(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に収納された回路基板と、
前記ケースの内面に配設されて前記回路基板の短辺を保持する一対のガイド突起と、
前記回路基板の両面に個別に固定された複数の抵抗器を相互接続してなる合成抵抗器と、
前記回路基板上に搭載された受動回路素子及び能動回路素子と、
前記ケース内に充填されたモールド樹脂部とを備え、
前記回路基板の両面に個別に固定された複数の抵抗器は、前記回路基板の短辺から等しい距離の位置に固定されていることを特徴とする電子回路装置。
【請求項２】
前記回路基板の両面に個別に固定された複数の抵抗器は、互いに直列接続される請求項１記載の電子回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子回路装置に関し、例えば特に樹脂パッケージ型ハイブリッドＩＣに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の樹脂パッケージ型ハイブリッドＩＣは、リード取り出し構造によりＳＩＰタイプ及びＤＩＰタイプに分類されるが、いずれも樹脂封止（モールド）の場合は、注型法、浸漬法、トランスファ法などにより金型又はケースに回路基板を予め挿入しておき、液状又は粉体状の熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂）を用いて封止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記した従来の樹脂パッケージ型ハイブリッドＩＣでは、主として封止樹脂硬化時の収縮やその後の冷却による樹脂の膨張収縮過程で、モールド樹脂部と回路基板との間の収縮率や熱膨張率の差により両者間に応力が発生し、この応力が回路基板に固定された抵抗器に作用し、その結果、この抵抗器の抵抗値が受承する応力に応じて変化してしまう。
【０００４】
本発明者らの試験、解析によれば、封止樹脂部の収縮により回路基板には圧縮応力及び面直方向の曲げ応力が作用し、この曲げ応力により上記抵抗器に圧縮もしくは引張り応力が掛かることがわかった。上記曲げ応力は回路基板各部においてばらつくので、回路基板上の抵抗器の固定位置によって抵抗器の抵抗値がばらつき、その結果、回路の出力がばらつく。また、ハイブリッドＩＣに外部から加えられる力によっても抵抗器の抵抗値が変化することを確認した。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、封止樹脂部と回路基板との間に生じる応力に起因する抵抗器の抵抗値変動による回路の出力ばらつきを低減可能な電子回路装置を提供することを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子回路装置は、ケース内に収納された回路基板と、前記ケースの内面に配設されて前記回路基板の短辺を保持する一対のガイド突起と、前記回路基板の両面に固定された複数の抵抗器を相互接続してなる合成抵抗器と、前記回路基板上に搭載された受動回路素子及び能動回路素子と、前記ケース内に充填されたモールド樹脂部とを備え、前記回路基板の両面に個別に固定された複数の抵抗器は、前記回路基板の短辺から等しい距離の位置に固定されていることを特徴としている。
好適態様において、前記回路基板の両面に個別に固定された複数の抵抗器は、互いに直列接続される。
【０００７】
本発明でいう抵抗器として、印刷後、焼成して形成した厚膜抵抗体の他、各種ＰＶＤ法やＣＶＤ法で形成された薄膜抵抗体を採用することができる。これら抵抗器は、回路基板に導電ペーストや接着剤や半田などにより接着、固定されることができ、その他、回路基板上に直接形成される抵抗器も包含される。そして、これら抵抗器は、コンデンサなどの他の受動回路素子やＩＣ及びトランジスタなどの能動回路素子とともに回路基板に搭載される。
【０００８】
【作用及び発明の効果】
封止樹脂部の硬化時の収縮及びその後の加熱・冷却に伴う膨張・収縮により封止樹脂部と回路基板との間に応力が発生し、回路基板の表裏に作用する応力の差により回路基板が反る。又は外部からの力により回路基板が反る。この反りにより、回路基板の一面に固定された抵抗器に圧縮応力が掛かり、他面に固定された抵抗器に引張り応力が掛かる。圧縮応力を受ける抵抗器の抵抗値は減少し、引張り応力を受ける抵抗器の抵抗値は増加する。
【０００９】
本発明では、複数の抵抗器を相互接続して合成抵抗器を構成し、抵抗値減少の抵抗器が合成抵抗器の抵抗変化に与える影響により、抵抗値増加の抵抗器が合成抵抗器の抵抗変化に与える影響の一部又は全部をキャンセルする。
このようにすれば、封止樹脂部と回路基板との間の応力又は外力による回路基板の変形にもかかわらず、回路基板に固定された合成抵抗器の抵抗値の変化が減少又は相殺される。
【００１０】
【実施例】
（実施例１）
本発明の電子回路装置の一実施例を図１〜図３に示す。
この電子回路装置はハイブリッドＩＣであって、ケ−ス１と、ケ−ス１内に収容された回路基板２と、ケ−ス１内に充填されたモールド樹脂部３と、一端が回路基板２に固定され他端がモールド樹脂部３を貫通して外部に突出するリード４とを備えている。なお、図１では回路基板２の主面上のモールド樹脂部３は剥離して図示している。
【００１１】
ケ−ス１は、縦、横、高さが１８ｍｍ×５０ｍｍ×６ｍｍの直方中空体形状を有し、底面が開口されている。ケ−ス１の壁厚は約１ｍｍで、ＰＢＴ樹脂の射出成形により形成されている。ケ−ス１の長手方向両端に位置する両内端面には、一対のガイド突起１１（図３参照）が互いに平行に突設されている。
回路基板２はアルミナを素材とする多層基板であって、回路基板２の両短辺２１、２２はそれぞれガイド突起対１１の間にゆるやかに嵌入されて保持されている。回路基板２の寸法は、縦、横、厚さ１３ｍｍ×４７．５ｍｍ×０．８ｍｍであり、その線膨張率は約７．５×１０−６／℃である。回路基板２には単層もしくは多層の配線パターン（図示せず）が形成されている。回路基板２の一面には、各種回路部品が固定され、電気接続されている。特にこの実施例では、回路基板２の回路素子搭載面Ａに回路基板２の短辺２１に近接しかつ短辺２１からＬ１の距離に位置して抵抗器Ｒ１が固定され、同様に、回路基板２の裏面Ｂに回路基板２の短辺２１に近接しかつ短辺２１からからＬ１の距離に位置して抵抗器Ｒ２が固定されている（図３参照）。
【００１２】
抵抗器Ｒ１、Ｒ２は、縦、横、厚さが１．５ｍｍ×０．８５ｍｍ×１０μｍの長方形の膜からなり、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の長手方向は短辺２１と平行となっている。抵抗器Ｒ１、Ｒ２は図４に示すように、厚膜抵抗ペーストをスクリーン印刷技術により形成され、焼成された厚膜抵抗体であって、それらの両端にはＡｇ，Ａｇ／Ｐｄ，Ｃｕ，等を素材とする厚さ約１０μｍの配線層５ａ〜５ｄが形成されている。
【００１３】
また、回路基板２にはスルーホール６が開口され、スルーホール６には埋め込み導体７が埋め込まれ、埋め込み導体７は配線層５ｂと配線層５ｃとを接続し、これにより抵抗器Ｒ１、Ｒ２が直列接続されて合成抵抗Ｒを構成している。
モールド樹脂部３は、ケ−ス１内へ回路基板２を挿入後、エポキシ樹脂をケ−ス１内に注入し、熱硬化させ、冷却して形成される。このエポキシ樹脂の線膨張率は約５１×１０−６／℃、液状態から硬化後の体積収縮率は約９６％である。
【００１４】
上記した回路基板２上の回路は、モノリシックのオペアンプＯＰと、抵抗器Ｒ１、２からなる初段センスアンプを有し、このオペアンプ増幅回路の電圧増幅率ｋは、合成抵抗器Ｒの抵抗値に比例するようになっている。
上記したハイブリッドＩＣは、封止樹脂部３の硬化収縮により図５に略示するように回路素子搭載面Ａ側へ反る。これは、ケース内の回路素子搭載面Ａ側の封止樹脂量が、裏面側の樹脂量よりも多いために、回路基板２の回路素子搭載面Ａに掛かる圧縮力（特にその長手方向における）が、裏面Ｂのそれに優り、そのために、回路基板２の中央部が回路基板２の両短辺２１、２２に対して回路素子搭載面Ａを窪ませる方向に反るためと考えられる。なお、この反り量すなわち基板への応力は当然、温度変化に応じても変化する。また、回路基板２の中央部は回路基板２の両長辺２３、２４に対しても回路素子搭載面Ａを窪ませる方向に反るが、この反り量は比較的小さい。また、回路素子搭載面Ａ上に固定した各回路素子により回路基板２の各部は局部的に剛性強化され、各部の反り量及び応力分布はばらつくが、この実施例では無視する。
【００１５】
このような回路基板２の反り（すなわち回路基板２の面直方向の曲げ応力）により、その上に固定された抵抗器Ｒ１に圧縮応力が、抵抗器Ｒ２に引張り応力が加えられる。
回路基板２に加えられる応力と回路基板に固定された抵抗器の抵抗値変化との関係を調べた。試験用の回路基板２０は、図６に示すように、縦、横、厚さが１３ｍｍ×４７．５ｍｍ×０．８ｍｍの寸法を有し、台座９０で回路基板２０の長手方向の両端部を支持した。抵抗器Ｒは回路基板２０の短辺２１から１５．３ｍｍの位置に固定され、回路基板２０の中央を回路基板２０に向けて押圧して、抵抗値の変化を調べた。その結果を図７に示す。
【００１６】
図７から、押圧力（曲げ応力）と抵抗値の変化とはほぼ直線関係にあり、この押圧力による回路基板２の湾曲により、抵抗器Ｒ１に圧縮応力が生じる場合には抵抗減少、抵抗器Ｒ１に引張り応力が生じる場合には抵抗増加が生じることがわかった。なお、この実施例では、抵抗器Ｒ１の長手方向すなわち通電方向は回路基板２の長手方向としたが、抵抗器Ｒ１の長手方向すなわち通電方向を回路基板２の長手方向との角度を変えても、抵抗器Ｒ１に圧縮応力が生じる場合には抵抗減少、抵抗器Ｒ１に引張り応力が生じる場合には抵抗増加が生じることがわかった。
【００１７】
次に、図６の回路基板２０における反り量（変位量）と抵抗値変化量との関係を調べた。その結果を図８に示す。ただし、反り量は基板中央部の最大変位量とした。
なお、回路基板２の両短辺２１、２２を支持して中央部を押圧した場合、回路基板２の弾性変形により回路基板２の長手方向各部に作用する圧縮あるいは引張り応力は図９の略図に示すように、中央部が最大で両短辺２１、２２でほぼ０となるように変化する。
【００１８】
次に、抵抗器Ｒが上記位置に固定された回路基板２０をケ−ス１に収容し、モールド樹脂部で全面モールドした場合の抵抗器Ｒの抵抗値変化を調べた。その結果、この抵抗器Ｒ１の抵抗値変化率の平均値は約−０．７％であった。
以下、本実施例の特徴点を説明する。
この実施例では、抵抗器Ｒ１、Ｒ２は、その抵抗値が等しく、かつ短辺２１から回路基板２の長手方向に等距離に位置して回路基板２の表裏に固定されている。その結果、上記した回路基板２を通じて抵抗器Ｒ１、Ｒ２に作用する圧縮応力と引張り応力とは等しくなり、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の抵抗値変化量は等しくその増減方向が反対となる。
【００１９】
したがって、図１１に示すように印加応力が０の場合の抵抗値がｒである両抵抗器Ｒ１、Ｒ２を直列接続した場合、印加応力による抵抗値変化はΔｒ、−Δｒとすれば、合成抵抗Ｒの抵抗値はｒ＋ｒ＋Δｒ−Δｒ＝２ｒとなり、印加応力に対して抵抗値変化をキャンセルできる。
またこの実施例では、抵抗器Ｒ１、Ｒ２を短辺２１に近接して配置するため、回路基板２の曲げ応力に比例する抵抗器Ｒ１、Ｒ２に作用する応力も小さく、応力のばらつきも小さくできる。その結果、このオペアンプ電圧増幅回路の出力特性（電圧増幅率ｋ）に対する回路基板２の反りの影響が低減される。
【００２０】
更にこの実施例では、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の長手方向が短辺２１と平行に配置されている。このようにすれば、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の各部に作用する圧縮応力のばらつきが小さく、両抵抗器Ｒ１、Ｒ２の抵抗値のばらつきも小さくなる。
以上の結果として、このオペアンプ電圧増幅回路からなる初段センスアンプ  の電圧増幅率のばらつきを大幅に低減することができた。通常、微小な入力信号電圧又は信号電流を増幅する初段センスアンプの電圧増幅率はより大きな信号電圧を扱うその後の回路段に比べて格段に高い安定度が要求されるが、本実施例によれば電圧増幅率のばらつきを大幅に低減でき、このような初段センスアンプに好適である。
【００２１】
なお、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の各長手方向を回路基板２の長辺２３、２４と平行とすることも可能であり、また抵抗器Ｒ１、Ｒ２の長手方向と回路基板２の長手方向との角度を所定値としてもよい。また、図１２に示すようにスルーホールを２個設けて抵抗器Ｒ１、Ｒ２を並列接続することも可能である。また、両側の抵抗器Ｒ１、Ｒ２の表面に応力緩和用のシリコンゲルなどの膜を被覆することも可能である。また、上記実施例では抵抗器Ｒ１、Ｒ２の初期抵抗値は等しく設定したが、等しくなくてもよい。すなわち、等しい場合には短辺２１から等距離であるので、抵抗値の変化をほぼ０にできるが、初期抵抗値が多少差があっても合成抵抗器Ｒの抵抗値の変化を減少させることはできる。更に、上記実施例では両抵抗器Ｒ１、Ｒ２の短辺２１からの距離を等しくしたが、等しくなくても抵抗値Ｒの変化を低減することはできる。
【００２２】
（実施例２）
他の実施例を図１０に示す。
この実施例では、抵抗器Ｒ１を短辺２１からＬ１の距離に、抵抗器Ｒ２を短辺２１からＬ２の距離に固定している。各々の抵抗体の応力に対する抵抗値変動量は基板端部からの距離の関数（Ｆ（Ｌ１  ），Ｆ（Ｌ２  ））である。このため使用する抵抗体（材料、形状等に依存）の抵抗値変動量を考慮して抵抗体を配置（固定）すれば、２つの抵抗体の合成抵抗値変動を０にできる。
【００２３】
以上の実施例では、一対の抵抗器Ｒ１、Ｒ２による抵抗値変化の相殺を説明したが、合成抵抗器Ｒを３個以上の抵抗器で構成できることは当然である。
（実施例３）
他の実施例を図１３に示す。
この実施例は、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の配線層５ｂ、５ｃをスルーホールの代わりにリード４により短絡するものである。８は半田である。
【００２４】
このようにすれば、スルーホールの省略が可能となる。
なお上記各実施例ではオペアンプ電圧増幅回路への応用例を説明したが、本発明は電流増幅、波形処理、周波数処理、デジタル処理、コンパレータ、Ａ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換などの諸回路に広く応用できることは当然であり、特に最も高精度を要求されるこれら回路の初段部分に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１を示す断面図、
【図２】実施例１を示す断面図、
【図３】実施例１を示す断面図、
【図４】図１の抵抗器の拡大Ｒ２断面図、
【図５】回路基板の反りを示す模式図、
【図６】回路基板への曲げ力と抵抗器の抵抗値変化率との関係を試験するための試験装置を示す模式図、
【図７】図６の試験装置による試験結果を示す特性図、
【図８】回路基板への変位量（厚さ方向）と抵抗器の抵抗値変化量との関係を示す特性図、
【図９】回路基板の湾曲に伴い抵抗器に加わる応力の回路基板の長手方向への変化を示す特性図、
【図１０】実施例２を示す断面図、
【図１１】抵抗器Ｒ１、Ｒ２の直列接続を示す回路図、
【図１２】抵抗器Ｒ１、Ｒ２の並列接続を示す回路図、
【図１３】実施例３を示す断面図、
【符号の簡単な説明】
１はケース、２は回路基板、３はモールド樹脂部、４はリード、Ｒ１、Ｒ２は抵抗器、
【図１】
0003628028.tif 000002
【図２】
0003628028.tif 000003
【図３】
0003628028.tif 000004
【図４】
0003628028.tif 000005
【図５】
0003628028.tif 000006
【図６】
0003628028.tif 000007
【図７】
0003628028.tif 000008
【図８】
0003628028.tif 000009
【図９】
0003628028.tif 000010
【図１０】
0003628028.tif 000011
【図１１】
0003628028.tif 000012
【図１２】
0003628028.tif 000013
【図１３】
0003628028.tif 000014