JPH0442801B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、膜抵抗体の製造方法に係り、特に
その絶縁基体上に形成した抵抗体の抵抗値を調節
し得るようにしたものに関する。

〔発明の技術的背景〕

周知のように、近時では、電子機器等の小形軽
量化を図るために、混成集積回路が多く使用され
るようになつてきている。この混成集積回路は、
一般に、絶縁基板に導体材料及び抵抗材料を印刷
してなる厚膜基板に、リード線のないチツプタイ
プの受動素子や能動素子を半田付けして構成され
るものである。

第１図は、このような厚膜基板の従来の製造方
法を説明するためのものである。すなわち、第１
図ａに示すような例えばアルミナ等のセラミツク
材料で形成された絶縁基板１に、第１図ｂに示す
ように、一対の配線導体層２，３を形成する。こ
の配線導体層２，３は、例えば銀−パラジウム
（Ag／Pd）粉末を含む導体ペーストを、スクリ
ーン印刷法を用いて印刷・焼成させることにより
形成されるものである。

そして、第１図ｃに示すように、上記一対の配
線導体層２，３間に、例えば酸化ルテニウム
（RuO₂）粉末及びガラスフリツトを含む抵抗ペー
ストを、スクリーン印刷法を用いて印刷・焼成さ
せることにより、抵抗体４を形成する。

この場合、抵抗体４としては、最終的に所望の
抵抗値（以下最終抵抗値という）を得るために、
適切なシート抵抗値を有する抵抗ペーストが用い
られ、形成後の抵抗値（以下初期抵抗値という）
が上記最終抵抗値以下になるように、その幅Ｗ及
び長さＬがあらかじめ設計されて形成されるもの
である。そして、その後第１図ｄに示すように、
抵抗体４の成分であるガラスフリツトと導体粒子
つまり上記酸化ルテニウム（RuO₂）粉末とを飛
散させ得る高出力のレーザ光をパルス状に抵抗体
４の側部から内法に照射してW′だけ裁断する、
いわゆるトリミング工程を施し、抵抗体４の幅Ｗ
を減少して抵抗値を増加させて、上記最終抵抗値
を得るようにしている。

なお、第２図は、抵抗体４の幅Ｗに対する裁断
量W′の割合W′／Ｗ％と抵抗値の変化率Ｐ％との
関係を示しているもので、抵抗体４の幅Ｗが減少
する程、抵抗値が増加することがわかるものであ
る。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上記のような膜抵抗体の製造方
法では、抵抗体４を形成する際に、その膜厚にば
らつきが生じ易く、上記初期抵抗値を一定にする
ことが極めて困難なものである。すなわち、上述
したトリミング工程による抵抗値の増加を見込ん
で最終抵抗値以下の抵抗値となるように抵抗体４
の幅Ｗや長さＬを設計しても、スクリーン製版条
件や印刷条件の違いにより膜厚が増減することに
より、最終抵抗値に対して初期抵抗値が低下しす
ぎたり、高くなつてしまつたりすることが多々あ
るものである。

そして、初期抵抗値が最終抵抗値よりも低下し
すぎると、必然的に上記トリミング工程による裁
断量W′を大きくする必要が生じるが、この裁断
量W′を大きくしすぎると、抵抗値にドリフトが
生じたり、ノイズが発生し易くなり抵抗体４の電
気的特性が劣化するという問題が生じる。また、
初期抵抗値が最終抵抗値よりも高い場合には、簡
単に抵抗値を減少させる手段がないため、このよ
うな厚膜基板は不良品として処理せざるを得ず極
めて歩留りが悪く量産性に欠けるという問題を有
している。

このため、従来では厚膜基板を量産する場合
に、量産前に一旦抵抗体を試し焼きして抵抗値を
確認し、これに基づいて抵抗体の形状、スクリー
ン製版条件、印刷条件の変更や、異種の抵抗ペー
ストをブレンドする等して、初期抵抗値を修正す
るようにする必要があり、作業工数が多く製造が
極めて困難になるものである。

〔発明の目的〕

この発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、抵抗体の抵抗値を容易に調整可能として最終
抵抗値を有する低抗体を形成することを可能と
し、量産化を効果的に促進させ得る極めて良好な
膜抵抗体の製造方法を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕 すなわち、この発明に係る膜抵抗体の製造方法
は、絶縁基体状に配線導体層を形成する第１の工
程と、この第１の工程の後前記配線導体層に接続
される抵抗体を形成する第２の工程とを有してな
る膜抵抗体の製造方法において、前記第２の工程
の後、前記抵抗体に該抵抗体中の導電粒子及びガ
ラス成分を飛散させない程度の出力のレーザ光を
照射して前記抵抗体の抵抗値を減少させる第３の
工程を設けるようにすることにより、抵抗体の抵
抗値を容易に調整可能として最終抵抗値を有する
抵抗体を形成することを可能とし、量産化を効果
的に促進させ得るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。すなわち、第３図ａに示す
ように例えばアルミナ等のセラミツク材料で形成
された絶縁基板１１に、第３図ｂに示すように、
一対の配線導体層１２，１３を形成する。この配
線導体層１２，１３は、例えば銀−パラジウム
（Ag／pd）粉末を含む導体ペーストを、スクリー
ン印刷法を用いて印刷し、ピーク温度850℃のも
とで10分間焼成することにより形成するものであ
る。

そして、第３図ｃに示すように、上記一対の配
線導体層１２，１３間に、例えば酸化ルテニウム
（RuO₂）粉末及びガラスフリツトを含む抵抗ペー
ストを、スクリーン印刷法を用いて印刷し、ピー
ク温度850℃のもとで10分間焼成することにより、
抵抗体１４を形成する。

ここで、第３図ｄにハツチングで示すように、
上記抵抗体１４に対して、そのガラス成分と導体
粒子つまり酸化ルテニウム（RuO₂）粒子とを飛
散させない程度の低出力のYAGレーザを、配線
導体層１２，１３間を往復させるように照射して
いくと、レーザ照射回数に応じて抵抗体１４、抵
抗値（初期抵抗値）を減少させることができるも
のである。この理由は、絶縁基板１１上に一旦焼
結された抵抗体１４に、上記のような低出力の
YAGレーザを照射すると、導体粒子である酸化
ルテニウム（RuO₂）粒子とガラス成分とが分離
し、導体粒子同志が互いに集結して、抵抗体１４
の導体化が促進されるようになるからである。こ
の場合、YAGレーザとしては、例えば出力１５
Ａ、照射スピード30mm／secの条件で抵抗体１４
の表面に照射したときが、実験的に良好な結果を
得ることができた。

第４図は、上記のようにして実際に低出力の
YAGレーザを照射した抵抗体を100倍の倍率で撮
影した顕微鏡写真である。そして、この写真につ
いて、該写真も模擬的に示した第５図を用いて説
明すると、第５図において、Ａは配線導体層（つ
まり焼成済Ag／Pd電極）であり、Ｂは抵抗体
（つまり焼成済RuO₂）であり、Ｃはレーザ焼射に
より導体粒子密度が高くなつている部分であり、
Ｄはガラス成分が蜜になつている部分である。

ここにおいて、第６図乃至第８図はそれぞれ実
験的に得られた、YAGレーザの照射回数Ｎと抵
抗値Ｒとの関係を示すものである。すなわち、第
６図は、シート抵抗値100Ωの抵抗体にYAGレー
ザを照射した場合を示すもので、レーザ照射前に
120Ωであつた抵抗値が照射回数Ｎに応じて減少
し、５回照射後には20Ωにまで低下した。また、
第７図は、シート抵抗値10kΩの抵抗体にYAGレ
ーザを照射した場合を示すもので、レーザ照射前
に11KΩであつた抵抗値が、５回照射後には
3.5KΩにまで低下した、さらに、第８図は、シー
ト抵抗値100KΩの抵抗体について示すもので、
YAGレーザ４回照射後には35KΩにまで抵抗値が
低下した。

そして、上記のようなYAGレーザ照射による
抵抗体１４の抵抗値の減少特性は、YAGレーザ
の照射出力や照射スピード等を変えることによ
り、適宜変化させることができ、高範囲に渡つて
抵抗体１４の抵抗値を減少させることができるも
のである。また、抵抗体１４の膜厚にかかわら
ず、抵抗値を減少させ得るものである。

このため、上記のような低出力YAGレーザ照
射による抵抗体１４の抵抗値減少工程と、前述し
た高出力YAGレーザ照射によるトミリング工程
（つまり抵抗値増加）とを選択的に使用すること
により、絶縁基板１１に印刷・焼成された抵抗体
１４の初期抵抗値が最終抵抗値より高くても低く
ても、抵抗体１４抵抗値を最終抵抗値に一致させ
ることができるものである。すなわち、第９図に
示すように、抵抗体１４の初期抵抗値が最終抵抗
値R₀よりも高いR₁であつた場合には、低出力
YAGレーザ照射によつて抵抗値を減少させ最終
抵抗値R₀に近づけることができ、また抵抗体１
４の初期抵抗値が最終抵抗値R₀よりも低いR₂で
あつた場合には、前記トミリング工程によつて抵
抗値を増加させ最終抵抗値R₀に近づけることが
できるものであり、抵抗体１４の初期抵抗値に対
する管理幅を従来に比して広くとることができ、
歩留りを向上させることができるものである。例
えば、所望の初期抵抗値を得るために、抵抗体１
４の幅や長さを厳密に規定して印刷する必要がな
くなり、種々の抵抗体１４を全て同一形状にして
印刷形成してしまうことも可能となり、製作を極
めて容易化することができるからである。

また、量産化に際しては、従来のように、抵抗
体４の試し焼き等の工程が一際不要になり、量産
化を効果的に促進させることができるものであ
る。さらに、抵抗体１４の印刷精度を向上させる
ために、印刷工程の最初に抵抗体１４を印刷形成
することもできる。すなわち、抵抗体１４の形成
後に、他の部分の焼成工程によつて抵抗体１４の
抵抗値が増加しても、後から抵抗値を減少させる
ことができるからである。

ここで、上記YAGレーザの出力は、抵抗値減
少用とトリミング工程用とで２種類必要となる
が、これは例えばYAGレーザ発生装置自体のポ
ンピンルグランプを流れる電流値を切換えて高出
力及び低出力を得るようにしたり、またトリミン
グ工程用の高出力YAGレーザを照射回数、照射
スピード及び照射距離等を制御することにより、
抵抗値減少用として使用したりすることも可能な
ものである。また、抵抗値減少用のYAGレーザ
は、第３図ｄに示したように、抵抗体１４に対し
て図中横方向に走査させるだけでなく、斜め方向
及び縦方向に走査させるようにしてもよく、さら
には横方向走査と縦方向走査とを組み合わせて格
子状やクランク状となるように走査したり、抵抗
体１４の全面をいちどきに照射するよにしてもよ
いものである。

次に、第１０図及び第１１図は、上記抵抗体１
４の初期抵抗値が最終抵抗値よりも低いか高いか
に応じて、YAGレーザを高出力及び低出力に切
換えて抵抗体１４に照射するためのレーザトリミ
ング装置とその動作のフローチヤートを示すもの
である。まず、キーボード１７を操作して演算処
理回路１８を駆動させスタートをさせる（ステツ
プS₁）。すると、抵抗体１４の抵抗値がプローブ
１９とブリツジ回路２０とで計測され（ステツプ
S₂）、判定回路２１によりあらかじめ設定された
最終抵抗値よりも低いか否かが判定されて（ステ
ツプS₃）、その判定結果が演算処理回路１８に供
給される。そして、計測値が最終抵抗値よりも低
いYESの場合、演算処理回路１８はレーザー光
源部２２の例えばクリプトンランプ等のポンピン
グランプ２３に流れる電流を高い値（つまりレー
ザ高出力に対応）に設定するとともに、Ｑスイツ
チ２４を発振動作させる。このレーザ光源部２２
は、上記ポンピングランプ２３及びＱスイツチ２
４の外に、YAGロツド２５、アパーチヤ２６及
び鏡２７，２８等から構成されているものであ
る。

すると、上記YAGロツド２５から、上記抵抗
体１４を裁断つまりレーザカツテイングするのに
十分な高出力のレーザビームが発生される（ステ
ツプS₄）。そして、このレーザビームが、Ｘ位置
制御機構２９及びＹ位置制御機構３０によつてＸ
−Ｙ方向に位置制御されて対物レンズ３１で抵抗
体１４上に集光され、ここにレーザカツテイング
が行なわれるものである。（ステツプS₅）。なお、
上記Ｘ位置制御機構２９及びＹ位置制御機構３０
は、上記演算処理回路１８の出力が供給される制
御回路３２からの出力信号で制御されるＸ−Ｙ駆
動回路３３によつてコントロールされ、レーザビ
ームをＸ−Ｙ方向に移動させ得るものである。

このようにして、レーザカツテイングされた抵
抗体１４は、再びプローブ１９とブリツジ回路２
０によつて抵抗値計測され、判定回路２１で最終
抵抗値に到達したか否かが判定される（ステツプ
S₆）。そして、最終抵抗値に到達していない場合
（NO）には、演算処理回路１８は再びステツプ
S₂の処理を行なうようになり、最終抵抗値に到達
した場合（YES）には、演算処理回路１８は制
御回路３２に対してレーザビームのＸ−Ｙ方向の
移動を停止させるように制御を施すとともに、図
示しない機械式シヤツターを対物レンズ３１と抵
抗体１４との間に介在させてYAGレーザが抵抗
体１４に照射されないようにして、ここでレーザ
カツテイングが終了されるものである（ステツプ
S₇）。

一方、上記ステツプS₂で、計測値が最終抵抗値
よりも高いNOのばあい、演算処理回路１８は、
上記ポンピングランプ２３に流れる電流を低い値
（つまりレーザ低出力煮対応）に設定するととも
に、Ｑスイツチ２４を発振動作させる。すると、
上記YAGロツド２５からの低出力のレーザビー
ムが発生され（ステツプS₈）、該レーザビームが、
Ｘ位置制御機構２９、Ｙ位置制御機構３０及び対
物レンズ３１を介して抵抗体１４上に集光させか
つ走査されて、ここに抵抗値が減少されるもので
ある（ステツプS₉）。

このようにして、抵抗値が減少された抵抗体１
４は、再びプローブ１９とブリツジ回路２０とに
よつて抵抗値計測され、判定回路２１で最終抵抗
値に到達したか否かが判定される（ステツプ
S₁₀）。そして、最終抵抗値に到達していない場合
NOには、演算処理回路１８は再びステツプS₂の
処理を行なうようになり、最終抵抗値に到達した
場合（YES）には、ステツプS₇つまりレーザビ
ームをシヤツターで遮光するとともにＸ−Ｙ方向
の移動が停止されるようになるものである。

したがつて、上記のようなレーザトリミング装
置を用いることにより、抵抗体１４の抵抗値を増
減させて、容易に最終抵抗値を得ることができる
ようになるものである。

この点に関し、従来では第１図で説明したよう
に、レーザカツテイングを行なつて抵抗体４の抵
抗値を増加させることだけが最終抵抗値を得る唯
一の手段であつたため、そのレーザトミリング装
置は第１２図に示すように構成されている。以
下、第１３図に示すフローチヤートに基づいて簡
単に説明すると、まず、キーボード３４を操作し
て演算処理回路３５を駆動させスタートさせる
（ステツプSa）。すると、抵抗体４の抵抗値がプ
ローブ３６とブリツジ回路３７とで計測され（ス
テツプSb）、判定回路３８によりあらかじめ設定
された最終抵抗値よりも低いか否かが判定されて
（ステツプSc）、その判定結果（ステツプSb）が
演算処理回路３５に供給される。そして、計測値
が最終抵抗値よりも低いYESの場合、演算処理
回路３５はレーザ光源部３９のＱスイツチ４０を
発振動作させる。このレーザ光源部３９は、上記
スイツチ４０の外に、ポンピングランプ４１、
YAGロツド４２、アパーチヤ４３及び鏡４４，
４５等から構成されているものである。

すると、設定回路４６にあらかじめ設定されて
いる電流がポンピングランプ４１に流れ、YAG
ロツド４２からレーザビームが発生される（ステ
ツプSe）。そして、このレーザビームが、Ｘ位置
制御機構４７及びＹ位置制御機構４８によつてＸ
−Ｙ方向に位置制御されて対物レンズ４９で抵抗
体４上に集光され、ここにレーザカツテイングが
行なわれるものである。なお、上記Ｘ位置制御機
構４７及びＹ位置制御機構４８は、上記演算処理
回路３５の出力が供給される制御回路５０からの
出力信号で制御されるＸ−Ｙ駆動回路５１によつ
てコントロールされ、レーザビームＸ−Ｙ方向に
移動させ得るものである。

このようにして、レーザカツテイングされた抵
抗体４は、再びプローブ３６とブリツジ回路３７
とによつて抵抗計測され、判定回路３８で最終抵
抗値に到達したか否かが判定される（ステツプ
Sf）。そして、最終抵抗値に到達していない場合
NOには、演算処理回路３５は再びステツプSbの
処理を行なうようになり、最終抵抗値に到達した
場合（YES）には、演算処理回路３５はレーザ
光源部３９のＱスイツチ４０の発振動作を停止さ
せ、レーザビームの発生が停止され、ここにレー
ザカツテイングが終了されるものである（ステツ
プSg）。

一方、上記ステツプSdで、計測値が最終抵抗
値よりも高いNOの場合には、その厚膜基板に不
良品の表示を行ない（ステツプSh）、不良品とし
て処理するようにしているものである。

ここで、第１０図で示したレーザトリミング装
置は、抵抗体１４の抵抗値を測定し、この測定結
果に基づいてYAGレーザを高出力及び低出力に
自動的に切換えるもので説明したが、これに限ら
ず、抵抗値の測定結果に基づいて使用者が手動で
YAGレーザを高出力及び低出力に切換えるよう
にしてもよいことはもちろんである。また、レー
ザビームとしては、YAGレーザに限るものでは
ない。

なお、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。

〔発明の効果〕

したがつて、以上詳述したようにこの発明によ
れば、抵抗体の抵抗値を容易に調整可能として最
終抵抗値を有する抵抗体を形成することを可能と
し、量産化を効果的に促進させ得る極めて良好な
膜抵抗体の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の膜抵抗体の製造方法を説明する
ための平面図、第２図は同従来の膜抵抗体の製造
方法のトリミング工程を説明するための特性曲線
図、第３図はこの発明に係る膜抵抗体の製造方法
の一実施例を説明するための平面図、第４図及び
第５図はそれぞれ同実施例による抵抗体の顕微鏡
写真を示す図及びその説明図、第６図乃至第８図
はそれぞれ同実施例のレーザ照射回数と抵抗体の
抵抗値の変化とを示す特性曲線図、第９図は同実
施例の抵抗値の修正手段を説明するための図、第
１０図及び第１１図はそれぞれ同実施例のレーザ
トリミング装置を示すブロツク構成図及びその動
作を説明するためのフローチヤート、第１２図及
び第１３図はそれぞれ従来のレーザトミリング装
置を示すブロツク構成図及びその動作を説明する
ためのフローチヤートである。 １……絶縁基板、２，３……配線導体層、４…
…抵抗体、１１……絶縁基板、１２，１３……配
線導体層、１４……抵抗体、１７……キーボー
ド、１８……演算処理回路、１９……プローブ、
２０……ブリツジ回路、２１……判定回路、２２
……レーザ光源部、２３……ポンピングランプ、
２４……Ｑスイツチ、２５……YAGロツド、２
６……アパーチヤ、２７，２８……鏡、２９……
Ｘ位置制御機構、３０……Ｙ位置制御機構、３１
……対物レンズ、３２……制御回路、３３……Ｘ
−Ｙ駆動回路、３４……キーボード、３５……演
算処理回路、３６……プローブ、３７……ブリツ
ジ回路、３８……判定回路、３９……レーザ光源
部、４０……Ｑスイツチ、４１……ポンピングラ
ンプ、４２……YAGロツド、４３……アパーチ
ヤ、４４，４５……鏡、４６……設定回路、４７
……Ｘ位置制御機構、４８……Ｙ位置制御機構、
４９……対物レンズ、５０……制御回路、５１…
…Ｘ−Ｙ駆動回路、５２……絶縁基体、５３……
抵抗体、５４……下層導体、５５……絶縁層、５
６……上層導体、５７……絶縁基板、５８……下
層導体、５９……絶縁層、６０……抵抗体、６１
……上層導体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁基体上に配線導体層を形成する第１の工
   程と、この第１の工程の後前記配線導体層に接続
   される抵抗体を形成する第２の工程とを有してな
   る膜抵抗体の製造方法において、前記第２の工程
   の後前記抵抗体に該抵抗体中の導電粒子及びガラ
   ス成分を飛散させない程度の出力のレーザ光を照
   射して前記抵抗体の抵抗値を減少させる第３の工
   程を設けるようにしてなることを特徴とする膜抵
   抗体の製造方法。