JPH0997961A

JPH0997961A - 混成集積回路の製造方法

Info

Publication number: JPH0997961A
Application number: JP7253879A
Authority: JP
Inventors: Yuusuke Igarashi; 優助五十嵐; Sadamichi Takakusaki; 貞道高草木
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】厚膜金属基板に形成する塗膜、溶剤と有機材
料が含まれる印刷抵抗の膜質を改善することを目的とす
る。【解決手段】印刷抵抗ペーストを印刷した後、ヒータ
ー２２と接触した、熱が伝えられる金属性のベルト２１
の上に金属基板を載置して、基板の下から熱を加え、塗
膜内部からの乾燥を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、混成集積回路の製
造方法に関し、特に金属基板を厚膜基板として採用した
際の焼成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に厚膜基板に被着させる膜として
は、抵抗ペースト、導体ペースト、誘電体ペーストおよ
びパシベーションを目的としてコートする有機膜等が考
えられる。この膜の被着方法としては、溶剤に溶けたペ
ーストをスクリーンメッシュを介して印刷する方法、ま
た有機膜はディップ等で被着される。

【０００３】例えば特開平４−３２４９９１号公報に
は、カーボンレジン印刷抵抗ペーストをスクリーン印刷
し焼成する事が説明されており、短い焼成時間で、バラ
ツキや経時変化のないものが望まれることが説明されて
いる。このカーボンレジン抵抗材のバインダーとして
は、エポキシ樹脂とメラミン樹脂がベースで、これが重
縮合されて成るものがある。しかし材料からくる特性上
焼成時間が長く、触媒等で硬化促進させても６時間から
１０時間の焼成時間が必要であった。

【０００４】一方、この焼成時間を短くするためにフェ
ノール樹脂系抵抗材が開発され、酸触媒を併用した縮合
重合で数分程度の焼成時間を可能としているものもあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前者のエポキシ・メラ
ミン系の場合、焼成の時間がかかりすぎ、スループット
が上がらない問題があった。またフェノール樹脂系は、
焼成時間が短いものの、前者と同様に次の問題があっ
た。これは焼成の問題、つまり図３のように熱対流炉で
あるため、基板１・・・に被着された膜は、強制的に温
度を均一にしようとして、ヒーター２からの熱をファン
３で強制循環させ、表面にエアーを衝突させている。従
って、熱風が膜表面に直接当たり、前者も後者も図４の
斜線部分、つまり膜の表面が乾燥硬化する。そのため、
図４のように、内部に発生した反応分解ガスや溶剤のガ
ス４が外部に放出される際に、この乾燥した膜５の表面
を破壊し、ピンホール６が発生する問題があった。或い
は乾燥硬化した膜に気泡が取り込まれた形となり、どち
らにしても信頼性の悪い膜５となる問題があった。

【０００６】このことは、抵抗膜に限らず、溶剤が入っ
た樹脂膜、硬化の際にガスを発生するもの等では必ず発
生する問題である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題に鑑
みてなされ、第１に、金属基板を、下方に設けられた加
熱体の熱を伝える金属材料から成るベルトで搬送し、こ
の搬送の間に焼成することで解決するものである。これ
は、まずスループットの点からベルトによる搬送炉を採
用し、前述したようにファン等による熱対流によらず、
金属基板であるが故に基板の下から熱を加えれば、膜の
下部から溶剤が蒸発し塗膜の表面から乾燥しないことに
着目し、金属性のベルトを採用した。その結果、下方に
設けられた加熱体（ヒーター）の熱を効率よく金属基板
に伝えることができ、膜の中から乾燥でき、塗膜の表面
から乾燥することを抑制できる。

【０００８】第２に、ベルトを、金属より成るメッシュ
ベルトで成すことで解決するものである。前述の説明か
らも判るように、ベルトとしては金属が考えられる。し
かし、このベルトとしては、搬送が容易なように、有る
程度厚さの薄いシート状のベルトが好ましい。例えば写
真のフィルムを金属シートにしたものと想像すれば判り
易いであろう。しかしこのベルトでは、例えば２００度
程度の熱が加えられるため、反りが発生し、ヒーターと
ベルトの接触、基板とベルトとの接触が全面に渡り悪
く、ヒーターの熱を基板に伝える効率が悪い。

【０００９】一方、金属のメッシュベルトは、例えば鎖
が縦横何列にもつながり、フレキシビリティのある重さ
を持ったものであるため、ベルトは自重によりヒーター
面に良好に接触し、ヒーターの熱を効率よく伝えること
ができる。またヒーター面がフラットで有れば、ベルト
はヒーター面と同じようにフラットになり、ベルトに伝
わった熱を効率よく基板に伝えることができる。

【００１０】以上はベルトを介して基板に熱を伝える方
法であるが、主旨は基板下から熱が加えられればよい。
つまり第３の手段は、金属基板を、下方に設けられた加
熱体に直接接触させて搬送させる方法であり、この搬送
の間に焼成する事で解決するものである。この場合、第
１、第２項と異なり、ベルトを介さずにすむため、直接
ヒーターに基板を載せられるので熱伝達効率を向上させ
ることができる。しかしこの場合、ベルトを使用しない
ことから搬送ができないため、ヒーターが移動するか、
または基板に当接する支持部材、例えば支持棒で基板の
側面を接触させながら基板自身を搬送させる必要があ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に第１の実施例を説明する
が、その前に金属基板を採用した混成集積回路の概要を
説明する。まず金属基板としては、アルミニウム、Ｃｕ
および鉄等が考えられ、金属基板ではないが絶縁材であ
る窒化チタン等の熱伝導率の優れた基板であれば、本発
明の主旨である範囲から逸脱しない。しかし金属基板の
場合は、導電パターンを形成するためその表面を絶縁処
理する必要があり、例えば陽極酸化であり、また絶縁フ
ィルムを被着する処理が必要である。

【００１２】まず図４のように、混成集積回路基板（１
１）上に所望の導電路（１２）を形成することにある。
混成集積回路基板（１１）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、アルマイト処理の上にポ
リイミドやエポキシ樹脂を被着させたものあるいはアル
ミニウム基板表面にＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を混入した絶縁
樹脂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（１１）上には銅箔を貼着し、所望の形状
にエッチングして導電路（１２）を形成する。導電路
（１２）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（１４）を形成する予定の導
電路（１２）端には銀ペースト等の導電ペースト層をス
クリーン印刷して付着してもよい。なお導電ペースト層
は抵抗体（１４）と導電路（１２）とのオーミック接触
をとるためのものである。尚、ここの導電ペーストは、
省略されても良い。

【００１３】続いて、導電路（１２）間にカーボンレジ
ン印刷抵抗ペーストをスクリーン印刷する。ここでペー
ストとしては、従来の技術の欄でも説明したように、エ
ポキシ樹脂とメラミン樹脂が抵抗材のバインダーとして
有するもの、フェノール樹脂系抵抗材料等が考えられ
る。前者の溶剤は、例えば沸点が１７０度程度のブチル
セルソルブ等、後者は沸点が２３０度程度のブチルカル
ビトールで、カーボン粒子が混練されている。またここ
では説明を省略するが、硬化剤、無機フィラーも混入さ
れている。

【００１４】続いて、図１や図２のような方法で硬化さ
せる。本工程は、本発明の特徴であり、以下にその詳細
を説明する。前者は、温度２００度程度で６時間から１
０時間の加熱処理が、後者は２５０度程度の加熱処理が
施される。本発明の特徴は、図４の基板１１の下に熱源
を置き、基板の下から熱を加え、被膜５の硬化を、被膜
５の中から行わせることにある。

【００１５】熱硬化において熱伝導の形態は、伝導、対
流および放射が考えられる。従来では、図３のように、
熱風対流炉が主体の硬化であり、この場合、塗膜表面か
ら塗膜内への伝導によって内部に熱が伝達されるため、
表層部から先に塗膜が乾燥しし、内部に発生した反応分
解ガスが放出されにくくなり、また短時間硬化を行うた
めに急昇温を行うと、表層部と内部の温度差が大きくな
り、内部の分解ガスが膨張噴出して、表面にピンホール
等を発生させる。

【００１６】従って、前記表層部からの塗膜の乾燥を抑
制するために、まずファンによる熱風対流炉を止め、基
板が熱伝導性に優れていることから、ホットプレートの
上に基板を載置する直接熱伝導方式を採用して、ホット
プレート面からの熱伝導を主体とし、印刷塗膜に対して
下部からの加熱が主な熱源となり、反応ガスを外部に放
出した後に硬化させるようにした。

【００１７】前述のように下部からの加熱を可能とし、
且つ量産性を考え図１および図２の構造炉を採用した。
図１は、金属性のベルトを採用した炉２０で、ベルト２
１の下に熱源であるホットプレート２２が載置されてい
る。熱効率の点からホットプレート２２とベルト２１、
ベルト２１と基板１１は、実質全面に渡り面接触しする
必要がある。

【００１８】ここでホットプレートは、４個図示されて
いるが、炉の長さによりプレートの個数は任意でよい。
また炉の全域に渡り１個で構成しても良い。金属ベルト
は、熱伝導率が優れているため、ホットプレートの熱を
効率よく基板に伝えることができる。また前記ベルト
は、メッシュベルトが好ましい。具体的に説明すれば、
時計のベルトのようなもので、小さな鎖がマトリックス
状につながったベルトであったり、金属糸で布状に編み
込まれた物がよい。

【００１９】その理由は、金属のベルト、例えば写真の
フィルムを金属シートに置き換えたような物は、熱によ
り表面に反りが発生し、ホットプレートとの接触も、基
板との接触も、その反りの部分が接触していない。一
方、前述した時計のベルトのような物、また布状に編み
込まれた物は、フレキシビリティがありベルトの自重に
より、ホットプレートに良好に接触する。従ってホット
プレートの表面がフラットであれば、ベルトもフラット
になり、基板をベルトに良好に当接させて搬送させるこ
とができる。

【００２０】鎖を採用したベルトは、鎖がドーナツ状で
あるため、中の中空部分は熱伝導に寄与しないが、鎖の
大きさを小さくさせることで効率は高くなる。一方、図
２は、左の炉２０の入り口近傍から右側出口の近傍まで
一体のホットプレートであり、ベルトは省略されてい
る。図１とは異なり基板１１は直接ホットプレート２２
の上に直接載置される。そしてベルトの代わり基板の側
面等を支持してホットプレートの上をこすりながら移動
させる支持手段２３が設けられている。この場合、基板
はホットプレートに直接接触しながら移動しているの
で、基板を加熱するための効率も、スループットも向上
する。

【００２１】ここでカーボン抵抗の安定性を考えて、印
刷部分に樹脂がアンダーコートされていても良い。また
遠赤外線加熱についてこれから若干述べる。前に強制対
流は、塗膜表面を乾かすために好ましくないことを述
べ、基板の下からの熱伝導の方法について述べてきた。
しかし熱伝達の形態として更に放射があるので簡単に触
れることにする。

【００２２】放射伝熱方式は、印刷塗膜の内部で直接電
磁波の形で吸収され、発熱、溶剤蒸発、更に樹脂の硬化
が行われる。従って、急速加熱が可能となる方法であ
る。しかし赤外線加熱は、赤外線ヒーターから放出され
たエネルギーが全て塗膜の所で吸収されるわけではな
い。被加熱物には固有の赤外線吸収特性があり、吸収特
性にあった赤外線のみが吸収され、それ以外は透過また
は反射されて吸収されない。一般に厚膜ペースト、つま
りバインダ樹脂、溶剤、機能材料に対して、近赤外線は
その殆どが反射または透過して吸収されないが、長波長
領域の遠赤外線は加熱エネルギーとして吸収される。従
って、厚膜焼成には近赤外線加熱よりも遠赤外線加熱の
方が効率の良い加熱ができる。

【００２３】しかし、金属基板を載置する手段、例えば
図１ではベルトであるが、これが熱伝導の優れた材料で
成ると、せっかく印刷塗膜内部で加熱されても、載置手
段が熱伝導が良いために基板から載置手段を介してその
熱が外部に放出される。従って、誇張して言えば印刷塗
膜内部の方が温度が低くなり、やはり表面から乾く傾向
となる。

【００２４】従って、載置手段を断熱性の優れた手段に
するか、または載置手段、つまり図１ではベルト、図２
ではホットプレートであるが、熱を有するようにすれ
ば、基板を介して外部に熱を放出することもない。つま
り放射による加熱の場合も、基板の下方から熱を加えて
やることで、効率の良い加熱が実現できることになる。
急速加熱を実現させるためには、下方からの加熱と遠赤
外線加熱の両者を同時に行うことで効率の良い加熱が実
現できる。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１に各種焼成方法によるカーボン抵抗の
抵抗値の変化率を実験したので以下に簡単に述べる。左
側より説明すれば、バッチ炉焼成は、ファンによる強制
対流の塗膜表面が先に乾燥するもので、ホットプレート
焼成は図１のもので、遠赤外線焼成は、炉の上部に遠赤
外線用のランプが備えられたもの、ホットプレート＋遠
赤外線焼成は、図１に於いて上部に遠赤外専用のランプ
が備えられたものである。

【００２７】ペースト材料は、フェノール樹脂系の抵抗
材料で、溶剤としてブチルカルビトールが用いられてい
る。半田耐熱試験は、２３０度の雰囲気に５分間入れて
から抵抗値の変化を調べた。またＰＣＴは、プレッシャ
ークッカーテストで、いわゆる高温高湿高気圧の条件の
中での抵抗値の変化を調べたものである。両者とも値の
単位は、パーセントである。

【００２８】バッチ炉（対流）によって焼成された抵抗
体は、ＰＣＴ特性に於いて劣る。またホットプレート
（直接熱伝導）は、バッチ炉の半田耐熱に於いて半分で
ある。放射は、半田耐熱、ＰＣＴともバッチ炉よりも優
れている。ただし２４５度よりも３２０度と高温の方が
変化率は小さい。ホットプレートと遠赤外線を両方実施
したものは、半田耐熱およびＰＣＴ特性ともに優れた結
果が得られた。

【００２９】また焼成時間を考えてみると、遠赤、遠赤
＋ホットプレートともに５分以下の短時間焼成が可能で
ある。以上、カーボン抵抗の焼成が終了した後は、導電
路の一部に、例えばリードのコンタクト部分、半導体チ
ップの固着部分等の半田が載せられる部分を残して、樹
脂がオーバーコートされて焼成される。

【００３０】本工程のオーバーコートの焼成も、図１や
図２の構成の炉を採用することで膜質の優れた物が実現
できる。この半田は、約２００度程度で溶融され、チッ
プ抵抗、チップコンデンサおよびベアの半導体チップが
半田付けされる。そして必要により、例えばジャンピン
グワイヤーを行う部分や半導体ＩＣと導電路との接続部
にワイヤーボンデイングが施され、ケースが取り付けら
れ、必要により中に樹脂が注入されて完成される。

【００３１】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に依れば、
第１に金属基板の上の塗膜は、熱伝導の優れたベルトで
搬送され、ベルトの下の熱源は、ベルトを介して金属基
板に伝えられるので、塗膜は金属基板との接触面、つま
り膜の中から乾燥が開始される。そのため、塗膜の中で
反応分解ガスがトラップされることなく、また膜にピン
ホールができることなく良好な膜質で焼成できるので、
抵抗値の変動を抑制した抵抗体が実現できる。

【００３２】また絶縁処理、パシベーションを目的とし
て基板に有機絶縁膜を塗布するが、ピンホールがない状
態で成膜焼成できるので、絶縁処理として用いる物は、
耐圧低下の抑制ができ、パシベーションを目的として用
いる膜は、経時変化の少ない混成集積回路を実現でき
る。第２にベルトとして、金属性の鎖や金属性の繊維で
構成されたメッシュ状のベルトを用いれば、ベルト自身
がフレキシブル性を有し、下方に設けられたヒーターブ
ロックの表面を接触するので、ヒーターブロックの熱を
効率よく基板に伝えることができる。

【００３３】第３に、ヒーターブロックの上に直接基板
を載置して焼成すれば、ベルトが無い分基板に直接熱を
伝えられ、効率の良い焼成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の混成集積回路の製造方法を説明
する断面図である。

【図２】図２は本発明の混成集積回路の製造方法を説明
する断面図である。

【図３】図３は従来の混成集積回路の製造方法を説明す
る断面図である。

【図４】図４は混成集積回路基板上に形成される塗膜の
状態を説明する断面図である。

【符号の説明】

１混成集積回路基板２ヒーター３ファン４ガス５塗膜または抵抗体６ピンホール１１混成集積回路基板１２導電路１４抵抗体２０炉２１ベルト２２ホットプレート２３支持手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】混成集積回路用の金属基板上に所望形状
の導電路を形成し、前記導電路間に有機材料を有する膜
を成膜し、前記膜を焼成して前記金属基板に被着する工
程を有する混成集積回路の製造方法において、前記金属基板は、下方に設けられた加熱体からの熱を伝
える金属材料から成るベルトに搬送され、この搬送の間
に焼成されることを特徴とする混成集積回路の製造方
法。
【請求項２】前記ベルトは、金属より成るメッシュベ
ルトで成る請求項１記載の混成集積回路の製造方法。
【請求項３】混成集積回路用の金属基板上に所望形状
の導電路を形成し、前記導電路間に有機材料を有する膜
を成膜し、前記膜を焼成して前記金属基板に被着する工
程を有する混成集積回路の製造方法において、前記金属基板は、下方に設けられた加熱体に直接接触し
て搬送され、この搬送の間に焼成されることを特徴とす
る混成集積回路の製造方法。