JPH0334452A - A circuit board having a resistor provided on non-oxide ceramics, an electronic device incorporating the same circuit board, and a manufacturing method thereof - Google Patents
A circuit board having a resistor provided on non-oxide ceramics, an electronic device incorporating the same circuit board, and a manufacturing method thereofInfo
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- JPH0334452A JPH0334452A JP1166671A JP16667189A JPH0334452A JP H0334452 A JPH0334452 A JP H0334452A JP 1166671 A JP1166671 A JP 1166671A JP 16667189 A JP16667189 A JP 16667189A JP H0334452 A JPH0334452 A JP H0334452A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は非酸化物系セラミックス上に設けた抵抗体を有
する回路基板と同回路基板が組込まれた電子装置及びこ
れらの製法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a circuit board having a resistor provided on a non-oxide ceramic, an electronic device incorporating the circuit board, and a manufacturing method thereof.
非酸化物系セラミックス、例えば、窒化アルミニウムや
炭化シリコンは、近年の焼結技術や精製技術の向上に伴
って、電子部品用基板材料として注目に値する好ましい
物性が付与されるに至っている。IEEE Trans
、on C,Il、T、、CIIT −8、Na 2.
247−252頁(1985年)における“AlN5u
bstrates with High Therma
l Conductivity”アイ イ イ イ ト
ランザクションズ オンシイ、エイチ、エム、ティ3.
シイ エイチ エム ティー8 AQN サブスト
レイト ウィズハイ サーマル コンダクテイビテイと
題する論文では、高密度、高純度に精製された窒化アル
ミニウム粉を加圧焼結して、熱伝導率160W/m・K
(室温)、電気抵抗率5X1013Ω・備(室温)、J
電率8.9 (IMHz)、屈曲強度50kg/mz
、熱膨張係数4.3 X 10″″6/℃ (室温−4
00℃)なる性質を付与したことを開示している。また
、特公昭58−15953号公報では、ベリリヤ添付し
た炭化シリコンの加圧焼結体に熱伝導率0.25cal
/mm−s ・’CC以上低抵抗率107Ω0以上(室
温)、熱膨張係数4 X 10””/℃以下なる性質を
付与した電気的装置用基板を開示している。BACKGROUND OF THE INVENTION Non-oxide ceramics, such as aluminum nitride and silicon carbide, have been given remarkable and favorable physical properties as substrate materials for electronic components, as sintering technology and refining technology have improved in recent years. IEEE Trans
, on C, Il, T, , CIIT-8, Na 2.
“AlN5u” on pages 247-252 (1985)
bstrates with High Therma
l Conductivity”I I I I Transactions Oncy, H, M, T3.
In the paper entitled Substrate with High Thermal Conductivity, high-density, highly purified aluminum nitride powder was pressure-sintered and the thermal conductivity was 160 W/m・K.
(room temperature), electrical resistivity 5 x 1013Ω・(room temperature), J
Electricity rate 8.9 (IMHz), bending strength 50kg/mz
, thermal expansion coefficient 4.3 x 10''''6/℃ (room temperature -4
00°C). Moreover, in Japanese Patent Publication No. 58-15953, a pressurized sintered body of silicon carbide attached with Beryliya has a thermal conductivity of 0.25 cal.
The present invention discloses a substrate for an electrical device having the following properties: /mm-s · 'CC or higher, low resistivity of 107Ω or higher (at room temperature), and thermal expansion coefficient of 4×10''/°C or lower.
上記先行技術例から、窒化アルミニウムや炭化シリコン
をはじめとする非酸化物系セラミックス焼結体は、それ
らの持つ種々の特徴を活かすことにより、電子装置の性
能向上に資することが期待される。非酸化物系セラミッ
クス応用の有力な分野の一つとしてハイブリッドICが
あり、この回路形成に必要な厚膜組成物の開発が進めら
れている。ハイブリッドIC用基板には1回路の構成上
導体配線とともに抵抗体が形成されていることが第一に
必須である。例えば、特開昭62−216301号公報
に、導電性粉末と、無機結合剤と、有機ビヒクルと、所
望により金属酸化物添加剤とからなる抵抗組成物におい
て、無機結合剤が結晶性ガラスフリットである組成物、
特開昭63−136601号公報に、窒化アルミニウム
基板上に多孔質の抵抗被膜を設けてなる厚膜抵抗体が開
示されている。Proc。From the prior art examples described above, non-oxide ceramic sintered bodies such as aluminum nitride and silicon carbide are expected to contribute to improving the performance of electronic devices by taking advantage of their various characteristics. Hybrid ICs are one of the promising fields of application of non-oxide ceramics, and the development of thick film compositions necessary for forming such circuits is progressing. First, it is essential that a resistor is formed on a hybrid IC substrate together with conductor wiring because of the structure of one circuit. For example, JP-A No. 62-216301 discloses a resistance composition comprising a conductive powder, an inorganic binder, an organic vehicle, and optionally a metal oxide additive, in which the inorganic binder is a crystalline glass frit. a certain composition,
JP-A-63-136601 discloses a thick film resistor in which a porous resistive film is provided on an aluminum nitride substrate. Proc.
5th International Micro
electronicsConference、PP、
l 37−14↓(1988)における“Techn
ical progresses for a thi
ck filmresistor for alu
minum n1tride substrate
swith devitrifiable 5olde
r glass”プロセス第5回 インターナショナル
マイクロエレクトロニックス コンフエレンス、PP
、137−↓41 テクニカル プログレセス フォー
アシイック フィルム レジスター フォー アルミ
ニウム ナイトライド サブストレイツ ウィズ デビ
イ1−リファイアプル ソイダー ガラスと題する論文
において、SiS102(10−16%) 820
3(1926wt%) ZnO(60−70wt%
)系ガラスをガラスフリットとして用いた窒化アルミニ
ウム用Ru○2系厚膜抵抗体を開示している。これらの
材料開発により、所望の抵抗体が得られるにいたってい
る。5th International Micro
electronics conference, pp.
"Techn" in l 37-14↓ (1988)
ical progresses for a thi
ck film resistor for alu
min n1tride substrate
with devitrificable 5 old
r glass” Process 5th International Microelectronics Conference, PP
, 137-↓41 In a paper entitled Technical Progress for Asic Film Resistance for Aluminum Nitride Substrates with Debbie 1-Refire Pull Soider Glass, SiS102 (10-16%) 820
3 (1926wt%) ZnO (60-70wt%
) type glass as a glass frit and discloses a Ru○2 type thick film resistor for aluminum nitride. Through the development of these materials, desired resistors have been obtained.
第二に、抵抗体の対抗値を高速かつ高精度に調整するた
めには、レーザトリミングが必須である。Second, laser trimming is essential in order to adjust the resistance value of the resistor at high speed and with high precision.
しかしながら、特開昭62−136897号公報に記載
されているように、窒化アルミニウムに12W/パルス
のYAGレーザを照射すると、金属AQの析出による低
抵抗化が観測され、そして、特開昭61−24557号
公報に記載されているように、レーザを照射による炭化
珪素セラミックスの低抵抗化がtel al!Iされて
いる。これらの現象は、抵抗値の高精度制御を目的とす
るトリミングを困難にするため好ましくない。トリミン
グの目的を達成するためには、レーザ照射によって(a
)抵抗体の所定部は完全に切断されそして(b)照射部
のセラミックス基板は電気絶縁性の劣化を生じないこと
が必要条件になる。この点の解決策として、特開昭63
−131501号公報に、窒化アルミニラ15上の厚膜
抵抗体のトリミングに際し、レーザ照射と同時に600
〜1000℃の熱空気を吹付けて、窒化アルミニウム露
出表面をアルミナ化した回路基板が表示され、そして、
特開昭61−295287号公報に。However, as described in JP-A-62-136897, when aluminum nitride is irradiated with a YAG laser of 12 W/pulse, a decrease in resistance due to the precipitation of metal AQ is observed. As described in Japanese Patent No. 24557, it is possible to reduce the resistance of silicon carbide ceramics by laser irradiation. I have been. These phenomena are undesirable because they make trimming for the purpose of highly accurate control of the resistance value difficult. To achieve the purpose of trimming, laser irradiation (a
(a) A predetermined portion of the resistor must be completely cut, and (b) the ceramic substrate of the irradiation part must not deteriorate in electrical insulation. As a solution to this point, Japanese Patent Laid-Open No. 63
In Japanese Patent No. 131501, when trimming a thick film resistor on an aluminum nitride film 15, 600
A circuit board whose exposed aluminum nitride surface has been aluminized by blowing hot air at ~1000°C is displayed, and
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-295287.
炭化珪素上の抵抗体のトリミングに際し、レーザ照射と
同時に抵抗値を増大させるときは酸化性ガス(酸素)そ
して抵抗値を減少させるときは非酸化性ガス(窒素)を
吹付ける方法が開示されている。When trimming a resistor on silicon carbide, a method has been disclosed in which oxidizing gas (oxygen) is sprayed to increase the resistance value and non-oxidizing gas (nitrogen) is sprayed to decrease the resistance value simultaneously with laser irradiation. There is.
上記先行技術側特開昭63−131501号公報および
特開昭61−295287 壮公報は抵抗値調整の点で
は優れた技術である。しかし、これらの先行技術では、
(1)レーザ照射と同時に何等かの気体を吹付けること
が必須であり、このための機構を備えた特別なトリミン
グ設備を必要とする。また、(II)作業効率の点では
従来のアルミナ基板上の抵抗体トリミングと設備の共用
を図り得ることが望ましいが、特別なトリミング設備を
必要とする上記先行技術ではこれが困難である。このよ
うな背景が、優れた非酸化物系セラミックス及び抵抗体
材料が出現しつつあるにもかかわらず、厚膜回路製品が
実用に至らない大きな要因になっている。The prior art disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-131501 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-295287 are excellent techniques in terms of resistance value adjustment. However, in these prior art,
(1) It is essential to spray some kind of gas at the same time as laser irradiation, and special trimming equipment with a mechanism for this is required. Furthermore, (II) from the point of view of work efficiency, it is desirable to be able to share equipment with conventional trimming of resistors on alumina substrates, but this is difficult with the above-mentioned prior art, which requires special trimming equipment. This background is a major reason why thick film circuit products are not put into practical use, despite the emergence of superior non-oxide ceramics and resistor materials.
したがって、本発明は上記した在来技術の欠点を補い、
特別な機構を備えたトリミング設備を必要とせず、従来
のアルミナ基板上の抵抗体トリミングと設備の共用を図
り得る、非酸化物系セラミックス上に設けた抵抗体を有
する回路基板と同回路基板が組込まれた電子装置、及び
これらの製法を提偶することを目的とする。Therefore, the present invention compensates for the above-mentioned drawbacks of the conventional technology, and
This circuit board has a resistor mounted on non-oxide ceramics and can be used in common with conventional trimming equipment for resistors on an alumina substrate without requiring trimming equipment equipped with a special mechanism. The purpose is to present embedded electronic devices and their manufacturing methods.
本発明の他の目的は、抵抗値調整を容易ならしめ、かつ
良好な抵抗値安定性を示す抵抗体を有する、回路基板と
同回路基板が組込まれた電子装置、及びこれらの製法を
提4J(することである。Another object of the present invention is to provide a circuit board having a resistor that facilitates resistance value adjustment and exhibits good resistance value stability, an electronic device incorporating the same circuit board, and a manufacturing method thereof. (It is to be.
本発明は上記課題を克服するために、次の手段をとる。 In order to overcome the above problems, the present invention takes the following measures.
本発明の非酸化物系セラミックス上に設けた抵抗体を有
する回路基板は、非酸化物系セラミックス上に設けられ
抵抗値調整のために除去された部分を有する抵抗体と、
抵抗体の除去によって露出した上記非酸化物系セラミッ
クス部とを有し、上記露出部のリーク電流が印加電圧に
一次的に比例することを基本とする。A circuit board having a resistor provided on a non-oxide ceramic according to the present invention includes a resistor provided on a non-oxide ceramic and having a portion removed for resistance value adjustment;
The non-oxide ceramic portion is exposed by removing the resistor, and the leakage current of the exposed portion is basically proportional to the applied voltage.
本発明の回路基板が組込まれた電子装置は、非酸化物系
セラミックス上に設けられ抵抗値調整のために除去され
た部分を有する抵抗体と、抵抗体の除去によって露出し
た上記非酸化物系セラミックス部とを有し、上記露出部
のリーク電流が印加電圧に一次的に比例するようになさ
れた上記回路、!!板が、電気信号をスイッチング又は
増幅又は変換する回路に組込まれたことを基本とする。An electronic device incorporating the circuit board of the present invention includes a resistor provided on a non-oxide ceramic and having a portion removed for resistance adjustment, and a resistor having a portion of the non-oxide ceramic exposed by removing the resistor. The circuit has a ceramic portion, and the leakage current of the exposed portion is linearly proportional to the applied voltage! ! The basic idea is that the board is incorporated into a circuit that switches, amplifies, or converts electrical signals.
本発明の非酸化物系セラミックス上に設けた抵抗体を有
する回路基板及び同回路基板が組込まれた電子装置の製
法は、非酸化物系セラミックス上に設けられた抵抗体に
レーザ照射して抵抗値を調整する際、被照射体表面にお
ける入射レーザ照射エネルギが410W/+um”以上
920W/llNl2以下、又は上記非酸化物系セラミ
ックス表面に到達したレーザビームの実質的エネルギが
510W/ 1lfl 2以下に調整されることを基本
とする。The method of manufacturing a circuit board having a resistor provided on a non-oxide ceramic and an electronic device incorporating the same circuit board of the present invention is to irradiate a resistor provided on a non-oxide ceramic with a laser to resist the resistance. When adjusting the value, make sure that the incident laser irradiation energy on the surface of the irradiated object is 410 W/+um'' or more and 920 W/llNl2 or less, or the substantial energy of the laser beam that reaches the surface of the non-oxide ceramic is 510 W/1lfl2 or less. Basically, it is adjusted.
発明者らは、種々検討を重ねた結果1次のような実験事
実を見出した。As a result of various studies, the inventors discovered the following experimental facts.
(1)抵抗値調整のためにレーザ照射された部分は、抵
抗体の除去によって露出した非酸化物系セラミックス部
を有する。この際、露出部の電流−電圧特性がオームの
法則に従う場合は、同部の電気的劣化は生じないが、同
部の電流−電圧特性はオームの法則に従わない場合は、
電気絶縁性が逐次劣化することを見出した。このメカニ
ズムは現在のところ不明である。しかし、実用的見地か
らは、前者のような状況が保存されることが望ましい。(1) The part irradiated with laser for resistance value adjustment has a non-oxide ceramic part exposed by removing the resistor. At this time, if the current-voltage characteristics of the exposed part follow Ohm's law, no electrical deterioration will occur in that part, but if the current-voltage characteristics of the exposed part do not follow Ohm's law,
It was found that electrical insulation gradually deteriorated. This mechanism is currently unknown. However, from a practical point of view, it is desirable that the former situation be preserved.
また、このような状況が保存されている場合は、同部の
抵抗値は非酸化物系セラミックス母体より高々二指の範
囲内の増加にとどまることを見出した。Furthermore, it has been found that when such conditions are maintained, the resistance value of the same part increases by at most two fingers compared to the non-oxide ceramic matrix.
本発明の製法において、非酸化物系セラミックス上に設
けられた抵抗体にレーザ照射して抵抗値を調整する際、
被照射体表面における入射レーザビームエネルギが41
0 W/ tan2以上920W/mm”以下、又は非
酸化物系セラミックス表面に到達したレーザビームの実
質的エネルギが5 L OW/1m2以下に調整される
が、これは上記エネルギ範囲を選択することにより、非
酸化物系セラミックス露出部の電流−電圧特性がオーム
の法則に従う、即ち被照射部のリーク電流が印加電圧に
一次比例するようにさせるためである。In the manufacturing method of the present invention, when adjusting the resistance value by irradiating the resistor provided on the non-oxide ceramic with a laser,
The incident laser beam energy on the surface of the irradiated object is 41
By selecting the above energy range, the effective energy of the laser beam reaching the non-oxide ceramic surface can be adjusted to 0 W/tan2 or more and 920 W/mm or less, or 5 L OW/1 m2 or less. This is to ensure that the current-voltage characteristics of the exposed non-oxide ceramic portion follow Ohm's law, that is, that the leakage current of the irradiated portion is linearly proportional to the applied voltage.
非酸化物系セラミックスが空気中又は酸化性雰聞気下で
レーザ照射されると、照射部では上記セラミックスを構
成する金属の酸化物(例えば、A Q 20a、5i0
2等) が生成されるのに伴って。When non-oxide ceramics are irradiated with a laser in air or in an oxidizing atmosphere, the oxides of the metals constituting the ceramics (for example, A Q 20a, 5i0
2 etc.) is generated.
上記金属の単体(AQ、Si等)セラミックスを構成す
る非金属の酸化物(NO2,CO2等)、そして上記非
金属の単体(Ni、C等)も生成される。上記金属酸化
物は安定な物質であって、絶縁性の低下は生じないが、
これらに上記金属の単体(AQ、Si等)や非金属の単
体くC等)が固溶した場合は絶縁性の低下を生じる。固
溶物質の量は主としてレーザ照射エネルギによって制御
され。The above metal elements (AQ, Si, etc.), nonmetal oxides (NO2, CO2, etc.) constituting the ceramics, and the above nonmetal elements (Ni, C, etc.) are also produced. The above metal oxides are stable substances and do not cause a decrease in insulation properties, but
If the above-mentioned elemental metals (AQ, Si, etc.) or elemental non-metals (C, etc.) are dissolved in these, the insulation properties will be lowered. The amount of solid solution material is mainly controlled by the laser irradiation energy.
したがって照射部の絶縁性も制御される。エネルギ範囲
を選択することにより、適正な絶縁性の保存が可能であ
る。Therefore, the insulation of the irradiation section is also controlled. By selecting the energy range, preservation of proper insulation is possible.
次に実施例により本発明を更に詳細に説明する。 Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
第一実施例ではパワー素子とそれを制御するための制御
回路を同一基板に搭載した回路基板と、その回路を応用
した電子装置、即ち、イグナイタモジュール装置、そし
てその電子装置を応用した配電器装置、さらに、これら
の製法について説明する。The first embodiment includes a circuit board in which a power element and a control circuit for controlling it are mounted on the same board, an electronic device to which the circuit is applied, that is, an igniter module device, and a power distribution device to which the electronic device is applied. , Furthermore, these manufacturing methods will be explained.
第1図は抵抗体を形成した回路基板10である。FIG. 1 shows a circuit board 10 on which a resistor is formed.
パワー素子搭載部用金属層(銀−パラジウム、Jグさ1
3μm)領域101とパワー素子制御回路形成用の配線
金属層(銀−パラジウム、同13μIn)領域111を
窒化アルミニウム焼結体基板lo。Metal layer for power device mounting area (silver-palladium, J-Gas 1)
3 μm) region 101 and a wiring metal layer (silver-palladium, 13 μm In) region 111 for forming a power element control circuit are formed on an aluminum nitride sintered body substrate lo.
上に設け、配線金属層111の所望部に抵抗体↓13A
(100−750Ω)を配している。領域↓o1には
パワー素子としてのトランジスタチップ(5X5DII
I+、5W、15A)↓o3がpb−5wt%5n−1
,5wt%Agはんだ1o4(図示省略)により6個並
列に搭載されている。配線金属層領域111及び抵抗体
113A上の所要部にはオーバコートガラス113B(
図示省略)が設けられ、そしてチップコンデンサ113
c及びミニモールドトランジスタ113dがPb−5w
t%5n−1,5wt%Agはんだ114(図示省11
18)により設けられている。金属層領域101と11
1との間及びトランジスタチップ103と金属層領域1
11との間はアルミニウム細線(直径350μm)10
5により接続されている。窒化アルミニウム基板100
の素子が搭載されない面のほぼ全面にも金属層(銀−パ
ラジウム、厚さ13μm)121が設けられ、トランジ
スタチップ103が搭載される部分にほぼ対応する領域
を除く部分にガラス123 (ガラス113Bと同質)
が設けられている。金属層領域101.↓11、金属層
↓21や抵抗体113Aは、厚膜ペース1−の印刷後8
50℃、lou+inの空気中焼成によって得られ、オ
ーバコートガラス113B、123は600℃、10m
1nの空気中焼成によって得られた。なお、用いた基板
100は、vli量のY2O3粉末とともに窒化アルミ
ニウム粉末を1700 ’Cで常圧焼結して得た、焼結
体(厚さ0.8nm、熱伝導率170W/m−に、抵抗
率1013Ω’O11以上)である。A resistor ↓13A is provided on a desired part of the wiring metal layer 111.
(100-750Ω). In the area ↓o1 there is a transistor chip (5X5DII) as a power element.
I+, 5W, 15A) ↓o3 is pb-5wt%5n-1
, 6 pieces are mounted in parallel using 5wt%Ag solder 1o4 (not shown). Overcoat glass 113B (
(not shown) is provided, and a chip capacitor 113
c and the mini-mold transistor 113d are Pb-5w.
t%5n-1,5wt%Ag solder 114 (not shown 11
18). Metal layer regions 101 and 11
1 and between the transistor chip 103 and the metal layer region 1
Between 11 and 11 is an aluminum thin wire (diameter 350 μm) 10
5. Aluminum nitride substrate 100
A metal layer (silver-palladium, 13 μm thick) 121 is provided on almost the entire surface on which no element is mounted, and a glass layer 123 (glass 113B and homogeneous)
is provided. Metal layer region 101. ↓11, metal layer ↓21 and resistor 113A after printing thick film paste 1-8
Obtained by firing in air at 50°C, lou+in, overcoat glasses 113B and 123 were fired at 600°C, 10 m
Obtained by firing in air for 1n. The substrate 100 used was a sintered body (thickness 0.8 nm, thermal conductivity 170 W/m-, The resistivity is 1013Ω'O11 or more).
抵抗体113Aは、所望の抵抗値に調整されている。こ
の際、抵抗体113Aは、オーバコートガラス113B
を介してレーザ照射(YAG、出力1.0W 、空気中
、Qスイッチ周波数3 k Hz 。The resistor 113A is adjusted to a desired resistance value. At this time, the resistor 113A is connected to the overcoat glass 113B.
Laser irradiation (YAG, power 1.0 W, in air, Q-switch frequency 3 kHz).
走査速度10 mu / see、ビーム径50μm)
された。scanning speed 10 mu/see, beam diameter 50 μm)
It was done.
この結果、抵抗値は目標値に対して±0.3%の範囲に
調整された。As a result, the resistance value was adjusted to within ±0.3% of the target value.
第2図(、)及び(b)は抵抗体113Aのそれぞれ一
55〜150℃の温度サイクル試験(1000回)及び
150℃の高温放置試験(↓0OOh)による抵抗値の
推移を示す例である。いずれの試験でも、抵抗値は初期
値の±0.5%以内で実用上問題ない安定性を有してい
る。また、抵抗体113Aに間欠通電により定格の7倍
の電力を繰返し印加したが、90000回の間欠通電に
よっても抵抗値の変化は±0.5%以内で実用上の問題
は見出されなかった。更に、第3図(C)は80℃、9
0%RHの高温高湿試験(1000h)による抵抗体1
13Aの抵抗値推移を示す例である。この試験では、抵
抗値は試験後でも±0.5%以内の変動に留まっており
、実用上の問題は見出されない。このように優れた安定
性が得られたのは、レーザ照射によって露出した窒化ア
ルミニウム焼結体表面が良好な電気絶縁性をもつことに
基づく。Figures 2 (,) and (b) are examples showing the change in resistance value of resistor 113A after a temperature cycle test (1000 times) at -55 to 150°C and a high temperature storage test (↓0OOh) at 150°C. . In all tests, the resistance value was within ±0.5% of the initial value, which was stable enough for practical use. In addition, a power seven times the rated value was repeatedly applied to the resistor 113A by intermittent energization, but even after 90,000 intermittent energizations, the resistance value changed within ±0.5% and no practical problems were found. . Furthermore, Fig. 3 (C) shows the temperature at 80°C, 9
Resistor 1 by high temperature and high humidity test (1000h) at 0%RH
This is an example showing the resistance value transition of 13A. In this test, the resistance value remained within ±0.5% even after the test, and no practical problems were found. The reason why such excellent stability was obtained is that the surface of the aluminum nitride sintered body exposed by laser irradiation has good electrical insulation properties.
第3図(a)において、200は電子装置としての自動
車エンジン制御用イグナイタモジュール装置であり、回
路基板10はアルミニウムにニッケルめっきを施したパ
ッケージ201にはんだ(Pb−60wt%5n)20
2を介して搭載されている。このはんだ付けはフラツク
スとともにはんだのシートを介装して、240℃のベル
ト炉を通して実施した。次いで、パッケージ201内に
シリコーン樹脂(図示を省略)を充填、硬化せしめた後
、キャップ203を取付けて第3図(b)の回路構成を
有するモジュール装置200を完成させた。In FIG. 3(a), 200 is an igniter module device for controlling an automobile engine as an electronic device, and the circuit board 10 is a package 201 made of aluminum plated with nickel and soldered (Pb-60wt% 5n) 20.
It is installed via 2. This soldering was carried out through a belt furnace at 240° C. with a sheet of solder interposed with the flux. Next, a silicone resin (not shown) was filled into the package 201 and cured, and then a cap 203 was attached to complete the module device 200 having the circuit configuration shown in FIG. 3(b).
同装置200のトランジスタチップ103−パッケージ
201間の熱抵抗は0.9℃/Wと低い値が得られた。The thermal resistance between the transistor chip 103 and the package 201 of the device 200 was as low as 0.9° C./W.
また、同装置200に一55〜150℃の温度サイクル
を2000回そして間欠通電によってトランジスタチッ
プ103に50〜125℃の温度サイクルを90000
回それぞれ印加したが、熱抵抗の変化は見られなかった
。更に、トランジスタチップ103とその制御回路が同
一基板100上に近接して設けられており、パワー素子
部と制御回路が個別の基板に設けられた従来の装置に比
へ、約375と小型化されたモジュール装置が得られた
。なお、モジュール装置200は他の回路装置とともに
ハウジングに取付けられ、第1表に示す仕様を保証でき
る配電器装置が完成された。In addition, the device 200 was subjected to 2,000 temperature cycles of -55 to 150°C, and the transistor chip 103 was subjected to 90,000 temperature cycles of 50 to 125°C by intermittent energization.
No change in thermal resistance was observed even though the thermal resistance was applied several times. Furthermore, the transistor chip 103 and its control circuit are provided close to each other on the same substrate 100, making it smaller at approximately 375 mm compared to conventional devices in which the power element section and control circuit are provided on separate substrates. A modular device was obtained. Note that the module device 200 was attached to a housing together with other circuit devices, and a power distributor device that could guarantee the specifications shown in Table 1 was completed.
項 目
定格電圧
性能保証電圧範囲
動作電圧範囲
性能保証温度範囲
保存温度範囲
最大コイル電流
動作回転数範囲
設置極性
第 1 表
保証値
2V
6〜16V
4〜24. V
−40〜120℃
一50〜↓ 30℃
0A
20〜4000(配電器)rpn+
第4図(a)
は同装置の出力電圧及び入力電流
と配電器回転数の関係を示す。本実施例で得た配電器装
置(曲線A)は、パワー素子部と制御回路が個別の基板
に設けられた従来のモジュール装置を組み込んだ配電器
装置(曲線n)に比べ、出力電圧は全回転数範囲で、し
かも、小さい入力電流のもとで高い値を得ている。また
、アイドル回転域では、従来の装置より小さい入力電流
のもとで高い出力電圧が得られている。これより、本実
施例配電器装置では、低速回転域では消費電力を抑制し
高速fij+転域では十分なコイル遮断電流を得ること
が可能なことを示している。第4図(b)は同装置の閉
路率と配電器回転数の関係を示す。この閉路率制御は、
低速回転域では消費電力を抑制し高速回転域では十分な
コイル遮断電流を得るのに重要な因子である。同図はバ
ッテリ電圧をパラメータとした場合であるが、電源電圧
の変動に対しても閉路率制御が最適になされていること
を示している。なお、配電器装置はその取付部温度が8
0℃になるエンジンルーム内に搭載されたが、閉路率制
御は良好になされた。Item Rated Voltage Performance Guaranteed Voltage Range Operating Voltage Range Performance Guaranteed Temperature Range Storage Temperature Range Maximum Coil Current Operating Speed Range Installation Polarity Table 1 Guaranteed Value 2V 6~16V 4~24. V -40~120℃ -50~↓ 30℃ 0A 20~4000 (distributor) rpn+ Figure 4(a) shows the relationship between the output voltage and input current of the device and the rotation speed of the distributor. The power distribution device obtained in this example (curve A) has a lower overall output voltage than the power distribution device (curve n) incorporating a conventional module device in which the power element part and the control circuit are provided on separate boards. High values are obtained over a range of rotational speeds and with a small input current. Furthermore, in the idle rotation range, a high output voltage is obtained with a smaller input current than conventional devices. This shows that in the power distribution device of this embodiment, it is possible to suppress power consumption in the low speed rotation range and obtain a sufficient coil breaking current in the high speed fij+ rotation range. FIG. 4(b) shows the relationship between the circuit closure rate and the distributor rotation speed of the same device. This closed circuit rate control is
This is an important factor in suppressing power consumption in the low speed rotation range and obtaining sufficient coil breaking current in the high speed rotation range. Although the figure shows the case where the battery voltage is used as a parameter, it shows that the closed circuit ratio control is optimally performed even with fluctuations in the power supply voltage. In addition, the temperature of the mounting part of the power distribution device is 8.
Although it was installed in an engine room where the temperature reached 0°C, the closed circuit rate was well controlled.
次に、第二実施例としてのパワー素子とそれを制御する
ための制御回路を同一基板に搭載した回路基板と、その
回路を応用した電子装置、即ち高周波電圧増幅回路装置
、そしてその電子装置を応用した高精細テレビジョン装
置について説明する。Next, we will discuss a circuit board in which a power element and a control circuit for controlling it are mounted on the same board as a second embodiment, an electronic device to which the circuit is applied, that is, a high frequency voltage amplification circuit device, and the electronic device. The applied high-definition television device will be explained.
第5図はパワー素子とその制御回路を同一基板上に搭載
することを可能にした回路基板の要部断面図である。同
図に示すように、回路基板10はパワー素子搭載部用金
ryt層(銀−パラジウム、厚さ↓3μm)領域101
とパワー素子制御回路形成用の金属層(銀−パラジウム
、同13μm)領域111を窒化アルミニラ11焼結体
基板1.0 OJ二に搭載している。領域101にはパ
ワー素子としての電界効果型トランジスタチップ(2X
2+m+。FIG. 5 is a sectional view of a main part of a circuit board that makes it possible to mount a power element and its control circuit on the same board. As shown in the figure, the circuit board 10 has a gold ryt layer (silver-palladium, thickness ↓ 3 μm) region 101 for the power element mounting portion.
A metal layer (silver-palladium, 13 .mu.m) region 111 for forming a power element control circuit is mounted on a sintered aluminum nitride substrate 1.0 OJ2. In the region 101, a field effect transistor chip (2X
2+m+.
5w、15A)103がPb−5wt%5n−1,5w
t%AgはんだIO4(図示を省略)により搭載され、
領域1↓1には抵抗体113A、オーバコートガラス1
13Bが厚膜ペーストの印刷、焼成により設けられ、そ
してチップコンデンサ113Cやダイオードチップ11
3dがPb−5wt%5n−1,5wt%Agはんだ1
14(図示を省略)により設けられている。金属層領域
101と111との間及びトランジスタチップ103と
金属層領域111との間は金細線(直径35μm)10
5により接続されている。窒化アルミニウム焼結体基板
100の素子が搭載されない面のほぼ全面にも金属層(
銀−パラジウム、厚さ13μm) 121が設けられ、
トランジスタチップ103が搭載される部分にほぼ対応
する領域を除く部分にガラス123(ガラス113Bと
同質)が設けられている。5w, 15A) 103 is Pb-5wt%5n-1,5w
Mounted by t%Ag solder IO4 (not shown),
Area 1↓1 has resistor 113A and overcoat glass 1
13B is provided by printing and baking a thick film paste, and chip capacitor 113C and diode chip 11
3d is Pb-5wt%5n-1, 5wt%Ag solder 1
14 (not shown). A thin gold wire (diameter 35 μm) 10 is provided between the metal layer regions 101 and 111 and between the transistor chip 103 and the metal layer region 111.
5. A metal layer (
silver-palladium, thickness 13 μm) 121 is provided,
Glass 123 (same quality as glass 113B) is provided in a portion excluding a region substantially corresponding to a portion where transistor chip 103 is mounted.
抵抗体113Aは、第一実施例と同様に所望の抵抗値に
調整されている。この際、抵抗体113Aは、オーバコ
ートガラス11Bを介してレーザ照射(YAG、出力1
.6W 、仝気中、Qスイッチ周波数3kHz、走査速
度10 +am/see 、ビーム径50μm)された
。この結果、抵抗値は目標値に対して±0.3%の範囲
に調整された。The resistor 113A is adjusted to a desired resistance value as in the first embodiment. At this time, the resistor 113A is irradiated with laser (YAG, output 1
.. 6 W in air, Q-switch frequency 3 kHz, scanning speed 10 + am/see, beam diameter 50 μm). As a result, the resistance value was adjusted to within ±0.3% of the target value.
抵抗体113Aに第一実施例と同様の温度サイクル試験
(l OO0回)、高温放湿試験(1000h ) 。The resistor 113A was subjected to the same temperature cycle test (100 times) and high temperature moisture desorption test (1000 h) as in the first embodiment.
高温高湿試験(loooh)、そして間欠通電試験(9
0000回)を施した。いずれの試験でも、抵抗値は初
期値の10.5%以内で実用」二問題ない安定性を有し
ていた。High temperature and high humidity test (LOOOH), and intermittent energization test (9
0000 times). In all tests, the resistance value was within 10.5% of the initial value, which was stable enough for practical use.
回路基板IOは、第一実施例と同様に、アルミニウムに
ニッケルめっきを施したパッケージ201にはんだ(P
b−60wt%5n)202を介して搭載した。このは
んだ付けはフラツクスとともにはんだのシートを介装し
て、240 ’Cのベル;・炉を通して実施した。次い
で、パッケージ201内にシリコーン樹脂を充填、硬化
せしめた後、キャップ203を取付けて高周波電圧増幅
回路装置200を完成させた。第6図は装置200の入
力電圧波形及び出力電圧波形である。これより明らかな
ように、出力電圧は35Vと入力電圧の0.7■に対し
て50倍の値が得られ、そして出力電圧波形も立上り及
び立下りとも0.2ns 以下の時定数を示している
。即ち、装置200は250MHz帯の高周波電圧制御
用として、十分実用呵能である。装置200がこのよう
な高速信号に追随できる理由に、トランジスタチップ1
03とその周辺回路間及び制御回路配線の電気的連酪路
を可及的に短縮したこととともに、熱的及び電気的スト
レスに対する抵抗値安定性の阻害要因が取除かれた点が
挙げられる。As in the first embodiment, the circuit board IO includes a package 201 made of aluminum plated with nickel and solder (P).
b-60wt%5n) 202. The soldering was carried out in a bell oven at 240'C with a sheet of solder interposed with flux. Next, silicone resin was filled into the package 201 and cured, and then the cap 203 was attached to complete the high frequency voltage amplification circuit device 200. FIG. 6 shows the input voltage waveform and output voltage waveform of the device 200. As is clear from this, the output voltage is 35V, which is 50 times the input voltage of 0.7μ, and the output voltage waveform also shows a time constant of 0.2ns or less for both rise and fall. There is. That is, the device 200 is sufficiently practical for high frequency voltage control in the 250 MHz band. The reason why the device 200 can follow such high-speed signals is that the transistor chip 1
The electrical connections between the 03 and its peripheral circuits and the control circuit wiring have been shortened as much as possible, and factors that inhibit resistance value stability against thermal and electrical stress have been removed.
高周波電圧増幅回路装置200は、最終的に画素200
0X2000のテレビジョン装置に組込まれた。この結
果、装置200は画像表示の高精細化に有効なことが確
認された。The high frequency voltage amplification circuit device 200 is finally connected to the pixel 200.
It was incorporated into 0X2000 television equipment. As a result, it was confirmed that the device 200 is effective in increasing the definition of image display.
第三実施例では第一実施例と同様にして回路基板10及
びこれを用いたイグナイタモジュール装置200を完成
させた。この除用いた非酸化物系セラミックス基板は、
窒化硼素セラミックス、炭化珪素セラミックス、そして
窒化珪素セラミックスである。回路基板10上の抵抗体
113Aは、第一実施例と同様にして、オーバコートガ
ラス113Bを介したレーザ照射(YAG、出力1.O
W、空気中、Qスイッチ周波数3kHz、走査速度10
w/sec+ビーム径50μm)が施された。In the third example, a circuit board 10 and an igniter module device 200 using the same were completed in the same manner as in the first example. This removed non-oxide ceramic substrate is
They are boron nitride ceramics, silicon carbide ceramics, and silicon nitride ceramics. The resistor 113A on the circuit board 10 is exposed to laser irradiation (YAG, output 1.0
W, in air, Q switch frequency 3kHz, scanning speed 10
w/sec+beam diameter 50 μm).
この結果、抵抗値は目標値に対して±0.3%の範囲に
調整された。回路基板10を用いたイグナイタモジュー
ル装置1!200及びイグナイタモジュール装置200
を搭載した配電器装置も、第一実施例と同様の性能を示
した。As a result, the resistance value was adjusted to within ±0.3% of the target value. Igniter module device 1!200 using circuit board 10 and igniter module device 200
The power distribution device equipped with this also showed the same performance as the first example.
第四実施例では、第一実施例と同様にして作成した回路
基板lOを用いて、オーバコートガラス113Bを介し
た抵抗体113Aへのレーザ照射(YAG、空気中、Q
スイッチ周波数3kHz。In the fourth embodiment, using a circuit board 1O produced in the same manner as in the first embodiment, laser irradiation (YAG, in air, Q
Switch frequency 3kHz.
走査速度10 m/see、ビーム径50μm)を施し
た。この際、レーザビームは、抵抗体113Aが完全に
切断されるように、シングルカットモードで走査した。A scanning speed of 10 m/see and a beam diameter of 50 μm) were applied. At this time, the laser beam was scanned in a single cut mode so that the resistor 113A was completely cut.
レーザ出力は0.6〜2.OWの範囲で調整した。また
、用いた非酸化物系セラミックス基板は、窒化アルミニ
ウムセラミックス、窒化硼素セラミックス、炭化珪素セ
ラミックス、そして窒化珪素セラミックスである。Laser output is 0.6~2. Adjusted within the OW range. The non-oxide ceramic substrates used were aluminum nitride ceramics, boron nitride ceramics, silicon carbide ceramics, and silicon nitride ceramics.
第7図は、レーザ出力と抵抗体113Aの両端に配位さ
れた金属層領域111間のリーク電流の関係を示す。ま
ず、窒化アルミニウムセラミックスの場合を説明する。FIG. 7 shows the relationship between the laser output and the leakage current between the metal layer regions 111 arranged at both ends of the resistor 113A. First, the case of aluminum nitride ceramics will be explained.
リーク電流は、0.8〜1.8Wの範囲では1O−10
A 台で、極めて良い絶縁性を示している。しかし、こ
の範囲を外れると、リーク電流は増大し、絶縁性は低下
する。例えば、0.6Wの照射では約1O−4A、そし
て2.OWでは約10”−3Aと大きくなる。絶縁性の
低下する理由は、前者の場合は、オーバコートガラス1
13Bによってレーザ出力が減衰され、抵抗体113A
の切断に必要なエネルギが十分供給されむいため、抵抗
体領域が切断されずに残ることによる。また、後者の場
合は、供給エネルギが過大であって、抵抗体113Aの
切断自体は完全になされるが、窒化アルミニウム焼結体
基板100白体の溶融及び化学的変質を伴い、電気絶縁
性を害する遊離AQを生成することによる。これらの中
間にある0、8〜1.8Wの範囲では、抵抗体113A
の切断が完全になされ、そして遊@AQの生成が抑制さ
れるため、絶縁性の劣化を生じない。The leakage current is 1O-10 in the range of 0.8-1.8W.
Unit A shows extremely good insulation. However, outside this range, leakage current increases and insulation deteriorates. For example, for 0.6W irradiation, approximately 1O-4A, and 2. In the case of OW, the value is about 10"-3A.The reason for the decrease in insulation is that in the former case, the overcoat glass 1
13B attenuates the laser output, and resistor 113A
This is because the energy necessary for cutting the resistor region remains uncut because sufficient energy is not supplied. In the latter case, the supplied energy is excessive, and although the resistor 113A is completely cut, the white body of the aluminum nitride sintered body substrate 100 is melted and chemically altered, and the electrical insulation properties are deteriorated. by producing harmful free AQ. In the range between 0 and 8 to 1.8 W, the resistor 113A
is completely cut and the generation of free @AQ is suppressed, so that insulation does not deteriorate.
非酸化物系セラミックス基板が窒化アルミニウム以外の
場合も、同様の傾向を示している。このような傾向を生
じる理由は、基本的に窒化アルミニウムの場合と同様で
ある。即ち、供給エネルギが過大な場合は、基板自体の
溶融及び化学的変質を伴い、窒化硼素の場合は遊離硼素
の生成、炭化珪素の場合は遊離珪素及び遊離炭素の生成
、そして窒化珪素の場合は遊離珪素の生成により絶縁性
の低下を生じる。0.8〜1.8Wの範囲では、抵抗体
113Aの切断が完全になされ、そして遊離物質の生成
が抑制されるため、絶縁性の劣化を生じない。ただし、
0.8〜1.8Wの範囲で示すリーク電流の値は、非酸
化物系セラミックス基板の種類によって異なるが、これ
は基板自体の電気的性質、即ち、出発原料、添加剤、焼
結プロセス等に大きく依存するもので1本発明の基本を
左右するものではない、なお、0.8〜1.8Wの範囲
は、被照射体表面、即ち、オーバコートガラス113B
表面における入射レーザビームエネルギが410W/−
2以上920W10n2以下であることに相当する。A similar tendency is observed when the non-oxide ceramic substrate is made of materials other than aluminum nitride. The reason for this tendency is basically the same as in the case of aluminum nitride. In other words, if the supplied energy is too large, the substrate itself will melt and chemically change, resulting in the production of free boron in the case of boron nitride, the production of free silicon and free carbon in the case of silicon carbide, and the production of free silicon and free carbon in the case of silicon nitride. The generation of free silicon causes a decrease in insulation properties. In the range of 0.8 to 1.8 W, the resistor 113A is completely disconnected and the generation of free substances is suppressed, so that the insulation does not deteriorate. however,
The value of leakage current, which is in the range of 0.8 to 1.8 W, varies depending on the type of non-oxide ceramic substrate, but it depends on the electrical properties of the substrate itself, such as starting materials, additives, sintering process, etc. Note that the range of 0.8 to 1.8 W is based on the surface of the irradiated object, that is, the overcoat glass 113B.
The incident laser beam energy at the surface is 410W/-
This corresponds to 2 or more and 920W10n2 or less.
次に、非酸化物系セラミックス基板、即ち窒化アルミニ
ウム、窒化硼素、炭化珪素、そして窒化珪素に直接レー
ザ照射(YAG、空気中、Qスイッチ周波数3kHz、
走査速度1oan/sec、ビーム径50μm)した試
料を作製した。この際。Next, non-oxide ceramic substrates, namely aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, and silicon nitride were directly irradiated with laser (YAG, in air, Q-switch frequency 3kHz,
A sample was prepared with a scanning speed of 1 oan/sec and a beam diameter of 50 μm. On this occasion.
レーザビームは、長さ15m、ピッチ0.5nnの照射
ラインが20本形形成れるように走査した。The laser beam was scanned to form 20 irradiation lines with a length of 15 m and a pitch of 0.5 nn.
その後、照射ライン上に薄膜電極(Cr−Cu。After that, a thin film electrode (Cr-Cu) was placed on the irradiation line.
1.8X22m、電極間隔1.5am)を設けた。レー
ザ出力は0.6〜2.OWの範囲で調整した。1.8 x 22 m, electrode spacing 1.5 am). Laser output is 0.6~2. Adjusted within the OW range.
第8図は、レーザ出力と薄膜電極間のリーク電流の関係
である。まず、窒化アルミニウムセラミックスの場合を
説明する。リーク電流は、高出力側の1O−2A台から
低出力側の■0−11A台まで1.2Wを境にして大幅
に変化している。低出力側の10−”A台は窒化アルミ
ニウムセラミックス自体のリーク電流値と同等で、低出
力の照射のもとでは極めて良い絶縁性が維持される。し
かし、1.4Wを越えるとリーク電流は増大し、絶縁性
は低下する。絶縁性の低下する理由は、直接照射状態の
もとでは供給エネルギが過大であって、窒化アルミニウ
ム焼結体基板100自体の溶融及び化学的変質を伴い、
電気絶縁性を害する遊離AQを生成することによる。分
析の結果では、変質物質の大半が非結晶質のA(lzo
aであり、これに遊離AQが含有されていた。第7図と
第8図とでは、リーク電流変化の傾向は必ずしも一致し
ていない。FIG. 8 shows the relationship between laser output and leakage current between thin film electrodes. First, the case of aluminum nitride ceramics will be explained. The leakage current changes significantly from 10-2A on the high output side to 0-11A on the low output side, with a boundary of 1.2W. The leakage current value of the 10-"A unit on the low output side is equivalent to that of aluminum nitride ceramics itself, and extremely good insulation is maintained under low output irradiation. However, when the output exceeds 1.4W, the leakage current decreases. The reason for the decrease in insulation is that under direct irradiation, the supplied energy is excessive, and the aluminum nitride sintered substrate 100 itself is melted and chemically altered.
By producing free AQ which impairs electrical insulation. The analysis results show that most of the altered material is amorphous A (lzo
a and contained free AQ. The trends of leakage current changes in FIG. 7 and FIG. 8 do not necessarily match.
前者の場合は、オーバコートガラス113Bや抵抗体1
(3Aによってレーザエネルギが減衰され、基板自体に
照射されるレーザの実効的出力は約IWを下回る。この
不一致性はこのような事情によるものである。基板に到
達するレーザビームの実効的出力は、第7図における↓
、8W前後と第8図における1、0W前後とに対応する
。これは、非酸化物系セラミックス表面に到達したレー
ザビームのエネルギに換算すると51OW/ffl11
2に相当する。In the former case, overcoat glass 113B and resistor 1
(The laser energy is attenuated by 3A, and the effective power of the laser irradiating the substrate itself is less than about IW. This discrepancy is due to this situation.The effective power of the laser beam reaching the substrate is , ↓ in Figure 7
, corresponds to around 8W and around 1 and 0W in FIG. This is 51OW/ffl11 when converted to the energy of the laser beam that reaches the non-oxide ceramic surface.
Corresponds to 2.
非酸化物系セラミックス基板が窒化アルミニウム以外の
場合も、同様の傾向を示している。このような傾向を生
じる理由は、基本的に窒化アルミニウムの場合と同様で
ある。即ち、供給エネルギが過大な場合は、基板自体の
溶融及び化学的変質を伴い、窒化硼素の場合は酸化硼素
とともに遊離硼素、炭化珪素の場合は酸化珪素とともに
遊離珪素及び遊離炭素、そして窒化珪素の場合は酸化珪
素とともに遊離珪素をそれぞれ生成し、これにより絶縁
性の低下を生じる。1.0W以下の範囲では、遊離物質
の生成が抑制されるため、絶縁性の劣化を生じない。た
だし、この範囲におけるり−り電流値は、非酸化物系セ
ラミックス基板の種類によって異なるが、これは基板自
体の電気的性質、即ち出発原料、添加剤、焼結プロセス
等に大きく依存するものである。したがって、基板に到
達するレーザビームの実効的出力が、1.8W前後(第
7図)と1.0W前後(第8図)とに対応することは、
窒化アルミニウムの場合と同様である。A similar tendency is observed when the non-oxide ceramic substrate is made of materials other than aluminum nitride. The reason for this tendency is basically the same as in the case of aluminum nitride. In other words, if the supplied energy is excessive, the substrate itself will melt and chemically change, and in the case of boron nitride, it will contain free boron along with boron oxide, and in the case of silicon carbide, it will release free silicon and free carbon along with silicon oxide, and silicon nitride. In this case, free silicon is produced together with silicon oxide, resulting in a decrease in insulation properties. In the range of 1.0 W or less, the generation of free substances is suppressed, so that insulation does not deteriorate. However, the current value in this range varies depending on the type of non-oxide ceramic substrate, and this largely depends on the electrical properties of the substrate itself, that is, the starting materials, additives, sintering process, etc. be. Therefore, the fact that the effective output of the laser beam reaching the substrate corresponds to around 1.8W (Fig. 7) and around 1.0W (Fig. 8) means that
The same is true for aluminum nitride.
本発明において、非酸化物系セラミックス基板のレーザ
照射を受けた部分のリーク電流は、印加電圧に一次比例
する。しかし、本発明の範囲を外れる場合、例えば、過
大なエネルギが供給されそして絶縁性が損ねられた場合
は、リーク電流は印加電圧に比例するが、その指数は上
を越える。第9図は、基板に、直接、レーザ照射した場
合の、レーザ出力と指数の関係である。まず、窒化アル
ミニウム基板の場合を説明する。レーザ出力1.0W以
下では、指数は1程度を示すが、高出力照射による場合
の指数は3程度を示している。非酸化物系セラミックス
基板が窒化アルミニウム以外の場合も、同様の傾向を示
している。このような傾向を生ずる理由は、基本的に窒
化アルミニウムの場合と同様である。指数の増大は、基
板の溶融及び化学的変質に伴う遊離物質の生成と深い因
果関係にある。したがって、上述の結果は、基板の絶縁
性を維持するためには、照射ビームの実効的エネルギが
1.OW (5L OW/mm” )を越えないよう
にすることが重要なことを示唆する。In the present invention, the leakage current of the portion of the non-oxide ceramic substrate that is irradiated with the laser is linearly proportional to the applied voltage. However, outside the scope of the invention, for example, if too much energy is supplied and the insulation is compromised, the leakage current is proportional to the applied voltage, but its exponent exceeds. FIG. 9 shows the relationship between the laser output and the index when the substrate is directly irradiated with the laser. First, the case of an aluminum nitride substrate will be explained. When the laser output is 1.0 W or less, the index is approximately 1, but when high-power irradiation is performed, the index is approximately 3. A similar tendency is observed when the non-oxide ceramic substrate is made of materials other than aluminum nitride. The reason for this tendency is basically the same as in the case of aluminum nitride. The increase in the index has a deep causal relationship with the generation of free substances accompanying melting and chemical alteration of the substrate. Therefore, the above results indicate that in order to maintain the insulation properties of the substrate, the effective energy of the irradiation beam must be 1. This suggests that it is important not to exceed OW (5L OW/mm").
本発明において、抵抗体はオーバコートガラスを被覆さ
れたものであることに限定されない。このような場合で
あっても、基板に到達する照射ビームノエネルギが1.
0W (510W/nm” ) ヲ越えないようにす
る、本発明の基本は変らない。In the present invention, the resistor is not limited to being coated with overcoat glass. Even in such a case, the irradiation beam energy reaching the substrate is 1.
0W (510W/nm") The basic principle of the present invention remains unchanged.
本発明において、レーザ照射される際の雰囲気が空気中
であることに限定はされない。例えば、雰囲気が酸素、
窒素、不活性ガス(Ar、Ne。In the present invention, the atmosphere during laser irradiation is not limited to air. For example, if the atmosphere is oxygen,
Nitrogen, inert gas (Ar, Ne.
K r、Xe、CO2等)、水蒸気の群から選択された
少なくとも一種からなる場合、又は被照射体に空気を含
む群から選択され少なくとも一種の気体を意図的に吹き
付けた場合であっても、本発明の効果を享受できる。Kr, Xe, CO2, etc.), water vapor, or when the irradiated object is intentionally blown with at least one gas selected from the group including air. The effects of the present invention can be enjoyed.
本発明において、トリミ°ングに用いるビームはYAG
レーザ(波長: 1.06μm)に限定されない。例え
ば、炭酸ガスレーザ(波長:↓0.6μm)。In the present invention, the beam used for trimming is YAG
It is not limited to laser (wavelength: 1.06 μm). For example, carbon dioxide laser (wavelength: ↓0.6 μm).
ルビーレーザ(波長:0,69μm)+ ガラスレーザ
(波長:1.06μm)、アレキサンドライトレーザ(
波長: 0.75μm)、Arイオンレーザ(波長:
0.45μm)、エキシマレーザ(波長二0.19 p
m−0,’78 μm)等によることも可能である。こ
の際、非酸化物系セラミックス表面に到達したレーザビ
ームのエネルギが510W10n2を越えないように配
慮する必要がある。Ruby laser (wavelength: 0.69μm) + glass laser (wavelength: 1.06μm), alexandrite laser (
Wavelength: 0.75 μm), Ar ion laser (wavelength:
0.45μm), excimer laser (wavelength 20.19p)
m-0, '78 μm), etc. At this time, care must be taken so that the energy of the laser beam that reaches the surface of the non-oxide ceramic does not exceed 510W10n2.
実施例では、トリミングされるべき抵抗体が厚膜抵抗体
である場合について説明した。しかし、本水明はこれの
みに限定されるものではない。例えば、抵抗体がCr−
AQ、Ni−Cr、Cr−8i、酸化タンタルの如き薄
膜抵抗体であってもよく、その製法が蒸着法、スパッタ
リング法。In the embodiment, the case where the resistor to be trimmed is a thick film resistor has been described. However, Honsuimei is not limited to this. For example, if the resistor is Cr-
A thin film resistor such as AQ, Ni-Cr, Cr-8i, or tantalum oxide may be used, and the manufacturing method thereof is a vapor deposition method or a sputtering method.
(ケミカル ベイパー デポズション(CmicalV
apor Deposition)法、イオンブレーテ
ィング法等による場合であってもよい。また、薄膜抵抗
体が酸化珪素をはじめとする安定な物質で表面を保護さ
れている場合にも、本発明を適用できる。これらの場合
も、非酸化物系セラミックス表面に到達したレーザビー
ムのエネルギが510W/1m+2を越えむいように配
慮する必要がある。(Chemical Vapor Deposition (CmicalV)
A method such as apor deposition method, ion blating method, etc. may also be used. The present invention can also be applied to cases where the surface of the thin film resistor is protected with a stable substance such as silicon oxide. In these cases as well, care must be taken to ensure that the energy of the laser beam that reaches the surface of the non-oxide ceramic exceeds 510 W/1 m+2.
実施例ではRu O2を導電性物質とした抵抗組成物を
説明したが、本発明はこれのみに限定されない。Ru0
zに代わる導電性物質としては、ルテニウム以外の金属
酸化物(IrO2,RhO2゜NbzOs等)、ルテニ
ウムを含むパイロクロア型多成分酸化物(LaRu○s
、 Ca Ru Oa+S rRubs、B aRuO
a、B 1zRuzo7゜Pb2Ruzoe、PbzR
uzos、6+TQ2Ru207゜Ca o、5S r
o、aRu Oa等)、ルテニウムを含まないパイロク
ロア型多成分酸化物(B i 2Rh zos、a。In the examples, a resistive composition using RuO2 as a conductive substance has been described, but the present invention is not limited thereto. Ru0
As conductive substances to replace z, metal oxides other than ruthenium (IrO2, RhO2゜NbzOs, etc.), pyrochlore-type multicomponent oxides containing ruthenium (LaRu○s, etc.)
, Ca Ru Oa+S rRubs, B aRuO
a, B 1zRuzo7゜Pb2Ruzoe, PbzR
uzos, 6+TQ2Ru207°Ca o, 5S r
o, aRu Oa, etc.), pyrochlore-type multicomponent oxides that do not contain ruthenium (B i 2Rh zos, a.
PbzRh20z、Pbzl rzOe、5.Pbzo
szOz。PbzRh20z, Pbzl rzOe, 5. Pbzo
szOz.
TQ2I rzo7+ TQzRhz07.T1220
8207等)、金属六硼化物(s c l Y I L
a + c e +Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、
Th、Dy。TQ2I rzo7+ TQzRhz07. T1220
8207, etc.), metal hexaborides (sc l Y I L
a + c e +Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,
Th, Dy.
Ho、E r、Tm、Yb、Luの六硼化物)、酸化錫
、金属珪化物等が挙げられる。また、RuO2を含む上
記導電性物質を必要1こ応じて任意に組合わせることは
可能である。したがって、回路基板10及び電子装置2
00は、その電気回路において導電性物質を含有した抵
抗体を用いていることに何等の支障もない。Examples include hexaborides of Ho, Er, Tm, Yb, and Lu), tin oxide, and metal silicides. Further, it is possible to arbitrarily combine the above-mentioned conductive substances containing RuO2 as necessary. Therefore, the circuit board 10 and the electronic device 2
00 has no problem in using a resistor containing a conductive substance in its electric circuit.
本発明回路基板や電子装置において、非酸化物系セラミ
ックス基板は、それぞれ窒化アルミニウム、窒化硼素、
炭化珪素、そして、窒化珪素を主成分とする場合のみに
限定されない。例えば、本発明では(↓)上記抵抗組成
物が焼成される部分が窒化アルミニウム、窒化硼素、炭
化珪素、そして窒化珪素の群から選択された少なくとも
一種からなる場合、(2)窒化アルミニウム、窒化硼素
。In the circuit board and electronic device of the present invention, the non-oxide ceramic substrate is made of aluminum nitride, boron nitride,
It is not limited to cases where the main components are silicon carbide and silicon nitride. For example, in the present invention (↓) when the portion where the resistor composition is fired is made of at least one selected from the group of aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, and silicon nitride, (2) aluminum nitride, boron nitride .
炭化珪素、そして窒化珪素の群から選択された少なくと
も一種と、酸化アルミニウム、酸化ベリリウムの群から
選択された少なくとも一種とが複合化された場合、そし
て(3)窒化アルミニウム。When at least one selected from the group of silicon carbide and silicon nitride is combined with at least one selected from the group of aluminum oxide and beryllium oxide, and (3) aluminum nitride.
窒化硼素、炭化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、そ
して酸化ベリリウムの群から選択された二種以上の物質
から構成された場合でも、非酸化物系セラミックス基板
の範囲に含まれる。Even when the substrate is composed of two or more substances selected from the group of boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, aluminum oxide, and beryllium oxide, it is included in the scope of the non-oxide ceramic substrate.
本発明回路基板や電子装置は、パワー素子とその制御回
路用素子とが同一基板上に搭載されてその効果は最大限
に発揮される。しかし、本発明はこの場合にのみ限定さ
れるものではなく、パワー素子が搭載されなくてもよい
。In the circuit board and electronic device of the present invention, the power element and its control circuit element are mounted on the same substrate, and the effects thereof are maximized. However, the present invention is not limited to this case, and the power element may not be mounted.
本発明における電子装置は、例えば第一実施例における
イグナイタモジュール装置200や第二実施例における
高周波電圧増幅回路装置200に限定されるものではな
く、例えば、第一実施例における配電器装置や第二実施
例におけるテレビジョン装置も本発明電子装置の範囲に
含まれる。The electronic device in the present invention is not limited to, for example, the igniter module device 200 in the first embodiment or the high frequency voltage amplification circuit device 200 in the second embodiment, but includes, for example, the power distributor device in the first embodiment or the The television device in the embodiment is also included in the scope of the electronic device of the present invention.
上述の実施例では詳述していないが、本発明によれば在
来のトリミング装置(特別の機構を備えない)の転用が
可能で、レーザ出力の調整のみで抵抗値調整ができる。Although not described in detail in the above embodiments, according to the present invention, a conventional trimming device (not equipped with a special mechanism) can be used, and the resistance value can be adjusted only by adjusting the laser output.
また、アルミナ基板適用の在来厚膜製品と同様のプロセ
スを踏襲できる。これらの点に基づいて、大きい経済効
率がもたらされることは言うまでもない。In addition, the same process as conventional thick film products using alumina substrates can be followed. It goes without saying that great economic efficiency results from these points.
また、本発明によれば、抵抗値調整を容易ならしめ、か
つ良好な抵抗値安定性を示す抵抗体を有する、非酸化物
系セラミックス回路基板と同回路基板が組込まれた電子
装置、及びこれらの製法を提供できる。Further, according to the present invention, there is provided a non-oxide ceramic circuit board having a resistor that facilitates resistance value adjustment and exhibits good resistance value stability, and an electronic device incorporating the same circuit board. We can provide the manufacturing method.
本発明によれば、在来のトリミング装置の転用が可能で
、レーザ出力の調整のみで抵抗値調整ができる。また、
アルミナ基板適用の在来厚膜製品と同様のプロセスを踏
襲できる。これらの点に基づいて、大きい経済効率がも
たらされる。更に、抵抗値調整を容易ならしめ、かつ良
好な抵抗値安定性を示す抵抗体を有する、非酸イし物系
セラミックス回路基板と同回路基板が組込まれた電子装
置。According to the present invention, a conventional trimming device can be used, and the resistance value can be adjusted only by adjusting the laser output. Also,
The same process as conventional thick film products using alumina substrates can be followed. Based on these points, great economic efficiency results. Furthermore, there is provided a non-acid-based ceramic circuit board having a resistor that facilitates resistance value adjustment and exhibits good resistance value stability, and an electronic device incorporating the same circuit board.
及び、これらの製法を提供できる。And, these manufacturing methods can be provided.
第工図は本発明の一実施例の抵抗体を形成した回路基板
の斜視図、第2図は抵抗体の温度サイクル試験の結果を
示す特性図、第3図は自動車エンジン制御用イグナイタ
モジュール装置の正面図(a)および回路図(b)、第
4図は出力電圧。
入力電流および閉路率特性図、第5図はパワー素子の正
面図、第6図は装置200の入力端子波形及び出力電圧
波形図、第7図、第8図はレーザ出力に対するリーク電
流特性図、第9図はレーザ出力に対する指数の特性図で
ある。
■0・・・回路基板、100・・窒化アルミニラ11焼
結体基板。The first engineering drawing is a perspective view of a circuit board on which a resistor according to an embodiment of the present invention is formed, FIG. 2 is a characteristic diagram showing the results of a temperature cycle test of the resistor, and FIG. 3 is an igniter module device for controlling an automobile engine. The front view (a) and the circuit diagram (b), and Figure 4 shows the output voltage. 5 is a front view of the power element, 6 is an input terminal waveform and output voltage waveform diagram of the device 200, 7 and 8 are leakage current characteristic diagrams with respect to laser output, FIG. 9 is a characteristic diagram of index versus laser output. ■0...Circuit board, 100...Aluminum nitride 11 sintered body board.
Claims (1)
により抵抗値を調整された抵抗体を有する回路基板であ
つて、上記レーザ照射された部分のリーク電流が同部に
印加された電圧に一次比例することを特徴とする非酸化
物系セラミックス上に設けた抵抗体を有する回路基板。 2、請求項1において、上記抵抗体が厚膜又は薄膜から
なることを特徴とする非酸化物系セラミックス上に設け
た抵抗体を有する回路基板。 3、請求項1又は2において、上記抵抗体が無機質物質
からなることを特徴とする非酸化物系セラミックス上に
設けた抵抗体を有する回路基板。 4、請求項1ないし3において、上記抵抗体上に絶縁物
が被覆されていることを特徴とする非酸化物系セラミッ
クス上に設けた抵抗体を有する回路基板。 5、請求項1ないし4において、上記抵抗体が設けられ
た非酸化物系セラミックスが窒化アルミニウム、炭化珪
素、窒化硼素、窒化珪素の群から選択された少なくとも
1種を主成分とすることを特徴とする非酸化物系セラミ
ックス上に設けた抵抗体を有する回路基板。 6、請求項1ないし4において、上記抵抗体が設けられ
た非酸化物系セラミックスが(1)窒化アルミニウム、
炭化珪素、窒化硼素、そして窒化珪素の群から選択され
た少なくとも1種、又は(2)窒化アルミニウム、炭化
珪素、窒化硼素、そして窒化珪素の群から選択された少
なくとも1種と、酸化アルミニウム、酸化ベリリウムの
群から選択された少なくとも1種との複合体、又は(3
)窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化硼素、窒化珪素、
酸化アルミニウム、そして酸化ベリリウムの群から選択
された2種以上の物質から構成されることを特徴とする
非酸化物系セラミックス上に設けた抵抗体を有する回路
基板。 7、非酸化物系セラミックス上に設けられ、レーザ照射
により抵抗値を調整された抵抗体を有する回路基板であ
つて、上記レーザ照射部のリーク電流が同部に印加され
た電圧に1次比例するようにした回路基板が、周波数5
0MHz以上又は1mm^2当りの消費電力が0.2W
以上である半導体素子を有する電気回路に組込まれたこ
とを特徴とする電子装置。 8、請求項7において、上記電気回路が自動車用エンジ
ンの回転数制御又はディスプレイ装置の電気信号増幅を
する回路であることを特徴とする電子装置。 9、非酸化物系セラミックス上に設けられた抵抗体の抵
抗値を、レーザ照射により調整することを含む回路基板
又は同回路基板を電気回路に組込んだ電子装置の製法に
おいて、レーザビームの上記非酸化物系セラミックス表
面における照射エネルギが510W/mm^2を越えな
いようにすることを特徴とする回路基板又は同回路基板
を電気回路に組込んだ電子装置の製法。 10、請求項9において、上記抵抗体が厚膜抵抗体であ
り、同抵抗体上にガラスからなる表面被覆層を有する構
成体に、410W/mm^2以上920W/mm^2以
下の入射エネルギを有するレーザビームを照射すること
を特徴とする回路基板又は同回路基板を電気回路に組込
んだ電子装置の製法。 11、請求項9又は10において、被照射部が空気、酸
素、窒素、不活性ガス(Ar、Ne、Kr、Xe、及び
CO_2)、水蒸気の群から選択された少なくとも一種
からなる気体にさらされることを特徴とする回路基板又
は同回路基板を電気回路に組込んだ電子装置の製法。[Claims] 1. A circuit board having a resistor provided on a non-oxide ceramic and having a resistance value adjusted by laser irradiation, wherein leakage current in the laser irradiated portion is A circuit board having a resistor provided on a non-oxide ceramic, which is linearly proportional to an applied voltage. 2. A circuit board having a resistor provided on a non-oxide ceramic according to claim 1, wherein the resistor is formed of a thick film or a thin film. 3. A circuit board having a resistor provided on a non-oxide ceramic according to claim 1 or 2, wherein the resistor is made of an inorganic material. 4. A circuit board having a resistor provided on a non-oxide ceramic according to claim 1, wherein the resistor is coated with an insulator. 5. Claims 1 to 4 are characterized in that the non-oxide ceramic provided with the resistor has at least one selected from the group consisting of aluminum nitride, silicon carbide, boron nitride, and silicon nitride as a main component. A circuit board having a resistor provided on a non-oxide ceramic. 6. Claims 1 to 4, wherein the non-oxide ceramic provided with the resistor is (1) aluminum nitride;
At least one member selected from the group consisting of silicon carbide, boron nitride, and silicon nitride, or (2) at least one member selected from the group consisting of aluminum nitride, silicon carbide, boron nitride, and silicon nitride, and aluminum oxide and oxide. A complex with at least one member selected from the group of beryllium, or (3
) aluminum nitride, silicon carbide, boron nitride, silicon nitride,
1. A circuit board having a resistor provided on a non-oxide ceramic, characterized in that it is composed of two or more kinds of substances selected from the group of aluminum oxide and beryllium oxide. 7. A circuit board provided on non-oxide ceramics and having a resistor whose resistance value is adjusted by laser irradiation, wherein the leakage current of the laser irradiation part is linearly proportional to the voltage applied to the same part. The circuit board designed to
0MHz or higher or power consumption per 1mm^2 is 0.2W
An electronic device characterized by being incorporated into an electric circuit having the semiconductor element as described above. 8. An electronic device according to claim 7, wherein the electric circuit is a circuit for controlling the rotational speed of an automobile engine or for amplifying an electric signal of a display device. 9. In a method for manufacturing a circuit board or an electronic device incorporating the circuit board into an electric circuit, which involves adjusting the resistance value of a resistor provided on a non-oxide ceramic by laser irradiation, the above-mentioned method of laser beam A method for manufacturing a circuit board or an electronic device incorporating the circuit board into an electric circuit, characterized in that irradiation energy on the surface of a non-oxide ceramic does not exceed 510 W/mm^2. 10. In claim 9, the resistor is a thick film resistor, and an incident energy of 410 W/mm^2 or more and 920 W/mm^2 or less is applied to the structure having a surface coating layer made of glass on the resistor. A method for manufacturing a circuit board or an electronic device incorporating the circuit board into an electric circuit, characterized in that the circuit board is irradiated with a laser beam having the following characteristics. 11. In claim 9 or 10, the irradiated part is exposed to at least one gas selected from the group of air, oxygen, nitrogen, inert gas (Ar, Ne, Kr, Xe, and CO_2), and water vapor. A method for manufacturing a circuit board or an electronic device incorporating the circuit board into an electric circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1166671A JPH0334452A (en) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | A circuit board having a resistor provided on non-oxide ceramics, an electronic device incorporating the same circuit board, and a manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0334452A true JPH0334452A (en) | 1991-02-14 |
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| JP1166671A Pending JPH0334452A (en) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | A circuit board having a resistor provided on non-oxide ceramics, an electronic device incorporating the same circuit board, and a manufacturing method thereof |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0334452A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5166700A (en) * | 1991-01-23 | 1992-11-24 | Rohm Co., Ltd. | Thermal print head |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP1166671A patent/JPH0334452A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5166700A (en) * | 1991-01-23 | 1992-11-24 | Rohm Co., Ltd. | Thermal print head |
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