JPH0614580B2 - 厚膜素子を有するプリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、厚膜素子付プリント配線板及びその製造方法
に関し、特に厚膜素子が高温焼成型の高精度な素子であ
るプリント配線板に関するものである。この種のプリン
ト配線板は、コンピュータ、通信機器、ＯＡ機械等の高
密度実装の要求が強い分野で多く利用されるものであ
る。

（従来の技術） サーメット系コンデンサあるいはサーメット系、抵抗等
の厚膜素子の一例である印刷素子を有するプリント配線
板は、この印刷素子自体を小型化できること、基板の限
られたエリアを有効に利用できること、印刷素子と導体
回路との電気的接続が容易であること等様々な利点を有
していることから多くの分野で利用されている。

このような印刷素子を有するプリント配線板の一般的な
製造方法は、第６図に示すように、絶縁層上に形成した
導体回路の所定位置に素子となるべきペーストを印刷し
て形成するものであるが、この方法だと印刷素子の焼成
を基板上で行うために、セラミックスなどの高耐熱基板
に対してはこの種の印刷素子の形成が可能ではあるが、
例えば一般的に用いられている樹脂基板等の高耐熱性を
有していない基板を構成部位とするプリント配線板に対
しては不向きであった。印刷素子の焼成時における熱に
よって、樹脂基板が損なわれてしまうからである。

そこで、この印刷素子を低温で焼成することが考えられ
るが、これに関連する技術としては、例えば特開昭５９
−１３８３０４号公報に示されるているようなカーボン
レジン系印刷ペーストの利用が提案されている。この他
にも様々な配合によるカーボンレジン系印刷ペーストの
改良がなされている。これにより印刷素子を有するプリ
ント配線板を形成することができるが、素子の基本物質
がレジンであるために、耐湿信頼性が引く、ＴＣＲの値
も大きなものになる。セラミック基板に利用されている
高温焼成型素子は、８００℃〜９００℃前後で焼成する
セラミックスの素子であるために、耐湿信頼性が高く、
またＴＣＲも小さい値である。

しかも、上記のカーボンレジン系印刷ペーストを採用し
ても、印刷素子が絶縁層上に盛り上がった状態になるこ
とがあることから、その物理的衝撃に対する保護を確実
に行なう必要があるだけでなく、よりコンパクトな基板
が要求される場合には不向きであった。そこで、この膜
厚素子を絶縁層内に埋設することが考えられるが、これ
に関連する技術としては、例えば特公昭５６−１１２０
４号公報に示されたような製造方法が既に提案されてい
る。この公報に示された製造方法は、 「厚さ２mm以下のアルミニウム板の片側に熱硬化性樹脂
接着剤層を構成し、該接着剤層に金属箔を重ね加熱、加
圧して一体化した後、前記金属箔を写真印刷或はスクリ
ーン印刷−エッチングの常法で所定の金属箔抵抗回路と
してアルミニウム板を基体とする金属箔抵抗回路板を
得、該金属箔抵抗回路板の金属箔抵抗回路のない側に緩
衝性を有すクッション材を重ねこれを当板に挟み加熱、
加圧して前記金属箔抵抗回路を前記熱硬化性樹脂接着剤
層中に沈入せしめた後前記クッション剤を除去する工程
からなることを特徴とするアルミニウム板を基体とする
平面化金属箔抵抗回路板の製造法」 である。この製法方法は、第７図の及びで示したよ
うに、素子（金属箔抵抗回路）を厚膜法によって形成す
るものではないため、金属箔抵抗回路（素子）を熱硬化
性樹脂接着剤層（絶縁層）内に埋没すること（第７図の
参照）はできても、印刷等によって回路素子を形成す
る場合のメリットは十分生かされていないものである。
それだけでなく、この従来の製造方法にあっては、基板
の金属箔抵抗回路とは反対側が最終的に突出するため、
完全な平板状のプリント配線板とすることは困難なもの
であった。

さらに、この従来の製造方法にあっては、金属箔抵抗回
路に対して導体パターンをどように形成するのか不明で
あるため、金属箔抵抗回路（回路素子）と導体パターン
との接続信頼性については不明なものであり、回路素子
が絶縁層内に埋設されたプリント配線板を形成する製造
方法としては言わば不完全なものである。

さらに重要なことは、この種の印刷素子にあっては、こ
れは例えば抵抗体である場合に、当然その抵抗値を調整
しなければならないのであるが、この印刷抵抗素子の調
整にあたっては所謂レーザートリミングが行なわれる場
合があるということである。すなわち、印刷抵抗素子の
抵抗値調整を行なう場合には、この印刷抵抗素子をレー
ザー光によって部分的な削除、換言すればトリミングを
行なうのであるが、印刷抵抗素子のトリミングを完了し
たレーザー光はそのまま他の部分に入射することがあ
る。これを何等かの手段によって阻止しないと、印刷抵
抗素子のトリミングを行なうレーザー光によって他の部
分に傷が生じてしまうのである。従来のものにあって
は、このような観点に立った対処がなされていなかった
のである。

そこで、本発明者は、印刷による素子形成のメリットを
生かしながら、高温焼成型の高精度で信頼性の高い厚膜
素子を有するプリント配線板を形成すべく、本発明を完
成したのである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、以上のような実状に鑑みてなされたものであ
り、その解決しようとする課題は、従来のカーボンレジ
ン系厚膜素子や平面化金属箔抵抗回路板等における、プ
リント配線板に適用すべき厚膜素子としての不完全性で
ある。

そして、本発明の目的とするところは、高精度で信頼性
の高いことは勿論のこと、埋設時の圧力やレーザー光に
対しても十分保護された高温焼成型の厚膜素子を有する
プリント配線板を形成することにある。

（課題を解決するための手段） 以上の課題を解決するために、第一請求項に係る発明が
採った手段は、後述の実施例に対応する第１図〜第４図
を参照して説明すると、 「基材(11)に対して接着絶縁層(12)を介して導体回路(1
3)を一体化し、かつこの導体回路(13)に接続される厚膜
素子(14)を接着絶縁層(12)内に埋設したプリント配線板
において、 前記厚膜素子(14)を、厚膜ペースト(14a) を高温焼成す
ることにより形成したものとするとともに、少なくとも
この厚膜素子(14)の導体回路(13)とは反対側の面を、無
機塗料(15a) .を焼成することにより形成されて接着絶
縁層(12)内に埋設した保護層(15)によって覆ったことを
特徴とする厚膜素子(14)を有するプリント配線板(10)」 すなわち、この第一請求項に係るプリント配線板(10)
は、厚膜素子(14)を有するものであって、しかもこの厚
膜素子(14)がセラミック基材(11)に利用されている高精
度の高温焼成型厚膜素子であること、及び厚膜素子(14)
を無機塗料(15a) によって形成した保護層(15)により覆
うことにより、この厚膜素子(14)自体を絶縁し衝撃等に
対して保護するとともに、この厚膜素子(14)のレーザー
トリミング時において他の部分の保護を行なったもので
ある。

この厚膜素子(14)を無機塗料(15a) によって形成した保
護層(15)により覆うことの形態の差によって、この第一
請求項に係るプリント配線板(10)は、第１図あるいは第
２図に示したものの如くに適宜変更される。すなわち、
第１図に示したプリント配線板(10)の場合には、厚膜素
子(14)の導体回路(13)とは反対側の面のみを無機塗料(1
5a) によって形成した保護層(15)により覆ったものであ
り、このものにおいては厚膜素子(14)のレーザートリミ
ング時において他の部分の保護を行なったものである。
一方、第２図に示したプリント配線板(10)は厚膜素子(1
4)の両面を保護層(15)により覆ったものであり、これに
より厚膜素子(14)を湿気等から確実に保護したものであ
る。

勿論、以上のようなどのタイプのプリント配線板(10)
も、第３図に示すように、複数層積層することによっ
て、所謂多層プリント配線板(10)として形成して実施し
てもよいものである。

また、このようなプリント配線板(10)を製造するために
第二請求項に係る発明が採った手段は、実施例に対応す
る第４図を参照して説明すると次の通りである。すなた
ち、 「接着絶縁層(12)内に埋設される厚膜素子(14)を、厚膜
ペースト(14a) を高温焼成することにより形成したもの
とするとともに、少なくともこの厚膜素子(14)の導体回
路(13)とは反対側の面を、無機塗料(15a) を焼成するこ
とにより形成されて接着絶縁層(12)内に埋設した保護層
(15)によって覆うようにしたプリント配線板(10)の製造
方法であって、下記の〜の各工程を含む製造方法。

導体回路(13)となる導体材料(13a) 上に厚膜素子(14)
となる高温焼成型の厚膜ペースト(14a) を塗布し、この
膜厚ペースト(14a) を焼成して高温焼成型の厚膜素子(1
4)を形成する工程； 厚膜素子(14)を覆って無機塗料(15a) を塗布し、この
無機塗料(15a) を硬化させて保護層(15)を形成する工
程； 導体材料(13a) を基材(11)に対して接着絶縁層(12)を
介して一体化することにより、厚膜素子(14)を絶縁層(1
2)内に埋没する工程； 導体材料(13a) を常法により所定の導体回路(13)にす
る工程」 である。

以下に、この第二請求項に係る厚膜素子(14)を有するプ
リント配線板(10)の製造方法について、第４図を用いて
詳しく説明する。この方法で重要なことは、接着絶縁層
(12)を介して導体回路(13)となるべき導体材料(13a) を
基材(11)に対して一体化する前に、この基材(11)に対し
て厚膜素子(14)及びこれを保護する保護層(15)を形成す
ることにある。

そのために、第４図の（イ）に示したような銅箔等の金
属箔からなる導体材料(13a) に対して、高温焼成型の厚
膜ペースト(14a) を第４図の（ロ）に示すように塗布し
て、これを焼成することによって厚膜素子(14)とするの
である。この厚膜ベースト(14a) の焼成は、その際に導
体材料(13a) を酸化させないようにする必要があるか
ら、Ｎ_２もしくはＮ_２＋Ｈ_２雰囲気中で行なう必要があ
る。

また、上記の導体材料(13a) を選択する際には、これが
導体回路(13)となった場合の寸法安定性、電気伝導性な
どの諸特性を、総合的に考慮する必要があり、これらを
総合的に考慮したものの代表的な例として、銅箔、ニッ
ケル箔、もしくはこれらの材料に補強剤を加えたもの、
ステン板にメッキをほどこしたものなどがある。また、
この導体材料(13a) の厚みは、強度とともに電子機器の
小型化、軽量化の傾向に相反しない範囲で選択する必要
があり、０．０１８〜０．１mmの範囲内にあることが望
ましい。さらに、この導体材料(13a) の焼成時の高温に
よる伸縮を防ぐため、この導体材料(13a) をあらかじめ
高温にさらす工程が必要である。

焼成によって形成された厚膜素子(14)に対しては、第４
図の（ハ）にて示すように、この厚膜素子(14)の少なく
とも導体回路(13)となる導体材料(13a) とは反対側の面
を無機塗料(15a) によって覆蓋し、この無機塗料(15a)
を焼成することによって保護層(15)を形成するのであ
る。この場合に使用される無機塗料(15a) としては、電
気的に絶縁材料であって、印刷等により膜の形成が可能
であり、しかも熱伝導性にすぐれた材料であるものを使
用することが好ましく、厚膜素子(14)と接着絶縁層(12)
の線膨張係数の差に応じて選択する必要がある。

このような必要性を満足する無機塗料(15a) としては、
シリカ、アルミナ、ジルコニアなどを主成分としたもの
中から選択する。このような無機塗料(15a) を焼成する
ことによって形成した保護層(15)により、厚膜素子(14)
自体の物理的保護は勿論のこと、厚膜素子(14)と接着絶
縁層(12)との間の線膨張の差による厚膜素子(14)の破
壊、はがれを防ぎ、さらに厚膜素子(14)で発生した熱を
この保護層(15)からすばやくにがすことにより、厚膜素
子(14)の安定性を高くする。

そして、第４図の（ニ）にて示すように、接着絶縁層(1
2)を介して、導体回路(13)となるべき導体材料(13a) を
基材(11)に対して一体化するのである。この場合、厚膜
素子(14)を接着絶縁層(12)内に埋没する必要があるか
ら、厚膜素子(14)が基材(11)側となるようにしなければ
ならない。

この接着絶縁層(12)は、基材(11)と導体材料(13a) との
間の密着性を確保することを目的としており、電気的に
絶縁材料である必要がある。上記目的を満足する材料と
して最も代表的な例としてガラスエポキシがあり、その
他の例としてガラストリアジン・ガラスポリイミドがあ
る。また、この接着絶縁層(12)の厚みは、０．０５〜
０．１mmの範囲が好ましい。勿論、この場合において使
用される基材(11)は、寸法安定性、熱伝導性、比重、機
械的強度、コストなどの諸特性を総合的に考慮する必要
がある。

なお、第５図は厚膜素子(14)の両面に保護層(15)を形成
する場合の例を示しており、第５図の（イ）は上記導体
材料(13a) 上に厚膜素子(14)の片面を保護する保護層(1
5)となるべき無機塗料(15a) を塗布してこれを焼成した
状態を示している。第５図の（ロ）は、片面側の保護層
(15)を覆うような状態で厚膜素子(14)となるべき厚膜ペ
ースト(14a) を塗布してこれを焼成した工程を示し、第
５図の（ハ）は焼成した厚膜素子(14)の他面を覆って無
機塗料(15a) を塗布しこれを焼成した工程を示してい
る。

また、第５図の（ニ）は、導体材料(13a) と、基材とを
接着絶縁層(12)を用いて接着させる工程を示し、第５図
の（ホ）は、導体材料(13a) を常法により所望の導体回
路(13)を得る工程を示している。

（発明の作用） ・第一請求項の発明について まず、以上のように構成した第一請求項に係るプリント
配線板(10)においては、その厚膜素子(14)及びこれを保
護する保護層(15)が接着絶縁層(12)内に完全に埋設され
た状態にあるから、このプリント配線板(10)の表面は導
体回路(13)の段部以外は平面となっていて、当該プリン
ト配線板(10)に電子部品を実装する場合に邪魔になるも
のは存在していない。勿論、各厚膜素子(14)が導体回路
(13)によって接続された状態にあって、素子としての機
能を十分果すようになっている。

また、厚膜素子(14)、強度を有する保護層(15)によって
保護された状態にあるから、この厚膜素子(14)を有した
導体材料(13a) を接着絶縁層(12)を介して基材(11)に圧
着したとしても、この厚膜素子(14)は保護層(15)によっ
て強度の増した状態になっているから、圧着時の力によ
ってこの厚膜素子(14)にヒビが入ったり、破損したりす
ることはないのである。

さらに、この厚膜素子(14)に対してはその内面側、すな
わち基材(11)及び接着絶縁層(12)側を保護層(15)によっ
て保護しているから、この膜厚素子(14)をトリミングす
るためにその外面から照射したレーザー光が接着絶縁層
(12)あるいは基材(11)側に入射しようとしても、このレ
ーザー光は保護層(15)によってさえぎられるのである。
従って、レーザー光による厚膜素子(14)のトリミングを
きわめて容易に行なえるのである。

なお、厚膜素子(14)に対してレーザー光によるトリミン
グを行なわない場合には、第２図に示したプリント配線
板(10)のように厚膜素子(14)の両面を保護層(15)によっ
て覆えば、この厚膜素子(14)が湿気等から確実に保護さ
れるのである。

・第二請求項の発明について また、第二請求項の発明によれば、上記のような高温焼
成型の厚膜素子(14)を有するプリント配線板(10)を容易
に作成することができ、また厚膜素子(14)、保護層(15)
により保護されているので、熱伝導性がよく、厚膜素子
(14)の信頼性も高くなっている。

（実施例） 以下に、各発明を図面に示した各実施例に従って説明す
るが、第一請求項に係るプリント配線板(10)について
は、第二請求項に係る製造方法の結果物として理解でき
るから、以下の各実施例は主として第二請求項に係る製
造方法を中心として行なう。

実施例１ 第１図に示す厚膜素子の一例である印刷素子(14)を有す
るプリント配線板(10)は以下のように製作した。

Ｎ_２あるいはＮ_２＋Ｈ_２雰囲気中で焼成できる抵抗印刷
ペースト(14a) （ＤＵＰＯＮＴ製、ＱＰ−６０）を、一
度加熱した７０μｍ銅箔に、スクリーン印刷により印
刷、９００℃焼成した。その後、無機塗料(15a) （朝日
化学工業、スミセラム）を印刷・乾燥させた後、０．１
mmエポキシ樹脂含浸繊維シート（所謂プリプレグといわ
れるもので、接着絶縁層(12)に該当するもの）を介して
印刷素子(14)が接着絶縁層(12)内埋没するように、基材
(11)に積層接着して銅張積層板（導体材料(13a) であ
る）を得る。次に、この導体材料(13a) に対して通常の
サブトラクティブ法で加工を施すことにより、所望の導
体回路(13)を得た。特に第１図中、左側の印刷素子(14)
を覆う保護層(15)は、右側のそれに比べて導体回路(13)
との接触面積が多く、素子からの熱が効果的に放散され
る。

実施例２ 第２図に示す印刷素子(14)を有するプリント配線板(10)
は、第５図に示すように製作した。

実施例１と同じ印刷ペースト(14a) をあらかじめ無機塗
料(15a) を印刷乾燥した銅箔（導体材料(13a) ）上に印
刷、焼成した後、再び無機塗料(15a) を印刷素子(14)の
上に印刷、乾燥し、実施例１と同様に接着し回路形成を
行なう。この際、印刷素子(14)の上にも保護層(15)が形
成されているの、印刷素子(14)の上にも回路形成が可能
になる。

実施例３ 実施例１と同様に印刷素子(14)を形成した後、接着する
基材(11)に金属基材(11)を用いて製作したもので、高い
放熱性を有する。

実施例４ 実施例１と同様に印刷素子(14)を形成した後、接着する
基材(11)に多層基材(11)を用いて製作したものである。

（発明の効果） 以上詳述した通り、第一請求項の発明に係る厚膜素子(1
4)を有するプリント配線板(10)においては、厚膜素子(1
4)が高精度の高温焼成型厚膜素子(14)であり、またその
厚膜素子(14)を無機塗料(15a) によって保護しているも
のであり、これにより、高精度で信頼性の高いことは勿
論のこと、接着絶縁層に比べ良好な熱放散体である保護
層を選択することができ、厚膜素子の性能が向上し、さ
らに埋設時の圧力やレーザー光に対しても十分保護され
た高温焼成型の厚膜素子を有するプリント配線板(10)を
提供することができるのである。

また、第二請求項に係る発明の製造方法を用いることに
より、上記のような効果を有するプリント配線板(10)を
確実かつ容易に製造することができるのである。しか
も、この方法によれば、金属基材、多層基材などの様々
な基材(11)においても容易に厚膜素子(14)を形成できる
のである。さらに、各種基材(11)による線膨率のちがい
にも保護層(15)により厚膜素子(14)が保護されているた
めに、厚膜素子(14)の安定が保たれるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一請求項に係るプリント配線板の部分断面
図、第２図は他の実施例を示す部分断面図、第３図はさ
らに他の実施例を示すプリント配線板の部分断面図であ
る。 また、第４図及び第５図は第二請求項に係る発明を説明
するもので、第４図は第１図に示したプリント配線板の
製造方法を段階的に示した断面図、第５図は第２図に示
したプリント配線板の製造方法を段階的に示した断面図
である。 なお、第６図は従来の厚膜素子をするプリント配線板の
部分断面図、第７図はこの種のプリント配線板を製造す
るための従来法を段階的に示す断面図である。 符号の説明 10……プリント配線板、11……基材、12……接着絶縁
層、13……導体回路、13a……導体材料、14……厚膜素
子、14a……厚膜ペースト、15……保護層、15a……無機
塗料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 匂坂 克己 岐阜県大垣市青柳町300番地 イビデン株 式会社青柳工場内 (56)参考文献 特開 昭63−7693（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材に対して接着絶縁層を介して導体回路
   を一体化し、かつこの導体回路に接続される厚膜素子を
   前記接着絶縁層内に埋設したプリント配線板において、 前記厚膜素子、厚膜ペーストを高温焼成することにより
   形成したものとするとともに、少なくともこの厚膜素子
   の前記導体回路とは反対側の面を、無機塗料を焼成する
   ことにより形成されて前記接着絶縁層内に埋設した保護
   層によって覆ったことを特徴とする厚膜素子を有するプ
   リント配線板。
2. 【請求項２】接着絶縁層内に埋設される厚膜素子を、厚
   膜ペーストを高温焼成することにより形成したものとす
   るとともに、少なくともこの厚膜素子の導体回路とは反
   対側の面を、無機塗料を焼成することにより形成されて
   前記接着絶縁層内に埋設した保護層によって覆うように
   したプリント配線板の製造方法であって、下記の〜
   の各工程を含む厚膜素子を有するプリント配線板の製造
   方法。 導体回路(13)となる導体材料(13a) 上に厚膜素子(14)
   となる高温焼成型の厚膜ペースト(14a) を塗布し、この
   膜厚ペースト(14a) を焼成して高温焼成型の厚膜素子(1
   4)を形成する工程； 前記厚膜素子(14)を覆って無機塗料(15a) を塗布し、
   この無機塗料(15a) を硬化させて保護層(15)を形成す工
   程； 前記導体材料(13a) を基材(11)に対して前記接着絶縁
   層(12)を介して一体化することにより、前記厚膜素子(1
   4)を前記絶縁層(12)内に埋没する工程； 前記導体材料(13a) を常法により所定の導体回路(13)
   にする工程。