JPH06101623B2 - 集積回路装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多層構造を成した集積回路装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

多層構造を成した従来の集積回路装置は、第２図の断面
図に示すように、アルミナ基板20上に下層導体21を形成
し、その上に層間絶縁膜22を介して上層導体23を形成
し、さらにこの上層導体23に電気接続するようにして抵
抗体24を形成して、それらの表面を保護ガラス25にて保
護する構成になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような構造の集積回路装置を実際に
試作してみると、上層導体23と抵抗体24との境界付近に
おける保護ガラス25の表面にクラック26が発生すること
があり、このクラック26が抵抗体24内部にまで進行する
と、抵抗体24の抵抗値が１〜30％変動してしまうという
問題が生ずる事が明らかとなった。

そして、上記の問題点について本願発明者達が実験を行
い考察した結果、従来技術においては下層導体21が基板
面積を小さくする為に、縦横無尽に配線されており、第
２図に示すように抵抗体24と電気接続する部分の上層導
体23の下に下層導体21が配置する場合には、その部分上
の保護ガラス25にクラック26が発生しており、そして、
このクラック26は保護ガラス25の焼成時に膨張した下層
導体21および上層導体23が冷却時に収縮し、上層導体23
と抵抗体24との境界付近に引張応力を残留させているこ
とに起因し、それが上層導体23の下に下層導体21が配置
する場合には、下層導体21の収縮による引張応力の影響
が大となり、延いてはクラックの発生に至っているとい
う事を明らかにする事ができた。

すなわち、上層導体23又は下層導体21が収縮すると、上
層導体23上に形成されている保護ガラス25（第２図にお
いて、クラック26を境とした保護ガラス25の右部分）は
第２図中右方向の引張応力が作用されるが、第２図のよ
うに、上層導体23のパターン周縁部の真下に下層導体21
のパターン周縁部が形成されている場合には、両導体の
収縮による右方向の引張応力の作用が、保護ガラス25の
クラック26発生部分に集中する、すなわち、保護ガラス
25のクラック26発生部分において、上層導体23の収縮に
よる右方向の引張応力の作用と下層導体21の収縮による
右方向の引張応力の作用が相乗され、保護ガラス25にク
ラック26が発生することが明らかになった。

本発明は、このような事実の発見に基づき成されたもの
であり、上層導体と下層導体との位置関係を適切に設定
することにより、保護ガラスのクラック発生を防止する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の集積回路装置
は、絶縁性基板と、 この絶縁性基板上に所定パターンにて形成された下層導
体と、 前記絶縁性基板および前記下層導体上に形成された層間
絶縁膜と、 この層間絶縁膜上に所定パターンにて形成された上層導
体と、 この上層導体に一部電気接続するように形成された抵抗
体と、 前記層間絶縁膜、前記上層導体、および前記抵抗体の表
面上に形成された保護ガラスとを備え、前記上層導体の
パターンと前記下層導体のパターンとが前記上層導体と
前記抵抗体との接続部近傍で前記層間絶縁膜を介して重
なり合い、該上層導体のパターンの周縁部のうち前記抵
抗体と電気接続する部分における接続縁と、前記下層導
体のパターンの周縁部とが平行であり、かつ前記重なり
合う部分が膨張・収縮する際に両導体のパターンが保護
ガラスに作用する応力が同方向となっているものにおい
て、該接続縁と前記下層導体のパターンの周縁部との間
には、前記絶縁性基板の基板面と平行方向において少な
くとも300μｍのずれ量が設定されている事を特徴とし
ている。

〔作用〕

保護ガラスの焼成・冷却工程にて上・下層導体が膨張・
収縮を行い、それにより引張応力が残留するようになる
が、下層導体の抵抗体に最も近接位置となる、そのパタ
ーン周縁部は、上層導体と抵抗体との電気接続部分より
距離が隔てられるので、下層導体の膨張・収縮による引
張応力の影響が低減され、クラックが発生するまでには
至らなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例を用いて説明する。

第１図（ａ）は、本発明の第１実施例の集積回路装置の
断面図であり、この図は第１図（ｂ）の平面図における
Ａ−Ａ線断面をあらわしている。第１図において、１は
アルミナ基板、窒化アルミ基板等の絶縁性基板であり、
この絶縁性基板１上には、所定パターンのAg,Auあるい
はCu等の導体による膜厚７〜15μｍの下層導体２が形成
される。絶縁性基板１と下層導体２の上には、結晶質あ
るいは非晶質のガラスより成る膜厚40〜100μｍの層間
絶縁膜３が形成され、この層間絶縁膜３上には垂直方向
において下層導体２に一部重なるようにして所定パター
ンの導体による膜厚７〜18μｍの上層導体４が形成さ
れ、さらに、この上層導体４に一部電気接続するように
酸化ルテニウム（RuO₂）等より成る膜厚７〜40μｍの抵
抗体５が形成される。そして、これら層間絶縁体３、上
層導体４および抵抗体５等の表面を、例えばほうけい酸
鉛を主成分とする非結晶系ガラス等のガラスあるいはセ
ラミックスより成る保護ガラス６を膜厚５〜15μｍにて
覆う構成となっている。

このような構成の集積回路装置は、例えば厚膜方法によ
り形成されるものであり、以下にその工程を説明する。
まず、絶縁性基板１上の所定領域にAg,AuあるいはCu等
の導体ペーストを印刷し、その後焼成して下層導体２を
形成する。そして、その上からガラスペーストを印刷
し、その後焼成する工程を、例えば三層分程繰り返して
層間絶縁膜３を形成する。そして、層間絶縁膜３上に前
記下層導体の製造工程と同様にして、上層導体４を形成
し、引続きこの上層導体４に一部接触するようにして抵
抗体５を印刷し、その後焼成する。そして最後に、保護
ガラス６を印刷し、その後焼成することにより、本実施
例の集積回路装置を製造する。尚、下層導体２、層間絶
縁体３、上層導体４および抵抗体５の焼成温度は約850
〜900℃であり、保護ガラス６の焼成温度は約450〜600
℃である。又、言うまでもなく、これらの多層構造は、
厚膜方法の他にグリーンシート法等によっても製造する
事ができる。

本実施例の集積回路装置において、上層導体４のパター
ンの辺のうち、抵抗体５と電気接続する部分における辺
4aと、下層導体２のパターンの辺のうち抵抗体５に最も
近接する辺2aとの間には、平面方向において300μｍ以
上のずれ量ｄを設定しており、このように上層導体４と
下層導体２との位置関係を適切に設定することにより、
次のような作用・効果が得られる。即ち、保護ガラス６
の焼成工程において、下層導体２、上層導体４、保護ガ
ラス６が第１図中点線で示すように膨張し、その後、冷
却されると第１図中実線で示すように収縮し、その結
果、図中右方向の引張応力が作用するようになる。この
とき、引張応力の作用する方向は、辺4aと辺2aとが平行
であるため（第１図（ｂ）参照）、上層導体４、下層導
体２とも第１図（ａ）図中右側方向となっている。すな
わち、上層導体４と下層導体２とが、保護ガラス６に作
用する引張応力の方向は同方向となっている。そして、
第１図において上層導体４の辺4aより右側（即ち、上層
導体４が存在する側）では、膨張・収縮する上層導体４
および下層導体２が存在する為に、この図中右方向の引
張応力が大きく作用しており、辺4aより左側（即ち、抵
抗体５が存在する側）では上層導体４および下層導体２
が存在しない為に、図中右方向の引張応力はほとんど作
用していない。従って、辺4a近傍において応力の狭間が
でき、応力が不均一に保護ガラス６に加わる為に、従来
技術ではこの部分の保護ガラス６にクラックが発生して
いた。しかし、本実施例によると、この辺4aに対して下
層導体２の辺2aが平面方向において300μｍ以上のずれ
量ｄをもって設定されているので、下層導体２の膨張・
収縮による図中右方向の引張応力が辺4a部分に作用する
のをその間の層間絶縁膜３にて十分吸収することがで
き、応力の不均一性を緩和でき、延いてはクラックの発
生を防止できる。

以下、ずれ量ｄを300μｍ以上とする根拠を実験データ
を用いて説明する。第３図および第４図は、それぞれず
れ量ｄと保護ガラス６中のクラック数の発生率との関
係、ずれ量ｄと抵抗体５の抵抗値変化量との関係をあら
わしている。尚、クラック数の発生率と抵抗値変化量
は、熱ストレスの加速試験としての所謂半田ディップを
２回行う前・後の値をそれぞれディジタルマルチメータ
にて測定した結果から求めた値であり、又、絶縁性基板
１としてアルミナ基板、下層導体２として膜厚15μｍの
Ag導体、層間絶縁膜３として膜厚50μｍの結晶化ガラ
ス、上層導体４としてAg導体、抵抗体５として膜厚10μ
ｍのRuO₂を主成分とする抵抗体、保護ガラス６として膜
厚10μｍのほうけい酸鉛を主成分とする非晶質ガラスを
形成したものについての実験結果である。又、図中四角
プロットは、上層導体４が膜厚18μｍの特性、丸プロッ
トは膜厚15μｍの特性、三角プロットは膜厚９μｍの特
性である。第３図からわかるように、ずれ量ｄが300μ
ｍ以上である時は、上層導体の膜厚に係わらずクラック
数の発生率をほとんど０％にする事ができ、その結果、
第４図に示すように抵抗値変化量もほとんど０％にする
事ができる。

第５図は、下層導体の膜厚と抵抗値変化量との関係をあ
らわしており、上下導体がオンライン、即ち、第１図中
においてずれ量ｄが０の時の実験結果である。尚、この
図においても下層導体の膜厚および上下導体のレイアウ
ト以外は、上述の第３図、第４図における構成とおなじ
ものを用いている。この第５図と上述した第３図および
第４図の特性からわかるように、上下導体の膜厚は概し
て薄い方が良好な結果が得られる。

次に、第６図を用いて本発明の第２実施例を説明する。
第１図に示した集積回路装置と同一構成要素には同一符
号を付して、その説明は省略する。第１図の例との違い
は、下層導体７のパターンの辺のうち、抵抗体５に最も
近接する辺7aが上層導体の辺4aよりも平面方向において
抵抗体５側に配置した構成になっている。この例のよう
に、垂直方向において抵抗体５の直下に下層導体７が配
置していても、この辺7aと上層導体４の辺4aが平面方向
において300μｍ以上ずれていれば、下層導体７の膨張
・収縮による応力は辺4aの近傍において均一に作用する
ために、上述したような応力の狭間ができることなく、
クラックの発生をを防止でき、上記第１実施例と実験的
に同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によると、上層導体と下層
導体との位置関係を適切に設定しているので、保護ガラ
スのクラック発生を防止することができ、信頼性の高い
集積回路装置を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１実施例の集積回路装置の断
面図、第１図（ｂ）は第１実施例の平面図、第２図は従
来技術を説明するための断面図、第３図はずれ量とクラ
ック数の発生率との関係をあらわす図、第４図はずれ量
と抵抗値変化量との関係をあらわす図、第５図は下層導
体膜厚と抵抗値変化量との関係をあらわす図、第６図は
本発明の第２実施例の集積回路装置の断面図である。 １……絶縁性基板,2,7……下層導体,3……層間絶縁膜,4
……上層導体,5……抵抗体,6……保護ガラス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二宮 猛士 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−40396（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性基板と、 この絶縁性基板上に所定パターンにて形成された下層導
   体と、 前記絶縁性基板および前記下層導体上に形成された層間
   絶縁膜と、 この層間絶縁膜上に所定パターンにて形成された上層導
   体と、 この上層導体に一部電気接続するように形成された抵抗
   体と、 前記層間絶縁膜、前記上層導体、および前記抵抗体の表
   面上に形成された保護ガラスとを備え、前記上層導体の
   パターンと前記下層導体のパターンとが前記上層導体と
   前記抵抗体との接続部近傍で前記層間絶縁膜を介して重
   なり合い、該上層導体のパターンの周縁部のうち前記抵
   抗体と電気接続する部分における接続縁と、前記下層導
   体のパターンの周縁部とが平行であり、かつ前記重なり
   合う部分が膨張・収縮する際に両導体のパターンが保護
   ガラスに作用する応力が同方向となっているものにおい
   て、 該接続縁と前記下層導体のパターンの周縁部との間に
   は、前記絶縁性基板の基板面と平行方向において少なく
   とも300μｍのずれ量が設定されている事を特徴とする
   集積回路装置。