JPH04348594A - 多層混成集積回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多層混成集積回路、特に
印刷抵抗体を用いた多層化する混成集積回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の混成集積回路に於いて、導電路の
多層化については数多く実施されている。しかしながら
、抵抗体の多層化については実現されていない。これは
混成集積回路に用いるメタルグレーズ抵抗やエポキシ樹
脂ベースのカーボン印刷抵抗は多層化すると樹脂絶縁膜
と反応して相溶しペースト組成が失なわれ抵抗値が制御
できなくなるためである。またカーボン印刷抵抗は２層
目の抵抗体の焼成時にその抵抗値が大幅に変動する欠点
があるためである。

【０００３】本出願人は斯上の問題を解決するために第
１層目の抵抗体をエポキシ変性した熱硬化性ポリイミド
樹脂ベースのカーボンレジン印刷抵抗ペーストによる印
刷抵抗体で形成することにより上記の問題を解決した（
特開昭６０−１８５８号公報参照）。

【０００４】ところで、印刷抵抗体以外のチップ抵抗を
用いて多層混成集積回路を形成する場合、チップ抵抗が
比較的大きい部品であるため、図４に示す如く、チップ
抵抗（２１）を上層の導電路（２２）上に搭載するかあ
るいは図５に示す如く、１層目の導電路（２３）と２層
目の導電路（２２）とを絶縁する絶縁樹脂層（２４）に
窓（２５）を設けて多層混成集積回路を形成する必要が
ある。尚、（３０）は基板、（３１）はパワー半導体素
子である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来構造では
以下の問題点を有している。

【０００６】先ず、図４に示した構造では、上層の導電
路が銅等のメッキにより形成されたときメッキ導体と絶
縁樹脂層とのピール強度が弱いためチップ抵抗を半田付
けする工程時にメッキ半導体と樹脂層界面が剥れるとい
う問題がある。

【０００７】次に図５に示した構造では、１層目の導電
路に形成するために絶縁樹脂層に複数の窓を形成しなけ
ればならず、１層目および上層の導電路パターン設計に
制約があるのと同時に多層構造にもかかわらず高密度実
装という点では大きな問題である。

【０００８】かかる問題はチップ抵抗特有の問題であり
、従来例で述べたように第１層目の導電路に印刷抵抗体
を形成すれば上記問題は発生しない。しかしながら、従
来例（特開昭６０−１８５８号）の如く、印刷抵抗体を
１層目の導電路に形成し絶縁樹脂層を介して上層の導電
路を形成した場合は新たな問題が発生する。即ち、絶縁
樹脂層の膨張係数αと金属ベース基板の膨張係数αとが
著しく異なるために高温長時間保存試験後、室温に放置
すると温度変化によって印刷抵抗体自体が硬化収縮して
初期設定した抵抗値をマイナスに変化させ精度が要求さ
れる部分においては使用できないという問題がある。

【０００９】また、印刷抵抗体は負のＴＣＲを有してい
るため混成集積回路上に搭載したときには、ＴＣＲの変
化率を低くすることが望まれる。例えば、２０ＫΩの抵
抗体のＴＣＲは約−９００ｐｐｍ／℃であるが、この抵
抗体をアルミニウム基板上に搭載すると基板の膨張係数
αが２３×１０−６／℃、抵抗体の膨張係数αが１２×
１０−６／℃であるため、基板が温度変化によって引張
られたとき抵抗体自体も引張られる。その結果、抵抗体
は引張られるものの抵抗値自体はプラスに変化するため
、抵抗体のＴＣＲは−２８０ｐｐｍ／℃まで小さくなる
。しかし、精度が要求される抵抗体を考えると、ＴＣＲ
を最小限に小さくすることが望ましい中、従来構造では
上記した約−２８０ｐｐｍ程度にしか抑制できないとい
う課題が残る。

【００１０】上述した問題は金属基板、特にアルミニウ
ム基板をベースとした集積回路特有の問題であり、プリ
ント基板等の他の基板をベースとした集積回路では問題
にならない。何故なら、そのようなベース基板であって
はチップ部品あるいは印刷抵抗体の膨張係数αと基板の
膨張係数αの差による上述した問題が発生しないからで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題に
鑑みて為されたものであり、少なくとも基板上に第１の
導電路、絶縁樹脂層、第２の導電路と順次積層形成され
、前記第１および第２の導電路に複数の回路素子が接続
された多層混成集積回路において、前記絶縁樹脂層の熱
膨張係数αを前記基板の熱膨張係数αと近似させ前記基
板と絶縁樹脂層間に印刷抵抗体を設けたことを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】このように本発明に依れば、多層混成集積回路
に形成される印刷抵抗体を基板のαと近似させたαを有
する絶縁樹脂とその基板間に設けることにより、印刷抵
抗体のＴＣＲを小さく設定でき且つ高温保存による変化
の改善された印刷抵抗体を有する多層混成集積回路が実
現可能となる。

【００１３】

【実施例】以下に図１に示した実施例に基づいて本発明
を説明する。

【００１４】本発明の多層混成集積回路は図１に示す如
く、混成集積回路基板（１）と、基板（１）上に絶縁樹
脂層（２）を介して形成された第１の導電路（３）と、
第１の導電路（３）上にαを基板のαと近似するように
設定された第１の絶縁樹脂層（４）を介して形成された
第２の導電路（５）と、第１の絶縁樹脂層（４）と基板
（１）間に形成された印刷抵抗体（６）とから構成され
る。

【００１５】混成集積回路基板（１）としてはアルミニ
ウム基板表面をアルマイト処理したものあるいはアルミ
ニウム基板表面にＡｌ２Ｏ３を混入した絶縁樹脂（２）
を塗布したものを用い、良好な放熱特性を得ている。斯
る基板（１）上には銅箔を貼着し、所望の形状にエッチ
ングして第１の導電路（３）が形成される。第１の導電
路（３）は表面の酸化を防止するためにニッケルメッキ
を施している。また抵抗体（６）を形成する予定の第１
の電路路（３）端には銀ペースト等の導電ペースト層（
７）がスクリーン印刷により付着されている。なお導電
ペースト層（７）は抵抗体（６）と第１の導電路（３）
とのオーミック接触をとるためのものである。

【００１６】上記したように第１の導電路（３）間には
印刷抵抗体（６）が形成される。本実施例ではエポキシ
樹脂ベースのカーボンレジン印刷抵抗ペーストが用いら
れ、例えば、エポキシ樹脂１００、カーボン８、無機フ
ィラー３０〜１００、有機溶剤１００の組成で形成され
、周知のスクリーン印刷により第１の導電路（３）間に
付着し約２００℃数時間の焼成工程で印刷抵抗体（６）
が形成される。

【００１７】第１の導電路（３）上には絶縁層を介して
第２の導電路（５）が形成されるが、印刷抵抗体（６）
は図１から明らかな如く、第１の導電路（３）間にのみ
形成される。何故なら、第１の導電路（３）と第２の導
電路（５）とを絶縁する第１の絶縁樹脂層（４）の熱膨
張係数αを基板（１）の膨張係数αと近似させ、印刷抵
抗体（６）の抵抗値変化を抑制するためである。

【００１８】第１の絶縁樹脂層（４）としては、例えば
エポキシ樹脂の固形分１００に対して７０〜８０重量比
％のフィラー（硫酸バリウム・シリカ）を混入させ第１
の絶縁樹脂層（４）のαが基板（１）のαである２３×
１０−６／℃に近似するようにフィラー重量比を調整す
る。エポキシ樹脂に上記したフィラーを混入することで
絶縁樹脂層のαを６７６×１０−６／℃から約５６×１
０−６／℃に設定できる。

【００１９】第１の導電路（３）上に第２の導電路（４
）をαの調整された第１の絶縁樹脂層（４）を介して形
成する場合、第１の絶縁樹脂層（４）の層厚が約３５〜
４５μと比較的薄いときは第２の導電路（４）を形成す
る銅箔と接着剤を介して予じめ一体化させて第１の導電
路（３）上に貼着することができ、第１の絶縁樹脂層（
４）の層厚が約４５〜７０μのときはＢステージ状態で
第１の絶縁樹脂層（４）を第１の導電路（３）上に付着
し銅箔を貼着する。

【００２０】第２の導電路（５）上には印刷抵抗体以外
の半導体チップ（８）、チップ部品（９）等の回路素子
が搭載される。尚、パワー素子を搭載する場合には従来
の如く、窓を設けて第１の導電路上に直接搭載すれば放
熱的に有利であることはいうまでもない。また図示され
ないが第１の導電路（３）と第２の導電路（５）はスル
ーホール孔あるいはワイヤ線によって夫々導通接続され
ている。

【００２１】図２は２０ＫΩの印刷抵抗体を基板のαと
近似したαを有する第１の絶縁樹脂層と基板間に形成し
たものと従来の絶縁樹脂層と基板間に形成したときの温
度変化による抵抗変化率を示す特性図であり、図３は高
温保存抵抗変化率を示す特性図である。測定条件として
高温保存抵抗変化特性では常温１２５℃で１０００時間
における抵抗変化率を測定したものである。尚、抵抗体
は本実施例で用いられるアルミニウム基板上に形成して
測定したものである。

【００２２】図２及び図３においてＡは、膨張係数αを
基板の膨張係数αと近似させた絶縁樹脂層と基板間に抵
抗を形成したものであり、Ｂは従来の絶縁樹脂層と基板
間に抵抗を形成したものである。図２及び図３から明ら
かな如く、ＴＣＲにおいてはＡの方はＢよりも若干では
あるが抵抗値が変化しないことが明確であり、また、高
温保存試験後においては、従来より改善されることは明
確である。

【００２３】何故なら、印刷抵抗体が高温保存状態にお
かれた場合、樹脂の硬化収縮がさらに進み抵抗値を低下
される動きを生じる。本発明の第１の絶縁樹脂層はエポ
キシ当量計算された速硬化性の硬化剤を用いる為、高温
保存において硬化収縮が少ない。従って抵抗体の硬化収
縮を阻害する働きを示す為、抵抗値の低下を防るためで
ある。

【００２４】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に依れば、
多層混成集積回路に形成される印刷抵抗体を基板のαと
近似させたαを有する絶縁樹脂と基板間に設けることに
より、印刷抵抗体のＴＣＲを小さく設定でき且つ高温保
存による変化の少ない印刷抵抗体を形成することができ
る。その結果、信頼性の優れた印刷抵抗体を有する多層
混成集積回路を実現することができる。

【００２５】また、本発明では印刷抵抗体を第１の導電
路間にのみ形成することが可能となり、１層および２層
目の実装スペースを有効使用できるため実装密度の効率
の優れた多層混成集積回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の多層混成集積回路を説明する断
面図である。

【図２】図２は印刷抵抗体の温度変化による抵抗変化率
を示す特性図である。

【図３】図３は印刷抵抗体の高温保存による抵抗変化率
を示す特性図である。

【図４】図４は従来の多層混成集積回路を示す断面図で
ある。

【図５】図５は従来の多層混成集積回路を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

（１）　　　　　　　　混成集積回路基板（２）　　　
　　　　　絶縁樹脂層 （３）　　　　　　　　第１の導電路 （４）　　　　　　　　第１の絶縁樹脂層（５）　　　
　　　　　第２の導電路 （６）　　　　　　　　印刷抵抗体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも基板上に第１の導電路、絶
   縁樹脂層、第２の導電路と順次積層形成され、前記第１
   および第２の導電路に複数の回路素子が接続された多層
   混成集積回路において、前記絶縁樹脂層の熱膨張係数α
   を前記基板の熱膨張係数αと近似させ前記基板と絶縁樹
   脂層間に印刷抵抗体を設けたことを特徴とする多層混成
   集積回路。
2. 【請求項２】　　前記印刷抵抗体は前記第１の導電路間
   に形成されたことを特徴とする請求項１記載の多層混成
   集積回路。
3. 【請求項３】　　前記第１の導電路の所定の導電路間に
   全ての印刷抵抗体を配置したことを特徴とする請求項１
   記載の多層混成集積回路。
4. 【請求項４】　　前記第２の導電路上にのみ複数の半導
   体素子およびチップ部品を搭載接続したことを特徴とす
   る請求項１記載の多層混成集積回路。
5. 【請求項５】　　前記印刷抵抗体はカーボンレジン印刷
   抵抗ペーストを用いたことを特徴とする請求項１記載の
   多層混成集積回路。