子(electroconductive particles)がトリミング組成に添加される。導電性粒子の具体例としては、銀、銅、パラジウム(palladium)、タングステン、ニッケル、タンタル(tantalum)、ビスマス(bismuth)、鉛、インジウム、錫、亜鉛、チタニウム、アルミニウム、金、プラチナなどの金属があり、これらに限定されない。これらの金属の合金又はこれらの金属や合金のある種の酸化物の使用も可能である。金属の酸化物の例としては、ITO(酸化インジウム錫;indiumtin oxide)がある。
【0026】
上述した金属のほかに、導電性粒子は他の材料で構成することも可能である。これらの金属とポリマの成形混合物からなる材料を使用することも可能である。また、その表面が導電体(electroconductor)でめっきすることにより上述した金属でコーティングされたポリマ粒子を使用することも可能である。
【0027】
導電性粒子は、最終的に導電率を発生することになる。トリミング組成が粒子からなるときは、すでに導電率を有している必要はない。そのために、トリミング組成は、金属又は有機化合物を含有し、所定の位置に拡散された非導電性有機金属化合物(nonconductive organic metal compound)の粒子を使用すると調整することができる。この場合には、非導電体(nonconductor)を含有する金属は、拡散され、調整された組成に熱処理、化学処理又は他の方法を加えることにより分解されるので、金属又は金属化合物からなるトリミング部分は所定位置に形成することができる。
【0028】
導電性粒子のサイズは特に限定されない。トリミング組成を拡散する方法では、組成がインクジェットデバイスによって拡散されるときは、粒子径は小さいことが好ましい。具体的には、一次粒子径(primary particle diameter)が100nm又はそれ以下である粒子は安定したコロイド状態(stable colloidal state)を維持する。また、二次粒子径が200nm又はそれ以下であるときは、インクジェットデバイスのインク流動性とインクコーティングが向上する。
【0029】
トリミング組成の導電性粒子の質量は、一実施例では5質量%又はそれ以上で、トリミング組成の総量の95質量%以下であり、他の実施形態では10質量%又はそれ以上で、トリミング組成の総量の80質量%以下である。インクジェットデバイスが使用される場合、導電性粒子又は他の組成の内容は、粘性(viscosity)を注意深く監視しながら判断することが好ましい。望ましい粘性はインクジェットデバイスによって決まる。インクジェットデバイスで使用されるヘッドには、低粘性タイプ、中間粘性タイプ、高粘性タイプなどがあるので、粘性は使用されるヘッドに応じて選択することができる。例えば、低粘性タイプが使用される場合は、25℃での粘性は0.530−15cPに制御され、中間粘性タイプが使用される場合には、粘性は5−50cPに制御され、高粘性タイプが使用される場合には、粘性は10−10,000cPに制御される。組成がインクジェットデバイスによって拡散されるとき重要なことは、形成される膜の分散安定性(dispersion stability)、緻密性(densification)などを向上することである。上述した成分のほかに、例えば、多価アルコール(polyhydric alcohol)又はポリエーテル化合物(polyether compound)が含まれていれば、金属を含有する薄膜の分散安定性と緻密性が向上する。多価アルコールは、エチレングリコール(ethylene glycol)、ジエチレングリコール(diethylene glycol)、1,2-プロパンジオール(1,2-propanediol)、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール(1,2-butanediol)、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2-ブテン-1,4ジオール(2-butene-1,4-diol)、2,3-ブタンジオール、ペンタンジオール(pentanediol)、ヘキサンジオール(hexanediol)、オクタンジオール(octanediol)、グリセロール(glycerol)、1,1,1-トリシドロキシエチレンタン(1,1,1-trishydroxyethylenethane)、2-エチル-2-ヒドロキシメチル-1,3-プロパンジオール(2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol)、1,2,6-ヘクサントリオール(1,2,6-hexanetriol)、1,2,3-ヘクサントリオール(1,2,3-hexanetriol)、及び1,2,4-ブタントリオール(1,2,4-butanetriol)を含むグループから選択できるが、これらに限定されない。また、グリセロール、トレイトール(threitol)、エリトリトール(erythritol)、ペンタエリトリトール(pentaerythritol)、ペンチトール(pentitol)、及びヘクシトール(hexitol)などの糖アルコール類(sugar alcohols)を使用することも可能である。
【0030】
添加される多価アルコールの量は、導電性粒子の分散性を考慮して、好ましくはトリミング組成の総量の0.1質量%−95質量%、さらに好ましくは1質量%−90質量%である。これらの多価アルコール類は単独で使用することも、数種類の混合物の中で使用することもできる。
【0031】
ポリエーテル化合物の例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリブチレングリコールなどのポリエーテルホモポリマ、エチレングリコール/プロピレングリコール及びエチレングリコール/ブチレングリコールなどの二元コポリマ、及びエチレングリコール/プロピレングリコール/エチレングリコール、プロピレングリコール/エチレングリコール/プロピレングリコール及びエチレングリコール/ブチレングリコール/エチレングリコールなどがある。
【0032】
添加されるポリエーテル化合物の量は、インクの粘性、膜の成形性などを考慮して、好ましくは化合物の総量の0.1質量%−70質量%である。また、この量は、もっと好ましくは1質量%−50質量%である。これらのポリエーテル化合物は単独で使用することも、複数の多価アルコール類の組み合わせの中で使用することもできる。
【0033】
上述した特許文献2、特許文献3及び特許文献4で提示されているトリミング組成の成分は適宜に使用することができる。しかし、上述した成分以外のトリミング組成成分の使用を妨げるものではない。
【0034】
トリミング抵抗の製造方法は、回路基板に形成される抵抗体を準備するステップと、この抵抗体のそれと異なる導電率をもつトリミング組成を拡散し、抵抗体内の電流流れ方向に対応して抵抗体の両側部の外側に突出するようにするステップとからなっている。
【0035】
図2A乃至図2Eは、サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図である。図中符号20は電極、21は抵抗体、22はプリプレグ、23は電極、24はトリミング部分を示している。
【0036】
サイドダウン形回路基板が、図2Aに示すように最初に形成されるとき、成形ペースト抵抗体21は、Cuホイル20上にプリントされて乾燥される。プリント方法としては、例えば、スクリーン印刷(screen printing)が使用される。図2Bに示すように、抵抗体21はCuホイル(foil)20上にプリントされ、Cuホイル20と一緒に焼き付けられる。さらに、図2Cに示すように、Cuホイル23及び抵抗体21付きCuホイル21は、ホットプレスマシンによってプリプレグ22を介して積層される。その時点で、抵抗体21はプリプレグ22に埋め込まれる。また、抵抗体をプリプレグ22の両面に組み込むために、抵抗が焼き付けられているCuホイルはプリプレグ22の両面に積層される。このようにして、Cuホイル23、プリプレグ22、抵抗体21及びCuホイル20からなる層が形成される。次に、図2Dに示すように、プリプレグ22の上面上のCuホイル20は、所望形状にエッチングされ、電気的接触部分20aが電極として加工され、回路が形成される。
【0037】
回路基板上に形成された抵抗体の抵抗値を制御するために、トリミング抵抗が形成される。本発明のトリミング抵抗の製造方法では、図2Eに示すように、トリミング組成24は、抵抗体21上に拡散される。その時点で、図1Bに示すように、トリミング組成は、トリミング部分13(24)の両端部14,15が抵抗体の両側部の外側に突出するように拡散される。このようにして、電極20a、抵抗体21及びトリミング部分24からなるトリミング抵抗がプリプレグ(基板)22上に形成される。
【0038】
図3A乃至図3Cは、サイドアップ形回路基板の製造プロセスを説明するための図である。図中符号30は、プリプレグ30aと電極30b,30dとして加工されたCuホイル30bと電極30cとからなる有機積層のコア部分、31は抵抗体、32はトリミング部分を示している。
【0039】
サイドアップ形回路基板が、図3Aに示す有機積層のコア部分30を使用して最初に形成されるときは、図3Bに示すように、抵抗体31がコア部分30上にプリントされて硬化される。プリント方法としては、例えば、スクリーン印刷が使用される。プリント期間に、抵抗体31はCuホイル30bに接続される。接続部分30dは電極として加工される。
【0040】
図3Cに示すように、回路基板上に形成された抵抗体の抵抗値を制御するために、トリミング部分32が形成される。本発明のトリミング抵抗の製造方法では、トリミング組成32は、図面に直交する方向に抵抗体31上に拡散される。その時点で、図1Dに示すように、トリミング組成は、トリミング部分13(32)の両端部14,15が抵抗体の両側部の外側に突出するように拡散される。このようにして、電極30d、抵抗体31及びトリミング部分32からなるトリミング抵抗がプリプレグ(基板)30a上に形成される。
【0041】
上述したサイドダウン形回路(図2)とサイドアップ形回路(図3)にトリミング抵抗が形成される場合には、トリミング組成24と32を拡散する方法について以下で詳しく説明する。トリミング組成の導電率は、トリミングによって変化する抵抗値の量と関係を有している。トリミング組成の抵抗値が低いときは、トリミングによって変化する抵抗値の量は増加される。より高精度のトリミングでは、抵抗値の高いトリミング組成は変化する量を低減するために使用することもできる。変化する抵抗値の必要量に適したトリミング組成を選択すると、高効率のトリミングが可能になる。トリミング組成は上述したので、ここではその説明を省略する。トリミング組成を拡散する方法は特に限定されない。例を挙げると、インクジェットデバイスを使用する方法又はディスペンサを使用する方法がある。正確な制御が要求されない場合やプロトタイプが製造されるときは、トリミング組成は手作業によるコーティングで拡散することもできる。
【0042】
インクジェットデバイスが使用されるときは、トリミング組成はインクジェットプリンタの液体タンクに入れられ、どっと形状に拡散される。この拡散において、拡散されるドットの平均径は、拡散される粒子の平均径に応じて適宜に(例えば、10−30μm)選択され、液体の水滴量は粒子径の選択に応じて判断される。言い換えれば、インクジェットデバイスは、ドットの平均径に適した水滴を噴射する。そのために、液体の水滴量は、使用されるインクジェットプリンタヘッド自体のパフォーマンスによって決まる。従って、意図する液体の水滴量に適したプリンタヘッドを選択することが好ましい。
【0043】
本発明では、抵抗体の外側に突出するトリミング部分のサイズが多かれ少なかれ、期待サイズからシフトされることがあっても、抵抗値にマイナスの影響を与えることはない。そのために、トリミング組成がインクジェットデバイスを使用して拡散されるとき、拡散制御の自由度は高くなっている。インクジェットデバイスを高精度で制御する必要がないので、加工性が向上する。
【0044】
トリミング組成を拡散する際、所望形状のトリミング部分は、組成を連続的に供給(塗布)することによっても形成できる。例えば、トリミング組成がインクジェットシステムを使用して拡散される場合、トリミング組成はヘッドを移動することにより所望位置に連続的に塗布され、所定形状が形成される。
【0045】
インクジェットシステムのノズルが配置されている個所の面積が広い場合は、トリミング組成は、複数のノズルから同時に塗布することもできる。例えば、ノズルの配列幅が抵抗体の両側部間の幅より大きくなっているインクジェットデバイスが準備され、トリミング組成は、幅が抵抗体の両側部間の幅よりも大きくなるように塗布される。この場合、トリミング組成は、一方の電極から他方の電極に向かう方向にノズルを移動することによりノズルから順次に塗布される。このパターンを繰り返すと、所定幅のトリミング部分が形成されることになる。
【0046】
ノズルの配列サイズが期待するトリミング部分サイズより大きくなっているインクジェットデバイスが準備されることがある。この場合、ノズルはトリミング部分を形成するための部分まで移動され、トリミング組成は、トリミング部分を形成する部分に対応するノズルから噴射される。このプロセスを採用すると、トリミング組成は、非常に効率よく準備できるので、トリミング抵抗の製造効率が向上することになる。
【0047】
トリミング組成を順次に塗布することによって所望形状が形成されるとき、好ましいことは、トリミング組成の拡散開始位置と拡散終了位置が抵抗体の外側に置かれるようにトリミング組成を拡散することである。トリミング組成が拡散されるとき、拡散のばらつきが拡散開始位置と拡散終了位置で起こりやすくなっている。そのために、拡散のばらつきがトリミング精度に及ぼすマイナスの影響は、トリミング組成の拡散開始位置と拡散終了位置が抵抗体の外側に置かれるようにトリミング組成を拡散すると防止される。トリミング組成の拡散方法としては、上述した特許文献2、特許文献3及び特許文献4に提示されている拡散方法を適宜に使用することができる。なお、この拡散方法として、上述した方法以外の拡散方法を使用することを妨げるものではない。
【0048】
本発明の回路基板の例としては、積層基板(laminated substrate)がある。構造の詳細例は、例えば、図4Cと図5Cに示されているが、そこでは、有機積層のコア部分は、上述した方法で得られたトリミング抵抗を含む回路の上側及び下側と結合されており、各層の間は層間接続部(inter layer connection)で結ばれている。
【0049】
図4A乃至図4Cは、図2Eに示すトリミング抵抗を含むサイドダウン形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図である。図中符号40は図2Eに示すトリミング抵抗を備えた回路、41はプリプレグ41aとCuホイル41bからなる有機積層、42はプリプレグ42aとCuホイル42bからなる有機積層、43,44,45は層間接続部を示している。
【0050】
図4Cに示す回路基板を製造するに当たり、最初に、4層構造の積層は、図4Aに示す回路40と共に層41と42を積層することによって図4Bに示すように形成される。次に、層間接続部を図4Cに示すように行なう。このようにして、4層回路基板(four layer circuit board)が形成される。さらに、積層を繰り返すことにより、多層構造の回路基板が形成される。
【0051】
図4Cに示す回路基板は、本発明のトリミング抵抗を備えている。そのために、所望の抵抗値を得ることができ、優れた信頼性を実現することができる。
【0052】
図5A乃至図5Cは、図3Cに示すサイドアップ形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図である。図中符号50は図3Cに示すトリミング抵抗を備えた回路、51はプリプレグ51aとCuホイル51bからなる有機積層の層、52はプリプレグ52aとCuホイル52bからなる有機積層の層を示している。次に、層間接続部53,54及び55により層間接続を行なう。さらに、積層を繰り返すと、多層構造の回路基板が形成される。
【0053】
図4Cに示す回路基板と同じように、図5Cに示す回路基板は本発明のトリミング抵抗を備えている。そのために、所望の抵抗値を得ることができ、優れた信頼性を実現することができる。
【実施例】
【0054】
以下では、本発明を実施例によって詳しく説明する。なお、以下に説明する実施例は本発明をこれらの例に限定するものではない。
【0055】
(実施例1)
サイズが1.5mm×1.5mmの21個の抵抗ユニットで作られた有機積層(電極:銅、抵抗:Du Pont社製のEP204)が準備され、各抵抗体の抵抗値がデジタルマルチメータによって測定された。また、これらの抵抗体上に拡散されるトリミング組成として、導電性ペーストが準備された。この導電性ペーストとして、Du Pont社製のポリマシルバーペースト(polymeric silver paste)5450が使用された。
【0056】
図1Bに示すように、導電性ペーストは、トリミング部分が抵抗体内の電流流れ方向に対応して抵抗体の両側部の外側に突出するように、さまざま幅で拡散された。幅に関しては、図面の水平方向の幅が図1Bで変更された。導電性ペーストは150℃で30分間乾燥と養生が行なわれ、抵抗値が再測定された。抵抗値(ペースト拡散後の抵抗値/ペースト拡散前の抵抗値)の変化レートと導電性ペーストの拡散幅との間の関係式は、最小二乗法(least square method)の近似によって得られた。この近似式の相関係数は0.81であった。各抵抗の近似式から得られた計算抵抗値と実際抵抗値との差は、%で計算され、その標準偏差は1.8%であった。
【0057】
(比較例1)
実施例1と同じように、21個の抵抗ユニットとDu Pont5450導電性ペーストで作られた有機積層が準備された。上述した特許文献1の図2に示すように、導電性ペーストは、トリミング部分の一方の端部が抵抗体の外側に突出し、他方の端部が抵抗体の上方部分に位置するように種々の幅で拡散された。導電性ペーストは、150℃で拡散と硬化が行なわれ、抵抗値が再測定された。抵抗値(ペースト拡散後の抵抗値/ペースト拡散前の抵抗値)の変化レートと導電性ペーストの拡散幅との間の関係式は、最小二乗法の近似によって得られた。この近似式の相関係数は0.77であった。各抵抗体の近似式から得られた計算抵抗値と実際抵抗値との差は、%で計算され、そのCV(平均で除算した標準偏差)は6.0%であった。
【0058】
上述した実施例1と比較例1の結果は表1に示されている。
【0059】
【表1】
【0060】
表1に示すように、トリミング部分の両端部が抵抗体の外側に突出するように導電性ペーストが拡散されるときは、CVは小さくなっている。言い換えれば、上述したことから分かるように、抵抗値の分散は小さくなっている。
【0061】
これに対して、導電性ペーストの一方の端部が残るように導電性ペーストが拡散されるときは、CVは大きくなっている。言い換えれば、上述したことから分かるように、抵抗値の分散は大きくなっている。
【0062】
実施例1と比較例1とを比較すると理解されるように、本発明は高精度トリミングに効果的である。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1A】本発明のトリミング抵抗が基板上に形成されている回路構成を示す図で、サイドダウン形回路を示す側面図である。
【図1B】本発明のトリミング抵抗が基板上に形成されている回路構成を示す図で、図1Aの平面図である。
【図1C】本発明のトリミング抵抗が基板上に形成されている回路構成を示す図で、サイドアップ形回路を示す側面図である。
【図1D】本発明のトリミング抵抗が基板上に形成されている回路構成を示す図で、図1Cの平面図である。
【図2A】サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その1)である。
【図2B】サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その2)である。
【図2C】サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その3)である。
【図2D】サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その4)である。
【図2E】サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その5)である。
【図3A】サイドアップ形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その1)である。
【図3B】サイドアップ形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その2)である。
【図3C】サイドアップ形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その3)である。
【図4A】図2Eに示すトリミング抵抗を含むサイドダウン形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その1)である。
【図4B】図2Eに示すトリミング抵抗を含むサイドダウン形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その2)である。
【図4C】図2Eに示すトリミング抵抗を含むサイドダウン形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その3)である。
【図5A】図3Cに示すサイドアップ形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その1)である。
【図5B】図3Cに示すサイドアップ形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その2)である。
【図5C】図3Cに示すサイドアップ形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その3)である。
【符号の説明】
【0064】
10,22 プリプレグ
11,21,31 抵抗体
12 電極
13,24,32 トリミング部分
14,15 トリミング部分の両端部
20、23 電極又はCuホイル
20a 電気的接触部分
30 コア部分
30a,41a,51a,52a プリプレグ
30b,41b,42,52b Cuホイル
41、42 有機積層
43,44,45,53,54,55 層間接続部
50 回路
51 層
【技術分野】
【0001】
本発明は、トリミングプロセスが適用される抵抗(以下、トリミング抵抗という)及びその製造方法に関し、より詳細には、トリミング抵抗及びその製造方法並びにトリミング抵抗を使用した回路基板に関する。
【背景技術】
【0002】
トリミング抵抗(trimming resistor)では、回路基板上に形成された抵抗体及びその抵抗体の両端部に接続されたペアの電極を備えた抵抗素子にトリミングプロセス(抵抗値調整)が適用されている。通常、トリミング抵抗は、回路基板を適切に動作させるために回路基板に組み込まれている。このトリミング抵抗は、抵抗作製プロセスのあと、未トリミング抵抗の抵抗値を調整することによって回路基板上に形成されている。また、トリミング抵抗は、例えば、レーザトリミング(laser trimming)によって形成することができる。このレーザトリミングは、レーザを使用して抵抗体の一部を除去することにより抵抗値を大きくし、これによって抵抗体を所望の抵抗値に調整している。
【0003】
しかし、レーザトリミングが行なわれるとき、回路基板上の抵抗部分だけを除去することは困難であり、基板の一部が抵抗体と一緒に除去されるおそれがある。そのために、基板はレーザによって損傷されるおそれがあり、回路基板上のデバイスの信頼性が低下する可能性がある。特に、ポリマタイプの有機積層(polymer-type organic laminate)が回路基板として使用される場合、基板は高い耐熱性を有していないので、基板はレーザの照射熱によって損傷される可能性が高くなっている。また、有機積層が使用されるとき、基板の熱膨張係数(coefficient of thermal expansion;CTE)は、抵抗体のCTEより大幅に大きくなっている。そのために、いったん割れ目(crack)がレーザによって抵抗体に発生すると、この割れ目の程度は、その後の温度変化によって増加する可能性がある。この場合には、抵抗体の抵抗値は急速に増加するので、意図する抵抗値が得られないおそれがある。これは回路の断線を引き起こすおそれがある。
【0004】
上述した事情に鑑み、基板を損傷せず、レーザを使用しない種々のトリミング抵抗形成方法が開発されている。例えば、特許文献1では、トリミング組成(trimming composition)を抵抗対上に拡散する方法が説明されている。この特許文献1に示した図1には、いくつかの導電性パッド(electroconductive pad)を基板上に形成し、導電性ペースト(electroconductive paste)などの、トリミング組成によって導電性パッドを接続することにより抵抗値を調整する方法が示されている。この特許文献1に示した図2には、抵抗体を基板上に形成し、基板上の抵抗体のそれより低い抵抗値をもつ導電性ペーストなどの、トリミング組成を拡散することによって抵抗値を調整する方法が示されている。導電性ペーストの拡散手段としてディスペンサ(dispenser)が示されている。
【0005】
【特許文献1】特開平5−13206号公報
【特許文献2】特開2005−19248号公報
【特許文献3】特開2004−277627号公報
【特許文献4】特開2002-324966号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、図1に示されている方法では、トリミングのための特殊なパッドパターンが要求されている。そのために、半導体回路の面積が増加するので、製造プロセスが複雑化するおそれがある。また、図2に示されている方法では、拡散部分の一端は、導電性ペーストを使用して拡散するとき抵抗体上に位置している。図2では、導電性ペーストの拡散位置はシフトされるので、抵抗体が期待抵抗値から逸脱するおそれがある。そこで、高精度で期待抵抗値を得ることができるトリミング抵抗の改良が望まれている。
【0007】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡易な製造方法で予定していた抵抗値が高い精度で得られるトリミング抵抗及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、回路基板上に配置された抵抗体(resistor body)と、この抵抗体上に配置されたトリミング部分(trimming part)とを備えたトリミング抵抗であって、このトリミング部分は、抵抗体の両端部(both end)から突出しているとともに、抵抗体内の電流の方向に交差しているトリミング抵抗に関する。また、本発明は、回路基板上に配置された抵抗体を準備するステップと、トリミング組成を塗布するステップとを含み、トリミング組成の硬化(curing)によって形成されるトリミング部分が電流の流れ方向に対応する抵抗体の両端部から突出するようにするとともに、抵抗体内の電流の方向に交差するようにされ、トリミング部分の導電率が抵抗体の導電率と異なるようにしたトリミング抵抗の製造方法に関する。この製造方法では、トリミング組成はディスペンサ、インクジェットデバイス又は手作業による塗布によって拡散することができる。また、他の実施例では、トリミング組成を塗布し、拡散するステップは、インクジェットデバイスの使用によって行なわれる。
【0009】
さらに、本発明は、上述したトリミング抵抗を備えた回路基板に関する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、回路基板上に配置された抵抗体と、この抵抗体上に配置されたトリミング部分とを備え、トリミング部分は、抵抗体の両端部から突出しているとともに、抵抗体内の電流の方向に交差しているので、簡易な製造方法で予定していた抵抗値が高い精度で得られるトリミング抵抗及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明は、抵抗体のそれとは異なる導電率を有するトリミング組成が抵抗体の表面に所定のパターンで拡散されるトリミング抵抗に関係している。具体的には、本発明のトリミング抵抗は、製造プロセスを単純化することが可能で、期待抵抗値を高精度で得ることができるトリミング抵抗である。本発明のトリミング抵抗では、トリミング組成の特定の拡散を通して一回のトリミングで高精度に期待抵抗値が得られる確率が高められている。しかし、本発明は、抵抗値の再調整を妨げるものではなく、必要ならば、再調整又はトリミングを2回又はそれ以上適用することも可能である。
【0012】
また、トリミング組成に導電性インク(electrical conductive ink)すべてを適用することができる。トリミング組成の導電率は、トリミング組成が塗布される抵抗体のそれと同じにすることができる。また、このトリミング組成の導電率は、抵抗体のそれよりも高くすることも、低くすることも可能である。また、トリミング組成の導電率は、トリミングによって変化する抵抗値の量と関係がある。トリミング組成の抵抗値が低いときは、トリミングによって変化する抵抗値の量は増加する。より精度の高いトリミングでは、抵抗値の高いトリミング組成は、変化する量を低減するために使用することができる。高効率トリミングは、変化する抵抗値の必要量に適したトリミング組成を選択することで可能になる。トリミング組成の導電率が抵抗体のそれと同じである場合には、抵抗体とトリミング組成の両方に同じトリミング組成を使用することができる。このようにすると、製造コストが低減されることになる。
【0013】
本発明のトリミング抵抗は、回路基板上に形成される抵抗体と、この抵抗体上に形成され、抵抗体内の電流の方向に交差して抵抗体の両側部(both side)の外側に突出しているトリミング部分とからなり、抵抗体のそれとは異なる導電率を有している。
【0014】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1A乃至図1Dは、本発明のトリミング抵抗が基板上に形成されている回路構成を示す図で、図1Aは、サイドダウン形回路を示す側面図、図1Bはその平面図、図1Cはサイドアップ形回路を示す側面図、図1Dはその平面図である。
【0015】
図中符号10はプリプレグ(prepreg)、11は抵抗体、12は電極、13はトリミング部分を示している。図1に示す2種類の回路基板では、プリプレグ10は、トリミング抵抗などの回路素子を形成するためのベースとして使用される基板である。また、抵抗体11はサイドダウン(side down)形素子(図1A)又はサイドアップ(side up)形素子(図1C)である。電極12,12は、プリプレグ10上に配置され、部分的に抵抗体11に接続されるペアの電極である。トリミング部分13は、抵抗値を調整するために抵抗体11上に拡散される素子である。本発明では、トリミング部分13は、抵抗体11内の電流流れ方向に対応する抵抗体の両側部の外側に突出している。ここで、「電流流れ方向(current flow direction)」とは、電極12,12を接続する方向を意味している。「電流流れ方向に交差する抵抗体の両側部(both sides of the resistor across the direction of current flow)」というフレーズは、抵抗体11を構成する外側境界の電極接続方向の境界を意味している。トリミング部分13の両端部14,15は、図1Bと図1Dに示すように抵抗体11の外側まで達している。
【0016】
本発明のトリミング抵抗では、抵抗体11上のトリミング部分13の拡散位置が電流方向と共に移動しても、抵抗値は意図する抵抗値からシフトすることはない。例えば、図1A乃至図1Dに示したトリミング部分13の形成位置が電極12,12の一方の側にシフトしても、抵抗体11上のトリミング部分13の面積が変わることはない。また、図1A乃至図1Dに示したトリミング部分13の形成位置が電流流れ方向に直交する方向にシフトしても、トリミング部分13の両端部14,15が突出しているので、この場合も抵抗体11上のトリミング部分13の面積が変わることはない。従って、本発明では、トリミング組成の拡散がシフトしても、効果的なトリミングが実現される。トリミング組成を拡散するための自由度は高いので、高精度拡散制御によらなくても効果的な加工性を実現することができる。トリミング部分13の形状は特に限定されない。図1A乃至図1Dに示す長方形状のトリミング部分13は、回路基板の設計の面で好ましいが、長方形トリミングが困難な場合は、平行四辺形状のトリミング抵抗を使用することも、丸隅形状の長方形トリミング抵抗を使用することも可能である。
【0017】
基板10は、アルミナ又は窒化アルミニウム(aluminum nitride)を使用したセラミックタイプの基板にすることができるが、プラスチック材を使用した有機積層(organic laminate)を使用することもできる。しかし、この基板10は、これらの材料に限定されることなく、抵抗体11及び電極12,12を支えることができる材料ならば、どの材料でも本発明のトリミング抵抗を形成するのに利用することができる。
【0018】
有機積層は、熱によって損傷するおそれがあるので、比較的高温のレーザトリミングで有機積層を使用することは困難である。しかし、トリミング組成が抵抗体11上に拡散される場合は、有機積層の使用が可能である。
【0019】
有機積層が基板として使用される場合、基板のCTEは抵抗体のCTEより大幅に大きくなっている。そのために、基板上に割れ目が発生すると、その後の温度変化によって抵抗値が高くなり、その結果、断線が起こるおそれがある。有機積層が基板として使用される場合、CTEが大きく、基板の寸法は絶対的でないので、トリミング組成の拡散位置がシフトされるおそれがある。有機積層のこれらの特性を考慮すると、本発明は、基板が有機積層である場合に特に有用である。
【0020】
抵抗体11は、回路内の抵抗値を制御するために形成される。抵抗体の組成は特に限定されない。例えば、焼付け抵抗体(baked resistor)又はポリマ抵抗体(polymeric resistor)を使用することができる。フェノール系樹脂(phenol group resin)とカーボン粉末を含有する抵抗体は、ポリマ抵抗体に使用することができる。
【0021】
抵抗体11は、市販されている抵抗組成を使用して製造することができる。例えば、焼成タイプの市販製品としては、DuPont社製のInterra(商標)がある。ポリマタイプの市販製品としては、Asahi Chemical Institute KKのTUシリーズがある。
【0022】
電極12,12は、基板10上に形成され、抵抗体11の両端部に接続される。この電極12,12には、銅ホイル(copper foil)又は他の材料を使用することができる。
【0023】
上述したように、本発明のトリミング抵抗は、基板上にパッドパターン(pad pattern)を形成することなく、トリミング組成を抵抗体上に拡散することによって得られる。本発明のトリミング抵抗では、トリミング組成の拡散位置が多かれ少なかれ移動したとしても、トリミング部分の実効面積は変わらない。トリミング組成は、抵抗体の両側部の外側に突出するように拡散されるので、トリミング組成の拡散がシフトしたとしても、抵抗体上に形成される面積は変わらない。これにより、トリミング組成の拡散位置のシフトによって抵抗値が所望値からシフトするのを防止される。
【0024】
トリミング部分13は、トリミング組成を拡散し、硬化(cure)することによって形成される。このトリミング部分13は、所望の導電率(electric conductivity)、抵抗体への粘着性(adhesion)又はその他の所望特性を考慮して選択することができる。トリミング部分13は、回路を組み立てたあと、回路内の抵抗値を調整するために抵抗体11上に形成される。
【0025】
例えば、トリミング組成が抵抗体の抵抗値を低くするために拡散される場合は、抵抗体のそれより高い導電率を得るために、導電性粒子(electroconductive particles)がトリミング組成に添加される。導電性粒子の具体例としては、銀、銅、パラジウム(palladium)、タングステン、ニッケル、タンタル(tantalum)、ビスマス(bismuth)、鉛、インジウム、錫、亜鉛、チタニウム、アルミニウム、金、プラチナなどの金属があり、これらに限定されない。これらの金属の合金又はこれらの金属や合金のある種の酸化物の使用も可能である。金属の酸化物の例としては、ITO(酸化インジウム錫;indiumtin oxide)がある。
【0026】
上述した金属のほかに、導電性粒子は他の材料で構成することも可能である。これらの金属とポリマの成形混合物からなる材料を使用することも可能である。また、その表面が導電体(electroconductor)でめっきすることにより上述した金属でコーティングされたポリマ粒子を使用することも可能である。
【0027】
導電性粒子は、最終的に導電率を発生することになる。トリミング組成が粒子からなるときは、すでに導電率を有している必要はない。そのために、トリミング組成は、金属又は有機化合物を含有し、所定の位置に拡散された非導電性有機金属化合物(nonconductive organic metal compound)の粒子を使用すると調整することができる。この場合には、非導電体(nonconductor)を含有する金属は、拡散され、調整された組成に熱処理、化学処理又は他の方法を加えることにより分解されるので、金属又は金属化合物からなるトリミング部分は所定位置に形成することができる。
【0028】
導電性粒子のサイズは特に限定されない。トリミング組成を拡散する方法では、組成がインクジェットデバイスによって拡散されるときは、粒子径は小さいことが好ましい。具体的には、一次粒子径(primary particle diameter)が100nm又はそれ以下である粒子は安定したコロイド状態(stable colloidal state)を維持する。また、二次粒子径が200nm又はそれ以下であるときは、インクジェットデバイスのインク流動性とインクコーティングが向上する。
【0029】
トリミング組成の導電性粒子の質量は、一実施例では5質量%又はそれ以上で、トリミング組成の総量の95質量%以下であり、他の実施形態では10質量%又はそれ以上で、トリミング組成の総量の80質量%以下である。インクジェットデバイスが使用される場合、導電性粒子又は他の組成の内容は、粘性(viscosity)を注意深く監視しながら判断することが好ましい。望ましい粘性はインクジェットデバイスによって決まる。インクジェットデバイスで使用されるヘッドには、低粘性タイプ、中間粘性タイプ、高粘性タイプなどがあるので、粘性は使用されるヘッドに応じて選択することができる。例えば、低粘性タイプが使用される場合は、25℃での粘性は0.530−15cPに制御され、中間粘性タイプが使用される場合には、粘性は5−50cPに制御され、高粘性タイプが使用される場合には、粘性は10−10,000cPに制御される。組成がインクジェットデバイスによって拡散されるとき重要なことは、形成される膜の分散安定性(dispersion stability)、緻密性(densification)などを向上することである。上述した成分のほかに、例えば、多価アルコール(polyhydric alcohol)又はポリエーテル化合物(polyether compound)が含まれていれば、金属を含有する薄膜の分散安定性と緻密性が向上する。多価アルコールは、エチレングリコール(ethylene glycol)、ジエチレングリコール(diethylene glycol)、1,2-プロパンジオール(1,2-propanediol)、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール(1,2-butanediol)、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2-ブテン-1,4ジオール(2-butene-1,4-diol)、2,3-ブタンジオール、ペンタンジオール(pentanediol)、ヘキサンジオール(hexanediol)、オクタンジオール(octanediol)、グリセロール(glycerol)、1,1,1-トリシドロキシエチレンタン(1,1,1-trishydroxyethylenethane)、2-エチル-2-ヒドロキシメチル-1,3-プロパンジオール(2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol)、1,2,6-ヘクサントリオール(1,2,6-hexanetriol)、1,2,3-ヘクサントリオール(1,2,3-hexanetriol)、及び1,2,4-ブタントリオール(1,2,4-butanetriol)を含むグループから選択できるが、これらに限定されない。また、グリセロール、トレイトール(threitol)、エリトリトール(erythritol)、ペンタエリトリトール(pentaerythritol)、ペンチトール(pentitol)、及びヘクシトール(hexitol)などの糖アルコール類(sugar alcohols)を使用することも可能である。
【0030】
添加される多価アルコールの量は、導電性粒子の分散性を考慮して、好ましくはトリミング組成の総量の0.1質量%−95質量%、さらに好ましくは1質量%−90質量%である。これらの多価アルコール類は単独で使用することも、数種類の混合物の中で使用することもできる。
【0031】
ポリエーテル化合物の例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリブチレングリコールなどのポリエーテルホモポリマ、エチレングリコール/プロピレングリコール及びエチレングリコール/ブチレングリコールなどの二元コポリマ、及びエチレングリコール/プロピレングリコール/エチレングリコール、プロピレングリコール/エチレングリコール/プロピレングリコール及びエチレングリコール/ブチレングリコール/エチレングリコールなどがある。
【0032】
添加されるポリエーテル化合物の量は、インクの粘性、膜の成形性などを考慮して、好ましくは化合物の総量の0.1質量%−70質量%である。また、この量は、もっと好ましくは1質量%−50質量%である。これらのポリエーテル化合物は単独で使用することも、複数の多価アルコール類の組み合わせの中で使用することもできる。
【0033】
上述した特許文献2、特許文献3及び特許文献4で提示されているトリミング組成の成分は適宜に使用することができる。しかし、上述した成分以外のトリミング組成成分の使用を妨げるものではない。
【0034】
トリミング抵抗の製造方法は、回路基板に形成される抵抗体を準備するステップと、この抵抗体のそれと異なる導電率をもつトリミング組成を拡散し、抵抗体内の電流流れ方向に対応して抵抗体の両側部の外側に突出するようにするステップとからなっている。
【0035】
図2A乃至図2Eは、サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図である。図中符号20は電極、21は抵抗体、22はプリプレグ、23は電極、24はトリミング部分を示している。
【0036】
サイドダウン形回路基板が、図2Aに示すように最初に形成されるとき、成形ペースト抵抗体21は、Cuホイル20上にプリントされて乾燥される。プリント方法としては、例えば、スクリーン印刷(screen printing)が使用される。図2Bに示すように、抵抗体21はCuホイル(foil)20上にプリントされ、Cuホイル20と一緒に焼き付けられる。さらに、図2Cに示すように、Cuホイル23及び抵抗体21付きCuホイル21は、ホットプレスマシンによってプリプレグ22を介して積層される。その時点で、抵抗体21はプリプレグ22に埋め込まれる。また、抵抗体をプリプレグ22の両面に組み込むために、抵抗が焼き付けられているCuホイルはプリプレグ22の両面に積層される。このようにして、Cuホイル23、プリプレグ22、抵抗体21及びCuホイル20からなる層が形成される。次に、図2Dに示すように、プリプレグ22の上面上のCuホイル20は、所望形状にエッチングされ、電気的接触部分20aが電極として加工され、回路が形成される。
【0037】
回路基板上に形成された抵抗体の抵抗値を制御するために、トリミング抵抗が形成される。本発明のトリミング抵抗の製造方法では、図2Eに示すように、トリミング組成24は、抵抗体21上に拡散される。その時点で、図1Bに示すように、トリミング組成は、トリミング部分13(24)の両端部14,15が抵抗体の両側部の外側に突出するように拡散される。このようにして、電極20a、抵抗体21及びトリミング部分24からなるトリミング抵抗がプリプレグ(基板)22上に形成される。
【0038】
図3A乃至図3Cは、サイドアップ形回路基板の製造プロセスを説明するための図である。図中符号30は、プリプレグ30aと電極30b,30dとして加工されたCuホイル30bと電極30cとからなる有機積層のコア部分、31は抵抗体、32はトリミング部分を示している。
【0039】
サイドアップ形回路基板が、図3Aに示す有機積層のコア部分30を使用して最初に形成されるときは、図3Bに示すように、抵抗体31がコア部分30上にプリントされて硬化される。プリント方法としては、例えば、スクリーン印刷が使用される。プリント期間に、抵抗体31はCuホイル30bに接続される。接続部分30dは電極として加工される。
【0040】
図3Cに示すように、回路基板上に形成された抵抗体の抵抗値を制御するために、トリミング部分32が形成される。本発明のトリミング抵抗の製造方法では、トリミング組成32は、図面に直交する方向に抵抗体31上に拡散される。その時点で、図1Dに示すように、トリミング組成は、トリミング部分13(32)の両端部14,15が抵抗体の両側部の外側に突出するように拡散される。このようにして、電極30d、抵抗体31及びトリミング部分32からなるトリミング抵抗がプリプレグ(基板)30a上に形成される。
【0041】
上述したサイドダウン形回路(図2)とサイドアップ形回路(図3)にトリミング抵抗が形成される場合には、トリミング組成24と32を拡散する方法について以下で詳しく説明する。トリミング組成の導電率は、トリミングによって変化する抵抗値の量と関係を有している。トリミング組成の抵抗値が低いときは、トリミングによって変化する抵抗値の量は増加される。より高精度のトリミングでは、抵抗値の高いトリミング組成は変化する量を低減するために使用することもできる。変化する抵抗値の必要量に適したトリミング組成を選択すると、高効率のトリミングが可能になる。トリミング組成は上述したので、ここではその説明を省略する。トリミング組成を拡散する方法は特に限定されない。例を挙げると、インクジェットデバイスを使用する方法又はディスペンサを使用する方法がある。正確な制御が要求されない場合やプロトタイプが製造されるときは、トリミング組成は手作業によるコーティングで拡散することもできる。
【0042】
インクジェットデバイスが使用されるときは、トリミング組成はインクジェットプリンタの液体タンクに入れられ、どっと形状に拡散される。この拡散において、拡散されるドットの平均径は、拡散される粒子の平均径に応じて適宜に(例えば、10−30μm)選択され、液体の水滴量は粒子径の選択に応じて判断される。言い換えれば、インクジェットデバイスは、ドットの平均径に適した水滴を噴射する。そのために、液体の水滴量は、使用されるインクジェットプリンタヘッド自体のパフォーマンスによって決まる。従って、意図する液体の水滴量に適したプリンタヘッドを選択することが好ましい。
【0043】
本発明では、抵抗体の外側に突出するトリミング部分のサイズが多かれ少なかれ、期待サイズからシフトされることがあっても、抵抗値にマイナスの影響を与えることはない。そのために、トリミング組成がインクジェットデバイスを使用して拡散されるとき、拡散制御の自由度は高くなっている。インクジェットデバイスを高精度で制御する必要がないので、加工性が向上する。
【0044】
トリミング組成を拡散する際、所望形状のトリミング部分は、組成を連続的に供給(塗布)することによっても形成できる。例えば、トリミング組成がインクジェットシステムを使用して拡散される場合、トリミング組成はヘッドを移動することにより所望位置に連続的に塗布され、所定形状が形成される。
【0045】
インクジェットシステムのノズルが配置されている個所の面積が広い場合は、トリミング組成は、複数のノズルから同時に塗布することもできる。例えば、ノズルの配列幅が抵抗体の両側部間の幅より大きくなっているインクジェットデバイスが準備され、トリミング組成は、幅が抵抗体の両側部間の幅よりも大きくなるように塗布される。この場合、トリミング組成は、一方の電極から他方の電極に向かう方向にノズルを移動することによりノズルから順次に塗布される。このパターンを繰り返すと、所定幅のトリミング部分が形成されることになる。
【0046】
ノズルの配列サイズが期待するトリミング部分サイズより大きくなっているインクジェットデバイスが準備されることがある。この場合、ノズルはトリミング部分を形成するための部分まで移動され、トリミング組成は、トリミング部分を形成する部分に対応するノズルから噴射される。このプロセスを採用すると、トリミング組成は、非常に効率よく準備できるので、トリミング抵抗の製造効率が向上することになる。
【0047】
トリミング組成を順次に塗布することによって所望形状が形成されるとき、好ましいことは、トリミング組成の拡散開始位置と拡散終了位置が抵抗体の外側に置かれるようにトリミング組成を拡散することである。トリミング組成が拡散されるとき、拡散のばらつきが拡散開始位置と拡散終了位置で起こりやすくなっている。そのために、拡散のばらつきがトリミング精度に及ぼすマイナスの影響は、トリミング組成の拡散開始位置と拡散終了位置が抵抗体の外側に置かれるようにトリミング組成を拡散すると防止される。トリミング組成の拡散方法としては、上述した特許文献2、特許文献3及び特許文献4に提示されている拡散方法を適宜に使用することができる。なお、この拡散方法として、上述した方法以外の拡散方法を使用することを妨げるものではない。
【0048】
本発明の回路基板の例としては、積層基板(laminated substrate)がある。構造の詳細例は、例えば、図4Cと図5Cに示されているが、そこでは、有機積層のコア部分は、上述した方法で得られたトリミング抵抗を含む回路の上側及び下側と結合されており、各層の間は層間接続部(inter layer connection)で結ばれている。
【0049】
図4A乃至図4Cは、図2Eに示すトリミング抵抗を含むサイドダウン形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図である。図中符号40は図2Eに示すトリミング抵抗を備えた回路、41はプリプレグ41aとCuホイル41bからなる有機積層、42はプリプレグ42aとCuホイル42bからなる有機積層、43,44,45は層間接続部を示している。
【0050】
図4Cに示す回路基板を製造するに当たり、最初に、4層構造の積層は、図4Aに示す回路40と共に層41と42を積層することによって図4Bに示すように形成される。次に、層間接続部を図4Cに示すように行なう。このようにして、4層回路基板(four layer circuit board)が形成される。さらに、積層を繰り返すことにより、多層構造の回路基板が形成される。
【0051】
図4Cに示す回路基板は、本発明のトリミング抵抗を備えている。そのために、所望の抵抗値を得ることができ、優れた信頼性を実現することができる。
【0052】
図5A乃至図5Cは、図3Cに示すサイドアップ形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図である。図中符号50は図3Cに示すトリミング抵抗を備えた回路、51はプリプレグ51aとCuホイル51bからなる有機積層の層、52はプリプレグ52aとCuホイル52bからなる有機積層の層を示している。次に、層間接続部53,54及び55により層間接続を行なう。さらに、積層を繰り返すと、多層構造の回路基板が形成される。
【0053】
図4Cに示す回路基板と同じように、図5Cに示す回路基板は本発明のトリミング抵抗を備えている。そのために、所望の抵抗値を得ることができ、優れた信頼性を実現することができる。
【実施例】
【0054】
以下では、本発明を実施例によって詳しく説明する。なお、以下に説明する実施例は本発明をこれらの例に限定するものではない。
【0055】
(実施例1)
サイズが1.5mm×1.5mmの21個の抵抗ユニットで作られた有機積層(電極:銅、抵抗:Du Pont社製のEP204)が準備され、各抵抗体の抵抗値がデジタルマルチメータによって測定された。また、これらの抵抗体上に拡散されるトリミング組成として、導電性ペーストが準備された。この導電性ペーストとして、Du Pont社製のポリマシルバーペースト(polymeric silver paste)5450が使用された。
【0056】
図1Bに示すように、導電性ペーストは、トリミング部分が抵抗体内の電流流れ方向に対応して抵抗体の両側部の外側に突出するように、さまざま幅で拡散された。幅に関しては、図面の水平方向の幅が図1Bで変更された。導電性ペーストは150℃で30分間乾燥と養生が行なわれ、抵抗値が再測定された。抵抗値(ペースト拡散後の抵抗値/ペースト拡散前の抵抗値)の変化レートと導電性ペーストの拡散幅との間の関係式は、最小二乗法(least square method)の近似によって得られた。この近似式の相関係数は0.81であった。各抵抗の近似式から得られた計算抵抗値と実際抵抗値との差は、%で計算され、その標準偏差は1.8%であった。
【0057】
(比較例1)
実施例1と同じように、21個の抵抗ユニットとDu Pont5450導電性ペーストで作られた有機積層が準備された。上述した特許文献1の図2に示すように、導電性ペーストは、トリミング部分の一方の端部が抵抗体の外側に突出し、他方の端部が抵抗体の上方部分に位置するように種々の幅で拡散された。導電性ペーストは、150℃で拡散と硬化が行なわれ、抵抗値が再測定された。抵抗値(ペースト拡散後の抵抗値/ペースト拡散前の抵抗値)の変化レートと導電性ペーストの拡散幅との間の関係式は、最小二乗法の近似によって得られた。この近似式の相関係数は0.77であった。各抵抗体の近似式から得られた計算抵抗値と実際抵抗値との差は、%で計算され、そのCV(平均で除算した標準偏差)は6.0%であった。
【0058】
上述した実施例1と比較例1の結果は表1に示されている。
【0059】
【表1】
【0060】
表1に示すように、トリミング部分の両端部が抵抗体の外側に突出するように導電性ペーストが拡散されるときは、CVは小さくなっている。言い換えれば、上述したことから分かるように、抵抗値の分散は小さくなっている。
【0061】
これに対して、導電性ペーストの一方の端部が残るように導電性ペーストが拡散されるときは、CVは大きくなっている。言い換えれば、上述したことから分かるように、抵抗値の分散は大きくなっている。
【0062】
実施例1と比較例1とを比較すると理解されるように、本発明は高精度トリミングに効果的である。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1A】本発明のトリミング抵抗が基板上に形成されている回路構成を示す図で、サイドダウン形回路を示す側面図である。
【図1B】本発明のトリミング抵抗が基板上に形成されている回路構成を示す図で、図1Aの平面図である。
【図1C】本発明のトリミング抵抗が基板上に形成されている回路構成を示す図で、サイドアップ形回路を示す側面図である。
【図1D】本発明のトリミング抵抗が基板上に形成されている回路構成を示す図で、図1Cの平面図である。
【図2A】サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その1)である。
【図2B】サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その2)である。
【図2C】サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その3)である。
【図2D】サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その4)である。
【図2E】サイドダウン形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その5)である。
【図3A】サイドアップ形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その1)である。
【図3B】サイドアップ形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その2)である。
【図3C】サイドアップ形回路基板の製造プロセスを説明するための図(その3)である。
【図4A】図2Eに示すトリミング抵抗を含むサイドダウン形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その1)である。
【図4B】図2Eに示すトリミング抵抗を含むサイドダウン形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その2)である。
【図4C】図2Eに示すトリミング抵抗を含むサイドダウン形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その3)である。
【図5A】図3Cに示すサイドアップ形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その1)である。
【図5B】図3Cに示すサイドアップ形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その2)である。
【図5C】図3Cに示すサイドアップ形回路を使用した回路基板の製造プロセスを説明するための図(その3)である。
【符号の説明】
【0064】
10,22 プリプレグ
11,21,31 抵抗体
12 電極
13,24,32 トリミング部分
14,15 トリミング部分の両端部
20、23 電極又はCuホイル
20a 電気的接触部分
30 コア部分
30a,41a,51a,52a プリプレグ
30b,41b,42,52b Cuホイル
41、42 有機積層
43,44,45,53,54,55 層間接続部
50 回路
51 層
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回路基板上に配置された抵抗体と、
該抵抗体上に配置されたトリミング部分とを備え、
該トリミング部分は、前記抵抗体の両端部から突出しているとともに、前記抵抗体内の電流の方向に交差していることを特徴とするトリミング抵抗。
【請求項2】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率と同じであることを特徴とする請求項1に記載のトリミング抵抗。
【請求項3】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率と異なることを特徴とする請求項1に記載のトリミング抵抗。
【請求項4】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率より低いことを特徴とする請求項3に記載のトリミング抵抗。
【請求項5】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率より高いことを特徴とする請求項3に記載のトリミング抵抗。
【請求項6】
前記トリミング部分の形状は、長方形であることを特徴とする請求項1に記載のトリミング抵抗。
【請求項7】
回路基板上に配置された抵抗体を準備するステップと、
トリミング組成を塗布し、該トリミング組成の硬化によって形成されるトリミング部分が、前記抵抗体の両端部から突出するようにするとともに、前記抵抗体内の電流の方向に交差するよう前記トリミング組成を塗布するステップと
を有することを特徴とするトリミング抵抗の製造方法。
【請求項8】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率と同じであることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項9】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率と異なることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項10】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率より低いことを特徴とする請求項9に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項11】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率より高いことを特徴とする請求項9に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項12】
前記トリミング組成は、ディスペンサ又はインクジェットデバイスの使用によって塗布されることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項13】
前記トリミング組成は、インクジェットデバイスの使用によって塗布されることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項14】
前記トリミング組成は、コーティングの幅が前記抵抗体の幅より長くなるように電流の流れに平行する方向に塗布されることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項15】
前記トリミング組成を塗布するステップは、
前記インクジェットデバイスを準備するステップであって、ノズルが配置される個所の面積は前記トリミング部分の面積より大きく、
前記ノズルを前記トリミング部分が形成される場所に移動するステップと、
前記トリミング部分が形成される場所に対応して前記ノズルから前記トリミング組成を噴射するステップと
を有することを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項16】
前記トリミング組成の塗布の開始位置と前記トリミング組成の塗布の終了位置は、前記抵抗体の両側部の外側に位置していることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項17】
請求項1に記載のトリミング抵抗を備えたことを特徴とする回路基板。
【請求項18】
前記回路基板は、ポリマを含む有機積層基板であることを特徴とする請求項17に記載の回路基板。
【請求項1】
回路基板上に配置された抵抗体と、
該抵抗体上に配置されたトリミング部分とを備え、
該トリミング部分は、前記抵抗体の両端部から突出しているとともに、前記抵抗体内の電流の方向に交差していることを特徴とするトリミング抵抗。
【請求項2】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率と同じであることを特徴とする請求項1に記載のトリミング抵抗。
【請求項3】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率と異なることを特徴とする請求項1に記載のトリミング抵抗。
【請求項4】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率より低いことを特徴とする請求項3に記載のトリミング抵抗。
【請求項5】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率より高いことを特徴とする請求項3に記載のトリミング抵抗。
【請求項6】
前記トリミング部分の形状は、長方形であることを特徴とする請求項1に記載のトリミング抵抗。
【請求項7】
回路基板上に配置された抵抗体を準備するステップと、
トリミング組成を塗布し、該トリミング組成の硬化によって形成されるトリミング部分が、前記抵抗体の両端部から突出するようにするとともに、前記抵抗体内の電流の方向に交差するよう前記トリミング組成を塗布するステップと
を有することを特徴とするトリミング抵抗の製造方法。
【請求項8】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率と同じであることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項9】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率と異なることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項10】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率より低いことを特徴とする請求項9に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項11】
前記トリミング部分の導電率は、前記抵抗体の導電率より高いことを特徴とする請求項9に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項12】
前記トリミング組成は、ディスペンサ又はインクジェットデバイスの使用によって塗布されることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項13】
前記トリミング組成は、インクジェットデバイスの使用によって塗布されることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項14】
前記トリミング組成は、コーティングの幅が前記抵抗体の幅より長くなるように電流の流れに平行する方向に塗布されることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項15】
前記トリミング組成を塗布するステップは、
前記インクジェットデバイスを準備するステップであって、ノズルが配置される個所の面積は前記トリミング部分の面積より大きく、
前記ノズルを前記トリミング部分が形成される場所に移動するステップと、
前記トリミング部分が形成される場所に対応して前記ノズルから前記トリミング組成を噴射するステップと
を有することを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項16】
前記トリミング組成の塗布の開始位置と前記トリミング組成の塗布の終了位置は、前記抵抗体の両側部の外側に位置していることを特徴とする請求項7に記載のトリミング抵抗の製造方法。
【請求項17】
請求項1に記載のトリミング抵抗を備えたことを特徴とする回路基板。
【請求項18】
前記回路基板は、ポリマを含む有機積層基板であることを特徴とする請求項17に記載の回路基板。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【公開番号】特開2007−103952(P2007−103952A)
【公開日】平成19年4月19日(2007.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−274293(P2006−274293)
【出願日】平成18年10月5日(2006.10.5)
【出願人】(390023674)イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】E.I.DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年4月19日(2007.4.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年10月5日(2006.10.5)
【出願人】(390023674)イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】E.I.DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY
【Fターム(参考)】
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