专利名称：电阻器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电阻材料的领域。特别是，本发明涉及适合用作电子装置中嵌入电阻器的电阻材料领域。
背景技术：
印刷电路板典型地包含大量安装于表面的电子装置，以及其它以作用层形式存在于印刷电路板中的零件。对此种印刷电路板中的装置及零件的要求受到常规的电路设计的限制。特别是，许多安装于表面的装置及此种刷电路板上的其它零件一般需与个别的电阻器耦接，以达到其所期望的功效。
在现有技术中解决此项问题最普通的方法，是在该印刷电路板上使用单个的电阻器，作为附加的表面安装零件。该印刷电路板的设计需要另外提供贯穿孔，以提供该电阻器适当的内连结。有鉴于此，该电阻器需经内连结以结合表面装置或零件或形成于该印刷电路板中的作用零件或层。结果，增加该印刷电路板的复杂性，同时，该印刷电路板表面区域上可供其它装置使用的区域需减少，或需增加该印刷线路板的总面积，以容纳所需的包含电阻器的表面装置及零件。
使用平面电阻器是一种解决的方法，其最好是形成于该印刷线路板的内层以取代如上述安装于表面的电阻器，同时释放出该印刷电路板的表面空间以供其它用途。例如，美国专利第4,808,967号(Rice等人)。公开了一种具有支撑层、附着于该支撑层的电阻材料以及附着于该电阻层的导电层。
部分常规电阻器的问题在于，在第一方向所测量的电阻明显不同于正交于第一方向的第二方向所测量的电阻。在制造电子装置时(例如，印刷线路板)，若未考虑此点，该平面电阻可能会用于错误的方向。在这种情况下，实际上的电阻率可能与所期望的不同，因此，对该印刷线路板的效能产生不利的影响。
在印刷线路板的制造中采用嵌入电阻器的技术障碍之一是这种电阻器技术受到所提供的数值范围的限制。除非使用大量弯曲的图案，嵌入电阻器材料的单层限制至数值的约三十，例如，50Ω至5,000Ω。为顾及上述范围的数值，需在印刷线路板的表面上配置非连续的电阻器，其可抵销部分来自嵌入该板中的电阻器，另一方面，使用第二层高电阻材料，其结果造成高成本材料消耗。
因此，需要其电阻率与嵌入电阻器的方向相关的电阻材料。
发明内容
令人惊讶地发现，材料的片状电阻率可经由建造此种材料而明显地改变。此种经建造的电阻材料，在正交方向上具有不同的片状电阻率，因此，在电极形成电阻器的过程中，增加调整该种电阻材料的定向的可能性。
一方面，本发明提供一种具有电阻材料及一对配置于该电阻材料相对两端的电极的电阻器，该电阻材料具有多种结构，其配置基本上平行于该对电极。
另一方面，本发明提供一种具有电阻材料及一对配置于该电阻材料相对两端的电极的电阻器，该电阻材料具有多种结构，其配置基本上正交于该对电极。
又一方面，本发明提供一种在第一方向具有第一电阻率且在第二方向具有第二电阻率的电阻材料，其中，该第二方向基本上正交于该第一方向，并且该第一电阻率大于或等于该第二电阻率的两倍。
再一方面，本发明提供一种具有第一电阻材料层及配置于该第一电阻材料层的结构的电阻材料，该结构包括第二电阻材料，其中，该电阻材料在第一方向具有第一电阻率并且在第二方向具有第二电阻率，其中，该第二方向基本上正交于该第一方向。
又另一方面，本发明提供一种包含电阻器的印刷线路板，该电阻器包含一对电极以及电阻材料，该电阻材料具有第一电阻材料层及配置于该第一电阻材料层的结构，该结构包含第二电阻材料，其中，该电阻材料在第一方向具有第一电阻率且在第二方向具有第二电阻率，其中，该第二方向基本上正交于该第一方向。优选，此种结构的配置基本上平行于或基本上正交于该对电极。
再另一方面，本发明提供一种包含上述电阻器的电子装置。本发明亦提供一种包含上述印刷线路板的电子装置。
还有一方面，本发明提供一种改变电阻材料层的电阻率的方法，其包括下列步骤在电阻率的方向上或正交于电阻率的方向上建造该电阻材料。
图1示出具有平行于电阻率的方向的肋的电阻器。
图2示出具有正交于电阻率的方向的肋的电阻器。
图3示出具有平行于电阻率的方向的不连续的肋的电阻材料。
具体实施例方式
本说明书中，除非另有说明，下列缩写均表示下列意义℃＝摄氏度；°F＝华氏度；nm＝纳米；μm＝微＝微米；＝埃；Ω＝欧姆；Ω/＝欧姆/平方；M＝莫耳；wt％＝重量％；以及mil＝0.001英吋。
“印刷线路板”及“印刷电路板”在本说明书种可交替使用。“基本上正交”是指该方向对另一方向基本成直角，亦即，90°±15°，优选为90°±10°，更优选为90°±5°以及特优选为90°±3°。除非另有提及，所有的量均为重量％，且所有比例均为重量比。所有数字范围皆为包含且为可组合，除非该数字范围明显限制至100％。
本发明提供一种电阻材料，其在第一方向具有第一电阻率且在第二方向具有第二电阻率，其中，该第二方向基本上正交于该第一方向且该第一电阻率大于或等于该第二电阻率的两倍。本发明的电阻材料的电阻率与轴相关。因此，本发明的材料在X方向具有第一电阻率且在Y方向具有不同的电阻率，亦即，基本上与第一(或X)方向成直角的方向。通过建造该电阻材料可以实现此种电阻率的差异。“结构”一词是指配置于第一材料或基材的第二材料的肋状、条状、线状、棒状、列状等。因此，本发明亦提供一种电阻材料，其具有第一电阻材料层及配置于该第一电阻材料层的结构，该结构包含第二电阻材料，其中，该电阻材料在第一方向具有第一电阻率且在第二方向具有第二电阻率，其中，该第二方向基本上正交于该第一方向。
该第一材料或基材是一电阻材料。多种电阻料适合用作为该第一材料。适合的电阻材料包含，但不限于导电材料及少量高电阻(介电)材料的混合物。少量的高电阻材料(例如，约0.1重量％至约20重量％)，大大地降低了该导电材料的导电特性。虽然贵金属是导体，业已发现使贵金属与相对少量的氧化物(例如，二氧化硅或氧化铝)一起沉积，经沉积的金属变成高电阻。因此，含有少量氧化物(例如，0.1％至5％的氧化物)的金属(例如，铂)，可适用为印刷电路板的电阻器。例如，铂尽管为一优异的导体，当其与0.1及约5重量％范围内的二氧化硅共沉积时，该电阻为共沉积的二氧化硅的量的函数。任何导体金属均适合，例如但不限于铂、铱、钌、镍、铜、银、金、铟、锡、铁、钼、钴、铅、钯等。适合的介电质包含但不限于金属氧化物或非金属氧化物，例如二氧化硅、氧化铝、氧化铬、二氧化钛、三氧化二铈、氧化锌、氧化锆、氧化磷、氧化铋、一般稀土金属氧化物、磷及其混合物。
用作该第一材料的较佳电性电阻材料是镍基或铂基材料，亦即，分别以镍或铂为主要材料。适合的较佳电阻材料为镍-磷、镍-铬、镍-磷-钨、陶瓷、导电聚合物、导电油墨、以铂为主的材料，例如铂-铱、铂-钌及铂-铱-钌。相对于铂以100％计，以铂为主的较佳材料含有约自10至70莫耳％的铱、钌或其混合物，较佳为2莫耳％至50莫耳％。若单独使用钌(未使用铱)，相对于铂以100％计，其较佳系以约2及约10莫耳％之间使用。若单独使用铱(未使用钌)，相对于铂以100％计，其较佳是以20至约70莫耳％之间使用。根据本发明的电阻材料中该铱、钌或其混合物是以元素及氧化物两者形式存在。典型地，该铱、钌或其混合物为约50至约90莫耳％的金属元素，及约10至约50莫耳％的该铱、钌或其混合物的氧化物。
该第一电阻材料层(基材)的厚度可为一广泛的范围。较佳者，该第一材料具有高达1mil的厚度。至于用于嵌入的电阻器，该第一材料层典型地至少约40。一般而言，该第一材料层的厚度为40至100,00(10微米)，优选为40至50,000，以及更优选为100至20,000。
尽管该第一电阻材料层可为自支撑(self-supporting)，其典型地是太薄而无法自支撑，而需沉积于基板上(其为自支撑)。该电阻材料典型地是沉积于导电材料基板，例如金属箔。其它适合的导电材料为熟悉该项技艺者所知悉。适合的金属箔包含但不限于铜箔、镍箔、银箔、金箔、铂箔等。
本发明的导电金属箔可具有广泛的厚度范围。典型地，此种导电金属箔具有自0.0002至0.02英吋范围的通称厚度。金属箔的厚度一般以重量表示。例如，适合的铜箔具有重量从0.125至14盎司/平方英呎，优选为0.25至6盎司/平方英呎，以及更优选为0.5至5盎司/平方英呎。特别适合的铜箔系具有3至5盎司/平方英呎者。适合的导电金属箔可经由使用习知的电沉积技术制备，并可由多种来源购得，例如Oak-Mitsui或Gould Electronics。
该导电金属基板可进一步包含阻障层。此种阻障层可位于该导电材料的第一侧边(亦即，最接近该电阻材料的侧边)、该导电层的第二侧边或该导电层的两侧边。阻障层亦为熟悉该项技术者所知悉。适合的阻障层包含，但不限于锌、铟、锡、镍、钴、铬、黄铜、青铜等。此种阻障层可经电解沉积、无电解沉积、通过浸渍镀覆、通过喷镀、通过化学气相沉积、燃烧化学气相沉积、控制气压的化学气相沉积等。优选，此种阻障层为电解沉积、无电解沉积或藉由浸渍镀覆。在一具体实例中，当导电层为铜箔时，使用阻障层为较佳。
施用保护阻障层之后，在该阻障层或导电材料上化学沉积一氧化铬保护层。最后，将硅烷施用于该导电材料/阻障层/视需要的氧化铬层的表面，以进一步改善附着力。适合的硅烷公开于美国专利第5,885,436号(Ameen等人)。
该第一电阻材料可通过多种方法沉积于基板，例如溶胶-凝胶沉积、喷镀、化学气相沉积、燃烧化学气相沉积(“CCVD”)、控制气压的燃烧化学气相沉积(“CACCVD”)、旋涂、滚涂、丝筛、电镀、无电镀覆等。例如，镍-磷电阻材料可通过电镀沉积。参见，例如国际专利申请案第WO 89/02212号。在一具体实例中，该第一材料通过CCVD及/或CACCVD沉积较佳。经由CCVD及/或CACCVD的电阻材料沉积已为熟悉该项技术者所知悉。参见，例如美国专利第6,208,234号(Hunt等人)，公开了此种制程及所使用的装置。
CCVD的优点是可用以沉积极薄、均匀的层，该层适合用作为经嵌入的电容器及电阻器的介电层。该材料可以任何所需的厚度沉积；然而，通过CCVD所形成的电阻材料层其厚度很少超过50,000(5微米)。一般薄膜厚度为100至10,000，优选为300至5000的范围。由于该层的厚度较薄、电阻较高以及材料较少，能够沉积极薄的薄层是CCVD制程的有利的特点。该薄涂层亦可促进形成电阻器的制程中的快速蚀刻。
就电阻材料(为导电金属及少量介电材料的混合物)而言，若该电阻材料欲通过CCVD或CACCVD沉积，该金属需能以零价金属的形式由含氧系统中沉积出来。使用火焰作为零价状态沉积的标准是在沉积温度下，该金属所具的氧化电位需低于二氧化碳或水的氧化电位中较低者(于室温下，水具有较低的氧化电位；在其它温度下，二氧化碳具有较低的氧化电位)。氧化电位大约等于或低于银的零价金属可通过CCVD很容易沉积。因此，银、金、铂及铱可直接通过CCVD沉积。氧化电位较高的零价金属可通过提供较低气压的CACCVD沉积。镍、铜、铟、钯、锡、铁、钼、钴及铅优选通过CACCVD沉积。于此，金属亦包含此种零价金属的混合物合金。硅、铝、铬、钛、铈、锌、锆、镁、铋、稀土金属及磷分别具有较高的氧化电位，若上述的任何金属欲与适当的介电掺杂物的前区物共沉积，该金属将以零价状态沉积而该掺杂物将以氧化物形式沉积。因此，即使没有使用火焰，该介电质亦需具有较高的氧化、磷化、碳化、硝化或硼化电位，以形成所需的两相。
就大多数对氧具活性的金属及金属合金而言，可选用CACCVD法。若欲于其上进行沉积的基板材质系经氧化，即使该金属可直接通过CCVD以零价金属沉积，亦期望能提供经控制的气压，亦即，CACCVD。例如，铜及镍基板容易被氧化，则期望通过CACCVD于此等基板上进行沉积。
电阻材料通过CCVD以薄层沉积于基板的另一型式为“导电氧化物”。特别是，Bi2Ru2O7及SrRuO3均为可通过CCVD沉积的导电氧化物。虽然这些材料为“导电性”，当其以无定形的状态沉积时，其导电性相对较低；因此，此种经混合的氧化物的薄层可以用来形成个别的电阻器。如同导电金属，以可将介电材料(例如，金属或非金属氧化物)掺入此种“导电氧化物”中，以增加其电阻率。此种经混合的氧化物可以以无定形层或结晶层的形式沉积，无定形层倾向于在低的沉积温度沉积，结晶层倾向于在较高的沉积温度沉积。与结晶材料比较，无定形层具有较高的电阻率，就用作为电阻器而言一般是以无定形层较佳。因此，在预形成低电阻(1至10Ω)的例子中，可添加电阻器及增进导电性的掺合物，例如铂、金、银、铜或铁。若欲掺合介电材料(例如，金属或非金属氧化物)以增加该导电氧化物电阻率，或掺合增进导电性的材料以减少该导电氧化物的电阻率，此种经混合的均匀介电质或增进导电性的材料，一般系为该电阻材料的0.1重量％及20重量％范围的量，较佳为至少0.5重量％。
根据本发明，多种其它具有充分电阻率的“导电材料”，虽然可传导电性，亦可形成电阻器。其实例包含钇钡铜氧化物及La1-XSrXCoO3，0≤X≤1，例如，X＝5。一般而言，任何在临界温度以下具有超导特性的混合的氧化物，均可用作为上述临界温度以上的电阻材料。多种电解材料可与适当地选自上述所揭示的前驱物一起进行沉积。
提供一种含有该金属前驱物及该金属或非金属氧化物前驱物的前驱物溶液，以使用CCVD或CACCVD法制造金属/氧化物电阻材料薄膜。例如，欲制造铂/二氧化硅薄膜，该沉积溶液即含有铂前驱物，例如乙醯丙铜酸铂(II)或二苯基-(1，5-环辛二烯)铂(II)[Pt(COD)]；以及含硅前驱物，例如四乙氧硅烷。适当的铱及钌前驱物包含，但不限于乙醯丙铜酸三(原冰片二烯)铱(III)(“IrNBD”)以及双(乙基环戊二烯基)钌(II)。该前驱物一般是根据金属及欲减低该欲沉积材料的电阻率的增进材料的比例混合，提供其它的前驱物以便制造小量的金属氧化物或非金属氧化物，例如，0.1及20重量％范围，较佳为至少约0.5重量％经沉积掺合的导电金属氧化物。该前驱物典型地是共溶于浓度(铂、铱及/或钌前驱物的总量)为约0.15重量％至约1.5重量％的单一溶剂系统中，例如，甲苯或甲苯/丙烷。接着，使该溶液通过喷雾器，将前驱物溶液分散至无杂质的气溶胶中，并于氧化剂(特别是氧气)存在的条件下点燃该气溶胶，以制造该铂及铱、钌或其混合物的零价金属及氧化物。参见美国专利第6,208,234B1号(Hunt等人)，对于CCVD更完整的叙述，并将其并于本文作为参考。
多种材料均适合用作为第二电阻材料，以沉积于第一电阻材料上形成结构。此种第二电阻材料仅需不同于第一电阻材料，且具有较第一材料低的片状电阻率即可。任何上述所公开适合作为第一材料的电阻材料亦适合用作为第二材料。其它适合的第二电阻材料包含，例如金、银、铜、镍等以及其合金的零价金属。在半导体业界中用，于形成电阻器的材料亦适合，例如磷化钨-钴、氮化钽等。零价金属特别适合于该第二电阻材料。
该第二电阻材料典型地是配置于该第一电阻材料上。该第二材料的厚度可为一广泛的范围，且典型地为≤1mil。一般而言，该第二材料的厚度为≤100,00，且典型地于10至100,000的范围内。优选，该第二电阻材料的厚度为20至75,000，且更优选为2至50,000。任何上述所揭示用于第一电阻材料的沉积方法，亦可用于沉积该第二电阻材料。
该第二电阻材料的结构可藉由添加或消去法达成。例如，在添加法中，将阻剂(正向或负向作用)，如镀覆阻剂，施涂至该第一电阻料层上。使用适当的光化辐射波长透过光罩使该阻剂成像。该光罩可为连续或非连续的结构图样。使经成像的阻剂进行显影以提供图样化的阻剂。接着，使用适当的技术沉积第二电阻材料，移除所残留的阻剂以提供具有第一光阻材料或具有基材并经结构化的电阻材料，且该第二电阻材料系沉积于该第一电阻材料或该基材上。
于另一具体实例中，使用丝网印刷、喷墨印刷及其它方法(以所期望的型态沉积该第二材料)，以结构的形式(亦即，线状、条状、棒状等)直接施用该第二电阻材料。
另一方面，亦可使用消去法。于该第一电阻材料上配置第二电阻材料。然后，藉由如雷射脱除、化学蚀刻等，将不需要第二电阻材料的部分移除。可将一阻剂层施涂至该第二电阻材料，使该阻剂成像并显影，自欲移除第二电阻材料的区域移除阻剂，接着，自没有阻剂的区域蚀刻移除第二电阻材料而完成化学蚀刻。进行此种蚀刻时，需考虑必免将第一电阻材料蚀刻掉。若需使用蚀刻法，该第一及第二电阻材料需经选择，以便在所达成的蚀刻特性上提供适当的差异，亦即，在该第一材料存在的条件下，该第二材料可被蚀刻移除，但并未完全移除该第一材料。
在又一具体实施例中，当该第二电阻材料为零价金属时，其由导电基板形成。经由实例，第一电阻材料(例如，镍-磷或铂铱)沉积于铜箔基板。该铜箔可在最终电阻器中提供电极以及低电阻材料结构。该电阻材料层可压层至有机介电材质并将光阻剂(例如，干式阻剂薄膜)施涂至该铜箔。接着，使该光阻剂成像，自该铜箔形成一对电极以及形成蚀刻后所留下来的连续的或不连续的铜结构。
本发明经结构化的导电材料，典型地含有多种结构，其可为连续的或不连续的。连续的结构由该第一电阻材料的一端延伸至其相对的另一端。连续结构的示例为一系列的列状、线状、条状、肋状等。另一方面，该结构可为不连续的，亦即，第二材料没有连续的途径从该电阻材料的一端延伸至相对的另一端。不连续结构的示例为第二电阻材料的一系列环形、三角形、正方形、矩形或椭圆形区块及断裂线。较佳者，该不连续结构系酚段的或交错的，使第一材料的一方向上没有自该电阻材料的一端延伸至其相对的另一端的直线。“交错”是指穿孔列，其中，相对于紧邻该列的其它列是并列形式。一般而言，该结构系空间上的区隔，是指该第二电阻材料的个别结构彼此并未接触。该结构的宽度也许并不相同，典型的范围系自0.001至25mils，优选为从0.01至10mils，且更佳系自0.05至5mils。该结构间的距离亦可不相同，只要各结构间彼此不会有电性接触即可。一般而言，结构间的距离可自0.01至25mils，优选为自0.05至20mils，且更优选为自0.1至10mils。不连续的结构可具有任何适当的长度，只要小于该第一电阻材料层在平行于该结构方向上的一端至其相对的另一端即可。当不连续结构系以头尾相接的方式排列时，该结构间的距离只要使其彼此不会电性接触即可。头尾相接的适当距离系自0.01至50mils，优选为0.05至25mils，且更优选为自1至15mils。
本发明经结构化的电阻材料含有低电阻材料区(含有第一及第二电阻材料的区域)及高电阻材料区(仅含有第一电阻材料的区域)。当结构为连续结构时，电阻率的较高及较低区域典型地为交替的。
本发明经结构化的电阻材料适合用于制造电阻器，以及用于印刷线路板的制造的可嵌入(特别是薄膜)电阻器。薄膜电阻器典型地具有总厚度为4μm或以下经结构化的电阻材料，优选为2μm或以下，更优选为1μm或以下，且再更优选为0.5μm或以下。
电阻器典型地包含一对电极，该电极为配置于该电阻材料的相对端。可通过多种方式提供此种电极，例如直接形成于该电阻材料上，或直接由底层导电基板所形成。经由实例，电阻材料用以接收该电极的区与可经催化，使该电极仅能沉积于、形成于或附着于该经催化的区域上。另一方面，未用于接收电极的区域可经遮蔽，例如通过阻剂，使该电极沉积于、形成于或附着于该未经遮蔽的区域。
适当的电极可用任何导电材料形成，例如导电聚合物或金属。用以示例的金属包含，但不限于铜、金、银、镍、锡、铂、铅、铝及其混合物与合金。此种金属的“混合物”包含，非合金金属混合物以及在多层电极中的两层或多层个别金属。多层金属的实例为，在铜上具有银层或镍层，接者覆以金层的铜。此种电极典型地通过导电金属的沉积而形成。适当的沉积方法包含，但不限于无电解镀覆、电解镀覆、化学气相沉积、CCVD、CACCVD、丝网印刷、喷墨印刷、滚涂等。使用导电膏形成该电极时，宜藉由丝网印刷、喷墨印刷、滚涂等方法施涂。
如上所述，当第一电阻材料非自支撑时，典型地为将其施涂至基板。导电基板特别适合后续电阻器的形成，特别是薄膜电阻器，而该导电基板可用来形成一对电极。一般通过使用光阻剂来完成，该光阻剂可于电阻材料层上形成阻剂图样，并使用适当的蚀刻剂，在没有阻剂覆该的区域上，将电阻材料移除。就金属/氧化物电阻材料层而言，所选用的蚀刻剂系用以蚀刻该电阻材料的金属成分。典型的此种用于铜的蚀刻剂为酸或路易士酸，例如FeCl3或CuCl2。硝酸及其它无机酸(例如，硫酸、盐酸及磷酸)亦可用于蚀刻镍、可用于沉积的多种其它金属以及导电氧化物。
贵金属由于其本身的非反应性，较难进行蚀刻。王水系一种适合金属的蚀刻剂，特别是贵金属，其由两种已知的酸所形成3份浓(12M)盐酸(HCl)及1份浓(16M)硝酸(HNO3)。因此，盐酸对硝酸的莫耳比为9∶4，然而根据本发明的蚀刻目的，此比例的少量变化，例如6∶4至12∶4亦可接受。由于其本身腐蚀性及储存的限制，王水并非可购买得到，而是在使用前制备。为减低其腐蚀性，可用水稀释该王水至水对王水为约3∶1的比例。另一方面，贵金属(例如，铂)无法以许多适合蚀刻铜的材料进行蚀刻，例如FeCl3或CuCl2，从而在形成本发明电阻器时可允许多种选择性蚀刻。蚀刻速度系依照包含王水的强度其温度等因素而定。典型地，王水蚀刻是在温度55至60℃进行，然而其可随实际应用而变化。
经由实例，利用导电箔(例如，铜箔)所进行的导线化制程，可藉由电镀、CCVD或CACCVD于其上沉积一层第一电阻材料。然后，以上述所揭示用于形成经结构化电阻材料(或“电阻材料”)的任何方法，在第一材料上形成第二电阻材料的结构。接着，将光阻剂层施涂于两侧，亦即施涂至电阻材料及导电箔。使涂覆于电阻材料层的光阻剂曝光于经图样化的光化辐射，同时涂覆于导电箔的光阻剂未曝光于光化辐射。接着，使光阻剂显影获得一结构，覆盖于电阻材料层的光阻剂系经图样化，且未曝光的光阻剂层保护该导电箔。
之后，在该光阻剂层已移除的区域对该电阻材料层进行选性蚀刻。随后，剥除所残留的光阻剂。
接下来，将有机薄层，例如，聚醯亚胺或环氧树脂(视需要填入玻璃)，施涂至电阻材料侧。该薄层可于进一步的制程保护目前经图样化的电阻材料层，以及自该导电材料层的其它侧边移除时，该电阻材料层的后续支撑区块。
接着，将光阻剂层施涂至该导电箔。利用经图样化的光化辐射成像并显影。接下来，以蚀刻剂对该导电箔进行蚀刻，该蚀刻剂可选择性第对导电箔进行蚀刻，但不会对电阻材料层进行蚀刻。剥除该光阻剂留下电阻器，其可于后续嵌入有机介电材料，例如B-阶介电材料包含，但不限于环氧树脂、玻璃填充物、聚醯亚胺等。
就该制程的变化而言，需注意的是若所使用的蚀刻剂可对该电阻材料层进行选择性蚀刻，而不会对该导电箔进行蚀刻(或仅有部分蚀刻)，则不需要在该导电箔上使用阻剂层。
此处所使用的“蚀刻”一词，不仅表示该项技术中的一般用法(强效的化学溶解或其它移除该层的一材料的方法)，亦可表示物理移除，例如雷射移除或藉由去附着力的移除。有鉴于此并根据本发明的观点，已发现经由CCVD或CACCVD所沉积的电阻材料(例如，经掺合的镍及经掺合的铂)系多孔性的。相信该孔洞应为小孔，该直径典型地为微米或以下，较佳的直径为50奈米或以下(1000纳米＝1μm)。不过，此仍允许液体蚀刻剂透过电阻材料层扩散，在物理方法中，破坏该电阻材料层及该底层间的附着力。例如，当导电箔层为铜，且该电阻料层系经掺杂的铂(例如，铂/二氧化硅)或经掺杂的镍(例如，Ni/PO4)时，可以使用含铜氯化物移除该电阻材料经暴露的部分。该含铜氯化物不溶于铂及镍，但该电阻材料层的多孔性可以允许该含铜氯化物到达底层的铜。溶解一小部份的铜，且经暴露的电阻材料层经物理消融。此物理消融是在该含铜氯化物将底层的铜层蚀刻至一明显范围前发生。
如果以铜为连接材料层，则以使用经氧化的铜箔为佳，该铜箔可由商业上购得。使用氧化铜箔的优点为稀氢氯酸(“HCl”)溶液(例如1/2％)可溶解氧化铜，而不会溶解价数为0的铜。因此，如果电阻材料层为多孔性，则稀HCl溶液可扩散其中，所以HCl可用于消融蚀刻。溶解表面的氧化铜可破坏铜箔与电阻材料层间的附着力。
为了减少加工步骤，使用可嵌入材料的光阻剂，例如固性蚀刻光阻剂(可由Shipley Company，Marlborough，Massachusetts购得)。如果蚀刻剂无或仅部分蚀刻该连接器，该连接器的两面可同时加工。特别是只需嵌入电阻器材料侧的光阻剂而连接器侧的光阻剂则于最后加工步骤时移除。另外，于连接器材料侧所使用的光阻剂可经选择，使其不需像电阻器材料侧般需要特定清除剂来移除光阻剂。由于特定电阻器材料侧侵蚀的故，嵌入的光阻剂会降低耐损失力，当光阻剂移除后，该侧侵蚀材料会进行消融。
为了利用消融技术进行移除工作，通常该光阻材料层必须对蚀刻剂具有充分地多孔性，该蚀刻剂不会溶解光阻材料但会充分侵害下层材料的表面，造成界面间附着力的损失以及于2至5分钟的时间内消融电性连接材料。同时，此等蚀刻剂于蚀刻期间，实质上不会侵害下层材料(例如铜箔)，蚀刻剂本身会造成过量的破坏或丧失机械强度(即减少可操纵性)。
本发明提供一种三层结构，其包括一层绝缘基板，一层经结构化的电阻材料区块(例如依照藉由CCVD的发明所形成的铂/二氧化硅)以及具有第二材料沉积于其上及连接区块(即电极)的结构(例如铜)。较佳为藉由光呈像技术形成薄层电阻材料区块以及电性连接导电区块两者。
该三层结构可藉由光呈像技术于两阶段的一的制程中图案化。于第一制程中，将连接材料层以光阻剂覆盖，该光阻剂藉由光成像技术图案化，且于光阻剂经曝光的区域，连接材料层以及下层的电阻材料层两者皆经蚀刻，例如使用王水而得到具有经图案化的经结构化电阻材料区块(以及经图案化的连接材料区块)。接着，施用第二光阻剂，经光成像及显影。此时，只有经曝光部分的连接材料区块经由蚀刻剂蚀刻，该蚀刻剂可选择性地蚀刻连接层，而不会蚀刻电阻材料区块(即FeCl-3或CuCl2于以铜为连接材料层以及以铂/二氧化硅为电阻材料层的例)。于另一制程中，连接材料层的经曝光部分经蚀刻(例如使用FeCl-3)后，形成图案化的光阻层，再进一步形成光阻层，然后以王水蚀刻电阻材料层的经曝光的区域，而形成电性接触。藉由上述任一制程，利用形成印刷电路中所习知的光成像技术形成分离的薄层电阻器。
而本发明的电阻器可在印刷电路板装置的表面上，于大多数例子中，该电阻器系嵌入多层印刷电路板中，例如，该多层印刷电路板系形成于有机介电基板(例如聚醯亚胺或环氧基板)上，而该电阻器系嵌入附加嵌入的绝缘材料层(例如环氧/纤维玻璃预浸材料)中。
在一具体实施例中，电阻材料的结构实质上系与电阻率的方向平行，即实质上正交于电阻器的电极。“实质上平行”系指包括结构的条状间彼此近乎平行，即此等条状在由电阻材料界定的区域内不相交。第1图说明具有第一电阻材料10的电阻器，该第一电阻材料10具有分隔的肋状物15(即第二电阻材料(较少))以及一对电极20。该肋状物15与电极20垂直(即正交)。电流路径系沿着肋状物15。因此，本发明提供一种具有电阻材料以及一对电极的电阻器，各个电极系置于电阻材料的相对端，该电阻材料具有多层实质上置于与电极对正交的结构。
在第二具体实施例中，该电阻材料上的结构实质上系与电阻率的方向呈正交，即基本上与电阻器的电极平行。第二图说明具有第一电阻材料30的电阻器，该第一电阻材料30具有分隔的肋状物35(即第二电阻材料(较少))以及一对电极40。该肋状物35与电极平行。电流路径为一个电极流向另一个电极，即横向穿过较高及较低(肋状物35)电阻率的区域。因此，本发明提供一种具有电阻材料以及一对电极的电阻器，各个电极系置于电阻材料的相对端，该电阻材料具有多层实质上置于与电极对平行的结构。
图3说明一种具有不连续分隔的肋状物45于第一电阻材料50上的电阻材料。该肋状物45的长度a、宽度b、相邻两行的肋状物间的距离c以及头至尾的距离d，且该肋状物具有比第一电阻材料50较低的电阻率。长度a的范围为20至40密尔、宽度b的范围为1至4密尔、距离c的范围为3至5密尔以及头至尾的距离d的范围为8至12密尔。
为了允许该电阻器的配置不受限制(不必考量该片状物上的剥离位置)，该结构的最大宽度应不大于电阻器最小预期尺寸的一半。除了能够制造该结构的尺寸限制，该结构的宽度并没有最小限制。此种电阻器设计成构成对结构宽度(例如，条状)的整数。例如，电阻器材料宽度为20、40、60mils等，第二电阻材料的条状宽度选择为10mil，且各条的间具有10mil的空间。熟悉该项技术者应了解，该结构不需具有等宽的空间。该结构的宽度可大于、等于或小于该结构间的空间。
就标准化的嵌入材料而言，该电阻器的最终值系由该材料的片状电阻率所多重化的电阻器的深宽比所决定。典型地，本发明电阻其在第一方向的电阻率系自1至100,000Ω，优选为100至100,000Ω，更优选为25至100,000Ω，又更优选为100至100,000Ω。基本正交于该第一方向的第二方向的电阻率，一般大于第一方向所测得的电阻率。典型地，本发明电阻器在第一方向所具的电阻率大于或等于其正交方向所测得的电阻率的2倍。优选，该第一方向的电阻率系大于或等于该第二方向的电阻率的5倍，更优选为大于等于10倍，又更优选为大于等于20倍，再更优选为大于等于50倍，且特优选为大于等于100倍。例如，该片状电阻率在X轴为每平方英时100Ω且在Y轴为每平方英时10,000Ω，所产生的电阻器依该轴的方向分别为100Ω或10,000Ω。
含有包含本发明经结构化电阻材料的电阻器可用于制造电子装置，特别是作为嵌入介电材料的电阻器。因此，本发明提供一种包含电阻器的电子装置，该电阻器在第一方向具有第一电阻率，且在第二方向具有第二电阻率，其中该第二方向基本正交于该第一方向，以及该第一电阻率大于或等于该第二电阻率的两倍。
特别是，本发明电阻器适合在印刷线路板的制造嵌入介电材料中。因此，本发明亦提供一种包含印刷线路板的电子装置，该印刷线路板包含一电阻器，该电阻器所具的电阻材料在第一方向具有第一电阻率，且在第二方向具有第二电阻率，其中该第二方向基本正交于该第一方向，以及该第一电阻率大于或等于该第二电阻率的两倍。本发明亦提供一种包含电阻器的电子装置，该电阻器包含一对电极及沉积于该第一电阻材料层上的多种结构，该结构包含第二电阻材料，其中，该电阻材料在第一方向具有第一电阻率，且在第二方向具有第二电阻率，该第二方向基本正交于该第一方向本发明提供一种改变电阻材料层的电阻率的方法，包括下列步骤在正交于该电阻率方向的方向上，对该电阻材料进行结构化。此种结构化系藉由在该电阻材料层上沉积第二电阻料层而达成。如上所述，该第二电阻材料系以肋状、条状、线状、棒状及列状等形式沉积于电阻材料层上。
下列实施例是进一步从不同观点说明本发明，其并非用以限制本发明的范畴。
实施例2重复实施例1的步骤，使用深宽比为1∶1、1∶10及10∶1的低电阻率材料(亦即，结构)。使用已知的技术测量每个样品在X方向(平行于结构)及Y方向(正交于结构)的电阻。数据列于下表中。
权利要求
1.一种电阻器，具有电阻材料及一对配置于该电阻材料相对两端的电极，该电阻材料具有多种结构，其配置为基本上平行于或基本上正交于该对电极。
2.如权利要求1的电阻器，其中，该结构为平行配置于该对电极。
3.如权利要求1的电阻器，其中，该结构为垂直配置于该对电极。
4.如权利要求1至3中任一项的电阻器，其中，该结构为选自肋状、条状、线状、棒状以及列状所构成的组群。
5.如权利要求1至4中任一项的电阻器，其中，该电极包括选自铜、金、银、镍、锡、铂、铅、铝、及其混合物以及合金所构成的组群的金属。
6.一种印刷线路板，其包括如权利要求1至5中任一项的电阻器。
7.一种电阻材料，其具有第一电阻材料层及配置于该第一电阻材料层的结构，该结构包括第二电阻材料，其中，该电阻材料在第一方向具有第一电阻率且在第二方向具有第二电阻率，其中，该第二方向基本上正交于该第一方向。
8.一种包括电阻器的印刷线路板，该电阻器包括一对电极以及如权利要求7的电阻材料。
9.一种电子装置，其包括如权利要求6或8的印刷线路板。
10.一种改变电阻材料层的电阻率的方法，其包括下列步骤在电阻率的方向或正交于电阻率的方向建造该电阻材料。
全文摘要
本发明提供一种具有与轴相关的电阻率的电阻材料。此种电阻材料在第一方向上具有电阻率,并在正交方向上具有不同的电阻率。此种电阻材料特别适合用作为嵌入印刷线路板的电阻器。
文档编号H01C7/00GK1387199SQ0211975
公开日2002年12月25日 申请日期2002年5月17日 优先权日2001年5月17日
发明者D·D·申克, J·谢麦纳尔 申请人:希普列公司