JPH01165195A - ハイブリッドｉｃ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、厚膜導体回路を形成した基板に、ＩＣやチ
ップコンデンサなどの電子回路部品を実装しかつその全
体に樹脂コーティング？施して樹脂被覆層を形成したハ
ブリッドＩＣに関し、特にその樹脂被覆層の構成に関す
るものである。

従来の技術 周知のようにハイブリッドＩＣは、アルミナやＳｉＣあ
るいはホーローなどからなる基板に、厚膜導体回路を形
成し、さらにＩＣやチップコンデンサなどの電子回路部
品をはんだによって取付けたものであるが、耐湿性やｉ
４衝撃性などの信頼性を高めるために、全体を樹脂でコ
ーティングして封止するのが通常ある。このコーティン
グ用の樹脂としては、アクリル系、エポキシ系、シリコ
ーン系、フェノール系、ポリブタジェン系、ウレタン系
などの各種の樹脂が知られているが、ハイブリッドＩＣ
用の樹脂としては低応力であることや防水および耐湿性
に優れていることなどの特性が要求され、そのため低応
力であるとの観点から前記の樹脂のうちシリコーン系樹
脂が優れている。シリコーン樹脂で被覆したハイブリッ
トＩＣの例が、例えば特開昭６２−４３９２号公報に記
載されている。

シリコーン樹脂で被覆する場合、該樹脂は熱硬化性であ
って、通常、浸漬法によってコーティングが行なわれて
いる。その例を簡単に説明すると、第４図および第５図
に示すように、厚膜導体回路１を形成した基板２にチッ
プ部品やＤＩＰ型ＩＣ４等の電子回路部品３をはんだ４
によって実装してなる半完成のハイブリッドＩＣ５を、
槽６内のシリコーン樹脂液７に浸漬し、その結果付者し
たシリコーン樹脂８を硬化温度（８０〜１５０℃）に加
熱して乾燥硬化させる方法である。なお第５図において
９は文字・記号等をマーキングしたインキである。

発明が解決すべき問題点 前述のようにシリコーン系樹脂をハイブリッドＩＣのコ
ーティング用樹脂として用いる場合、耐久性の点からは
硬化後の樹脂の硬度が低い方が望ましいとされている。

これは、樹脂被覆層の硬度が低いほど熱応力が小さくな
り、温度変化の大きな使用条件下では耐久性の点から優
れているからである。

すなわち、コーティング樹脂とハイブリッドＩＣの基板
の間に発生する熱応力は次のように計算される。

熱応力＝　（樹脂の弾性率）×（（樹脂の熱膨張率）−
（アルミナ基板の熱膨張率））×（温度変化） ここで、市場に流通しているシリコーン系樹脂の熱膨張
率はほとんど差がなく、またアルミナ基板の熱膨張率も
一定であるから、シリコーン系樹脂でコーティングした
場合の温度変化による熱応力を小さくするためには、樹
脂の弾性率を小さくする必要がある。そして一般に樹脂
の弾性率と硬度との間には相関関係があるから、樹脂の
硬度をできる限り小さくすることが熱応力を小さくして
耐久性を向上させる手段となるのである。

このように耐久性の点からは硬度の小さい樹脂、すなわ
ち軟質な樹脂でコーティングすることが有利であるが、
軟質な樹脂をコーティング樹脂層として用いた場合、次
の（１）〜（３）に記すような問題が生じる。

（１）外部から加わる衝撃、特に突起物が当った場合の
衝撃は、コーティング樹脂が軟質であれば直接内部のハ
イブリッドＩＣに伝わり、内部に実装されている回路素
子を破壊あるいは損傷させるおそれがある。（２）コー
テイング後のハイブリッドＩＣを自動実装機（インサー
トマシン）によりプリント基板上に実装する場合、ハイ
ブリッドＩＣのコーティング樹脂が柔らか過ぎて機械で
把持しにくく、また無理に把持しようとすれば前記同様
に内部の回路素子を破壊もしくは損傷させるおそれがあ
る。（３）コーチインク後の樹脂表面には、品名、品番
、ロフト番号、製造年・月日などの文字・記号をスクリ
ーン印刷法あるいはスタンピング法によりマーキング（
捺印）するのが通常であるが、この場合樹脂が柔らか過
ぎれば、マーキングが困難となる。具体的には、ＪＩＳ
　　Ｋ６３０１に規定されたスプリング硬さＨｓ　　（
ＪＩＳ　　Ａ）にして、＠ｓ４０以下の軟質な樹脂では
これらの問題（１）〜（３）が生じ易くなる。

このように、熱応力による耐久性の点からはコーティン
グ樹脂の硬度が低いことが望ましく、これに対し前記（
１）〜（３）の点からは逆に樹脂の硬度が高いことが望
ましいから、両者は樹脂の硬度の要求について相矛盾し
ているのが実情である。

そこで従来ハイブリッドＩＣ上へのシリコーン樹脂コー
ティングにおいては、やむを得ず、熱応力と前記（１）
〜（３）の両者について大きな問題が発生しない程度の
硬度、例えば）（３３０〜６０程度の樹脂で妥協せざる
を得なかったのである。そしてこのように妥協させてい
る関係上、逆に熱応力の点と前記（１）〜（３）のいず
れにおいても、充分に満足させることができなかったの
が実情である。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、熱
応力を充分に小さくして耐久性を高めると同時に、前記
（１）〜（３）の問題の発生を確実に防止して、マーキ
ング性、耐衝撃性、自動実装性を充分に高めたハイブリ
ッドＩＣを提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明のハイブリッドＩＣは、厚膜回路を形成した基
板に電子回路部品を実装したハイブリッドＩＣの表面全
体が硬度の低い第１樹脂層によって被覆され、さらにそ
の第１樹脂層の全体を覆うように硬度の高い第２樹脂層
が被覆されていることを特徴とするものである。

作　　　用 この発明のハイブリッドＩＣにおいては、内部の基板に
直接接している第１層樹脂としては、硬度の低い樹脂を
用いることから、熱応力を充分に小さくして、温度変化
に対する耐久性を充分に高めることができる。すなわち
、樹脂コーティングを施したハイブリッドＩＣにおける
熱応力は、樹脂とアルミナ基板との界面において両者の
熱膨張率の差によって生じるが、アルミナ基板に直接接
する第１樹脂層の硬度は低く、したがってその弾性率も
低いから、既に示した式から明らかなように熱応力を小
さくすることができる。

一方、外部に露呈する第２樹脂層としては硬度の高い樹
脂が用いられているから、内部の回路素子を充分に保護
する役割を果たし、外部からの衝撃により内部の回路素
子を破損あるいは損傷させたりすることを確実に防止で
き、また文字・記号のマーキングも容易となり、さらに
自動実装機を用いる場合も把持が容易でかつ内部の回路
素子を損傷、破壊させたりすることを確実に防止できる
。

このように、この発明のハイブリッドＩＣは、コーティ
ング樹脂層を２層構造とし、しかも２層の樹脂層の硬度
を異ならしめて、内側の第１層は低硬度、外側の第２層
は高硬度とすることによって、熱応力を充分に小さくす
ると同時に、ｋ４衝撃性、マーキング性、自動実装性を
充分に高めることが可能となったのである。

実施例 以下にこの発明の実施例をより具体的に説明する。

第１図〜第３図はこの発明のハイブリッドＩＣを製造す
るにあたって樹脂コーティングを施す状況の一例を段階
的に示すものである。

第１図は、樹脂コーティングを施Ｊ前の状態の半完成品
のハイブリッドＩＣ２０を示し、そのハイブリッドＩＣ
２０は、アルミナ等からなるセラミック基板２１上に厚
膜回路として厚膜導体回路パターン２２と抵抗体パター
ン２３とが形成され、かつその上にＤＩＰ型ＩＣやその
他のチップ部品からなる電子回路部品２４が実装されて
、図示しないはんだによって取付けられている。

第２図は前述のハイブリッドＩＣ２０の全面に、熱硬化
性樹脂のコーティング層として、第１樹脂層２５を被覆
した状態を示す。この第１樹脂層２５の熱硬化性樹脂ど
しては、硬化後の硬度の低いもの、具体的には好ましく
は硬化後の硬度Ｈｓが２５以下のものを用いる。このよ
うな第１樹脂層２５を被覆するにあたっては、前述のハ
イブリッドＩＣ２０を熱硬化性樹脂の樹脂液中に浸漬し
て引上げることにより全体にその樹脂液を付着させ、そ
の後、樹脂の硬化温度より低い温度（例えば５０〜８０
℃）で３０分〜１時間程度乾燥させ、指触乾燥状態とす
れば良い。すなわち、第１樹脂層２５のみを形成した状
態では樹脂の完全硬化まで至らせない。

第３図は、上述のようにして形成した第１樹脂層２５の
上に、別の熱硬化性樹脂からなる第２樹脂層２６を被覆
した状態を示す。この第２樹脂層２６の熱硬化性樹脂と
しては、硬化後の硬度の高いもの、具体的には、好まし
くは硬化後の硬さＨ８が４０以上でかつ第１樹脂層２５
の硬化後の硬さとの差が１−１ｓで２０以上あるものを
用いる。このような第２樹脂層２６を形成するにあたっ
ては、前述のように第１樹脂層２５を形成した後のハイ
ブリッドＩＣを第２樹脂層用の樹脂液中に浸漬して引上
げることにより第１樹脂層２５の外側全体に樹脂液を付
着させ、その後第１樹脂層２５の樹脂、第２樹脂喘２６
の樹脂のいずれの硬化温度よりも高い温度、例えば１２
０〜１５０°ＣでＩＲ間程度加熱して、各層２５．２６
の樹脂を同時に完全硬化させれば良い。このようにして
第１樹脂層２５、第２樹脂層２６の両層が硬化したこの
発明のハイブリッドｔＣが得られる。

ここで、上述のように第１樹脂層２５を形成しただけの
段階では第１樹脂層２５を完全硬化には至らせずに指触
乾燥状態にとどめ、その後第２樹脂層２６を形成した後
に、両樹脂層２５．２６を同時に硬化させることによっ
て、両樹脂層間の富者性が良好で両樹脂層間の層間剥離
のおそれのないハイブリッドＩＣを得ることができる。

次にこの光明のハイブリッドＩＣを実際に製造した例お
よびその調査結果を記す。

第１樹脂層２５の樹脂としては、熱硬化性シリコーン樹
脂であって硬化後の硬度がＨｓ＝２３のものを用い、第
２樹脂層２６の樹脂としては、熱硬化性シリコーン樹脂
であって硬化後の硬度がｌ−１ｓ＝４８のものを用いた
。そして樹脂コーティング前のハイブリッドｔＣを第１
樹脂層用の樹脂液中に浸漬して引上げ、続いて７０℃で
１時間乾燥させて指触乾燥状態とし、次いで第２樹脂層
用の樹脂液中に浸漬して引上げ、再び７０℃で１時間乾
燥させて、第２層も指触乾燥状態とした。次いで全体を
１５０　”Ｃで１時間加熱し、第１樹脂層２５および第
２樹脂層２６の両者を完全に硬化させた。

このようにして青られたハイブリッドＩＣの断面を観察
した結果、第１樹脂層２５と第２樹脂層２６は合計で平
均膜厚０．５ｍｍとなっており、信頼性の上から求めら
れる膜厚を達成していることが確認された。また第１樹
脂層２５と第２樹脂層２６は一体化して硬化しており、
両層の間には隙間の発生が全く認められなかった。

さらに、ハイブリッドＩＣの表面、すなわち第２樹脂層
の表側から硬度を測定したところ、Ｈ３＝４０を越える
高硬度が確保されていることが確認された。したがって
、得られたハイブリッドＩＣは、下層（第１樹脂層）と
して）（ｓ＝２３の軟質なものを用いて熱応力を充分に
小さくし、しかも外側の表面硬さは充分に硬くして良好
なマーキング性、耐衝撃性、自動実装性が得られている
ことが明らかである。

発明の効果 この発明のハイブリッドＩＣによれば、コーティング樹
脂層を２層Ｍ造とし、内側の第１樹脂層として硬度の低
い樹脂を用いることにより熱応力を小さくして耐久性を
高めると同時に、外側の第２樹脂層として硬度の高い樹
脂を用いることによりｒＩ４衝撃性、マーキング性、自
動実装性を充分に確保することが可能となった。すなわ
ち、従来のハイブリッドＩＣでは、熱応力を小さくする
要求と、ｒＩ４衝撃性、マーキング性、自動実装性を高
める要求とが、コーティング樹脂の硬度の点から相反す
るために両者の妥協点の硬さの樹脂を用いざるを得なか
ったのに対し、この発明のハイブリッドＩＣでは、樹脂
層を２層構造として各樹脂層にそれぞれの要求特性に応
じた最適の硬度の樹脂を使用することによって、両者の
要求をともに充分に満足させることが可能となったので
ある。

なおこの発明のハイブリッドＩＣの製造にあたっては、
従来の装置、設備をそのまま使用することができ、また
その手順にも大幅な変更を加えることがないから、特に
大幅なコスト上昇を招くおそれはない。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図まではこの発明のハイブリッドＩＧを
製造するにあたって樹脂コーティングを施す工程の一例
を段階的に示すものであって、第１図は樹脂コーティン
グ前の状態の一例を示す断面図、第２図は第１樹脂層を
形成した状態の一例を示す断面図、第３図は第２樹脂層
を形成した状態の一例、すなわちこの発明のハイブリッ
ドＩＣの一例を示す断面図である。第４図は従来のハイ
ブリッドＩＣにおける樹脂コーティングの手順を示す略
解図、第５図は従来のハイブリッドＩＣの一例を示す断
面図である。 ２１・・・セラミック基板、　２２・・・厚膜導体回路
パターン、　２３・・・抵抗体パターン、　２４・・・
電子回路部品、　２５・・・第１樹脂層、　２６・・・
第２樹脂層。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　登　１）武　久 （ばか１名） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　厚膜回路を形成した基板に電子回路部品を実装したハ
   イブリッドＩＣの表面全体が硬度の低い第１樹脂層によ
   つて被覆され、さらにその第１樹脂層の全体を覆うよう
   に硬度の高い第２樹脂層が被覆されていることを特徴と
   するハイブリッドＩＣ。