JP3673032B2 - セラミック回路基板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック基板上に導体皮膜及び抵抗体皮膜などが形成されたセラミック回路基板及びその製造方法に関する。本発明のセラミック回路基板では、特に断面の寸法精度に優れた抵抗体皮膜が再現性よく形成される。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の小型化が進んでおり、それに伴って抵抗体皮膜の寸法も一辺当たりの長さがミリ単位のものから数百ミクロン単位へと、小型化の要求が高まっている。抵抗体皮膜の形成に同時焼成技術を用いるのも小型化の一手法であり、印刷可能な大きさから更にセラミックの焼成収縮分だけ収縮して、よりいっそうの小型化が可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スクリーン印刷法等によって抵抗体ペーストを印刷する場合、所定の断面寸法精度でもって微小面積の抵抗体塗膜を形成することはかなり困難である。特に導体塗膜の間に印刷される抵抗体ペーストの幅方向（導体塗膜の対向端面と平行の方向をいう。）への滲み（抵抗体ペーストがセラミックグリーンシート又はセラミック基板の表面において滲んで広がっていき、抵抗体塗膜の幅が、その上面からセラミックグリーンシート又はセラミック基板との接触面に向かって広がっていく現象を、以下、滲みという用語によって表す。）、及びそれによる焼成後の抵抗体皮膜の断面の寸法精度の低下などが問題となる。
【０００４】
例えば、幅２００ミクロン、間隔２００ミクロンの一対の導体塗膜を連結するように、幅１００ミクロンの抵抗体ペーストを印刷した場合、セラミックグリーンシート又はセラミック基板上の抵抗体塗膜の幅は、その滲みによって導体塗膜の幅と同じ２００ミクロンにまで広がってしまうことがある。そのため、焼成後、寸法精度の高い抵抗体皮膜を得ることはできない。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、セラミックグリーンシート上に印刷される抵抗体塗膜の所定の両端面と、絶縁体ペーストからなる一対のダムの各内側端面とが接触するように、抵抗体塗膜とダムとを設けることを特徴とする。また、特にセラミックグリーンシート上に各ペーストを印刷した後、グリーンシートと同時焼成することによって、より断面の寸法精度が高く、且つ微小面積の抵抗体皮膜を再現性よく形成することができるセラミック回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１発明のセラミック回路基板は、セラミックグリーンシート１ａが焼成されてなるセラミック基板１と、該セラミック基板１上に一定の間隔をもって設けられた、導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａが焼成されてなる一対の導体皮膜２と、該一対の導体皮膜２を連結するように一定の間隔をもって設けられた、絶縁体ペーストからなる絶縁体塗膜により構成される一対のダム３ａが焼成されてなる一対の絶縁体皮膜３と、該一対の絶縁体皮膜３の間に、上記一対の導体皮膜２を連結するように設けられた、抵抗体ペーストからなる抵抗体塗膜４ａが焼成されてなる抵抗体皮膜４と、からなり、上記抵抗体塗膜４ａの幅（Ｗ １ ）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体塗膜の厚さ（ｔ ｒ１ ）と上記ダムの厚さ（ｔ ｄ１ ）との比（ｔ １ ＝ｔ ｒ１ ／ｔ ｄ１ ）が前記の式で表される範囲内であり、且つ上記抵抗体皮膜４の、上記絶縁体皮膜３側の各端面４１は、上記一対の絶縁体皮膜３の各内側端面３１と接触していることを特徴とする。
【０００７】
また、第４発明のセラミック回路基板は、セラミック基板１と、該セラミック基板１上に一定の間隔をもって形成された一対の導体皮膜２と、該一対の導体皮膜２を連結するように一定の間隔をもって設けられた一対の絶縁体皮膜３と、該一対の絶縁体皮膜３の間に、上記一対の導体皮膜２を連結するように設けられた抵抗体皮膜４と、からなり、上記抵抗体皮膜３の幅（Ｗ ２ ）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体皮膜の厚さ（ｔ ｒ２ ）と上記絶縁体皮膜の厚さ（ｔ ｄ２ ）との比（ｔ ２ ＝ｔ ｒ２ ／ｔ ｄ２ ）が前記の式で表される範囲内であり、且つ該抵抗体皮膜４の、上記絶縁体皮膜３側の各端面４１は、上記一対の絶縁体皮膜３の各内側端面３１と接触していることを特徴とする。
【０００８】
更に、第５発明のセラミック回路基板の製造方法は、セラミックグリーンシート１ａ上に、一定の間隔をもって導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａを設け、その後、該一対の導体塗膜２ａを連結するように、一定の間隔をもって絶縁体ペーストからなる絶縁体塗膜により構成される一対のダム３ａを設け、次いで、該一対のダム３ａの間に、抵抗体ペーストからなる抵抗体塗膜４ａを、上記一対の導体塗膜２ａを連結するように、且つ上記抵抗体塗膜４ａの、上記ダム３ａ側の各端面４１ａが、上記ダム３ａの各内側端面３１ａと接触するように設け、その後、これらを一体焼成するセラミック回路基板の製造方法であって、上記抵抗体塗膜の幅（Ｗ １ ）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体塗膜の厚さ（ｔ ｒ１ ）と上記ダムの厚さ（ｔ ｄ１ ）との比（ｔ １ ＝ｔ ｒ１ ／ｔ ｄ１ ）が前記の式で表される範囲内であることを特徴とすることを特徴とする。
【０００９】
上記「抵抗体皮膜」は、スクリーン印刷法等によって上記「セラミックグリーンシート」上に厚膜印刷された上記「抵抗体ペースト」を、同様にして印刷された上記「導体ペースト」などとともに同時焼成することにより形成される。同時に上記「導体皮膜」も形成される。また、グリーンシートではなく、焼成後のセラミック基板上に、導体ペースト、抵抗体ペースト及び絶縁体ペーストを印刷し、焼成する方法であってもよい。尚、グリーンシートと各ペーストとを同時焼成すれば、実際の印刷寸法よりも更にセラミックの焼成収縮分だけ小さい面積の抵抗体皮膜を形成することができる。それによって、より微小面積の抵抗体皮膜を有するセラミック回路基板を再現性よく得ることができる。
【００１０】
上記の抵抗体塗膜の幅方向への滲みを抑え、それを焼成して得られる抵抗体皮膜の幅方向への広がりを抑制するため、本発明では、抵抗体塗膜の所定の幅と同じ間隔をもって印刷された上記「絶縁体ペースト」により構成される、一対の上記「ダム」を設ける。このダムによって抵抗体塗膜の幅方向への滲み、即ちグリーンシートとの接触面、言い換えれば印刷された抵抗体塗膜の底面近傍において、抵抗体ペーストがグリーンシート表面に滲んで広がっていくのが抑えられる。それによって底面近傍の広がりが低減された特に断面の寸法精度の高い抵抗体皮膜を、再現性よく形成することができる。尚、焼成時に抵抗体塗膜が脱落する等の問題を防止するため、通常、抵抗体塗膜の上面及び露出している端面の全面を覆うようにガラスセラミックからなるオーバーコートが設けられる。
【００１１】
図１及び図２は、一対の電極となる導体塗膜を連結するように抵抗体ペーストをスクリーン印刷するに際し、上記一対のダムを設けた場合（図１）と、設けない場合（図２）の、抵抗体塗膜の幅方向への滲みの程度を模式的に表したものである。図１、図２において、１ａはセラミックグリーンシート、２ａは導体塗膜、３ａは絶縁体塗膜により構成される一対のダム、４ａは抵抗体塗膜、５ａはオーバーコート塗膜である。また、図１（ａ）、図２（ａ）は平面図（この平面図では、オーバーコート塗膜の図示は省略した。）、図１（ｂ）、図２（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）、図２（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。図１（ｃ）により明らかな通り、ダムを設けた場合は、抵抗体塗膜４ａの幅方向への滲みがほぼ抑えられ、一方、ダムを設けない場合は、図２（ｃ）のように抵抗体塗膜の幅は上面から底面へと広がっていく。
【００１２】
尚、図１（ｂ）及び（ｃ）は、焼成後のセラミック回路基板上における抵抗体皮膜４の状態を表すものとして代用することができる。この図１（ｃ）において、抵抗体皮膜４の幅方向（導体皮膜の対向端面と平行の方向をいう。）への広がりは、この抵抗体皮膜４の各端面４１に、その各内側端面３１が接触して形成されている一対の絶縁体皮膜３によって抑えられている。
【００１３】
ダムの厚さは、第２発明のように、抵抗体塗膜の厚さ以下とすることが好ましい。このダムの厚さが抵抗体塗膜の厚さを越える場合は、印刷される抵抗体ペーストの印刷の位置が一対のダムの間において少しでもずれると、抵抗体ペーストの一端部が片方のダムの上面に載ってしまうことになる。他方、抵抗体ペーストの他端部ともう一方のダムの内側面との間には空間が生ずることになる。その結果、抵抗体ペーストはその一端部側から他端部側へと流動し、抵抗体塗膜の断面形状が大きく変形することになる。更に、その断面形状は抵抗体ペーストの塗布毎に異なって一定にはならず、所定の断面形状及び寸法の抵抗体皮膜を形成することができないことがあり、抵抗値も一定とはならない。一方、ダムの厚さが抵抗体塗膜の厚さ以下である場合は、印刷位置にずれがあっても抵抗体塗膜の断面形状の変化は小さく、抵抗値のばらつきも小さい。
【００１４】
また、ダムの厚さは、抵抗体塗膜の滲みを抑えるのに必要な厚さ以上に厚くする必要はない。例えば抵抗体塗膜の厚さが２０μｍの場合であれば、ダムの厚さは１０μｍもあれば十分に目的は達せられる。本発明では、このように所要厚さのダムを設けることにより、抵抗体ペーストの印刷の位置に多少のずれがあっても、ダムの段差で却って抵抗体塗膜の断面形状が大きく変化するようなこともなく、寸法精度に優れた抵抗体皮膜を形成することができる。そのため、セラミック回路基板の歩留りも向上する。
【００１５】
一方、ダムの厚さは、どれだけ薄くてもよいというものではない。十分に滲みを抑える所要の効果を得るためには、ダムの厚さは、抵抗体塗膜の厚さとの相関において下限がある。本発明では、抵抗体塗膜の厚さ（ｔｒ１）を、ダムの厚さ（ｔｄ１）との比（ｔ１＝ｔｒ１／ｔｄ１）が下記の式で表される範囲内となるようにする〔但し、抵抗体塗膜の幅（Ｗ１）を０．０１〜１．６ｍｍの範囲とする。〕。
１．３−０．４ｌｎ（Ｗ１）≧ｔ１≧１
【００１６】
上記のｔ1 ≧１なる関係は、上記のダムの厚さを抵抗体塗膜の厚さ以下にすることを意味するものである。また、抵抗体塗膜の滲みを十分に抑えることができるダムの厚さの下限を、抵抗体塗膜の厚さとの相関において示したのが１．３−０．４ｌｎ（Ｗ1 ）≧ｔ1 なる関係である。このｔ1 は１．０８〜１．８、特に１．４〜１．８、更には１．６〜１．８とすることが好ましく、ｔ1 がこの範囲であればより効果的に抵抗体塗膜の滲みが抑えられる。また、印刷位置のずれによる抵抗体塗膜の断面形状の変化も抑えられる。尚、上記のダムの厚さ及び抵抗体塗膜の厚さは、対向する一対の導体塗膜の中間部位のセラミックグリーンシート上において測定した値である。
【００１７】
上記のダムの厚さと抵抗体塗膜の幅及び厚さとの関係は、焼成後のセラミック基板における絶縁体皮膜の厚さと抵抗体皮膜の幅及び厚さにおいても同様である。それを表したのが第４発明であり、ｔ２≧１なる関係は、絶縁体皮膜の厚さを抵抗体皮膜の厚さ以下にすることを意味するものである。また、抵抗体皮膜の幅方向への広がりを十分に抑えることができる絶縁体皮膜の厚さの下限を、抵抗体皮膜の厚さとの相関において示したのが１．３−０．４ｌｎ（Ｗ２）≧ｔ２なる関係である。
【００１８】
図３は、前記の第１発明の関係式におけるｔ１＝１．３−０．４ｌｎ（Ｗ１）なる式に従って、Ｗ１が０．０１〜１．６ｍｍの間において算出したｔ１を縦軸に、Ｗ１を横軸にして、第１発明の範囲を示したものである。図３において斜線を施した部分が第１発明の範囲内であり、それぞれのＷ１の値においてｔ１がこの範囲内であれば、ダムは抵抗体塗膜の厚さ以上となることなく、且つ薄すぎることなく、所要の効果を得るに要する厚さとなる。尚、第４発明におけるｔ２とＷ２との関係も、ｔ２を縦軸に、Ｗ２を横軸にして、この図３とほぼ同様に表すことができ、図３におけると同様の斜線の範囲内において抵抗体皮膜の幅方向への広がりが抑制されるとの十分な効果が奏される。
【００１９】
導体ペースト、抵抗体ペースト及び絶縁体ペーストは特に限定はされない。例えばＲｕＯ2 とガラス成分とからなるグレーズ抵抗材料は、セラミック基板上に形成されたＡｕ、Ａｇ、Ｐｄなどを主成分とする導体皮膜からなる電極間に印刷され、空気雰囲気下、焼成される。このように酸化雰囲気下で焼成される抵抗体ペーストを使用する場合は、導体ペーストとして酸化され難い元素を主成分として含有するものを使用する必要がある。
【００２０】
一方、非酸化雰囲気で焼成することができる抵抗材料もあり、この場合はＣｕなどの比較的酸化され易い元素を含有する導体ペーストを用いることもできる。また、Ｎｉ、Ａｌ等を含有する導体ペーストであっても、酸化雰囲気において焼成することができるものもある。しかし、一般的な抵抗材料であるグレーズ抵抗材料を使用し、空気雰囲気下で焼成するのが、装置、操作、コスト等において有利であり、導体ペーストとして、酸化し難い第３発明の各種の元素を含む導体ペーストを使用することが好ましい。
【００２１】
更に、抵抗体ペーストは、その粘度が低い場合は滲み易くなり、粘度が高い場合は印刷し難くなる等の問題があるため、適度な粘度とすることが好ましい。この粘度は５００〜２０００ポイズ、特に５００〜１０００ポイズ、更には７００〜９００ポイズ程度とすることが好ましく、この範囲であれば滲み難く、且つ印刷も容易である。尚、オーバーコート用のペーストも特定はされないが、通常、平均粒径が数μｍのホウケイ酸ガラス（Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス）粉末にビヒクルを配合して調製したものが使用される。また、このオーバーコート用のペーストには、着色材として適量のＣｒ2 Ｏ3 を添加することが好ましい。
【００２２】
また、セラミック基板を構成するセラミックの材質も特定はされず、アルミナ系、ガラス系等、いずれであっても使用することができる。しかし、抵抗体ペーストとして一般的に使用されるグレーズ抵抗材料を用いる場合は、ガラスセラミックを使用することが好ましい。それによって特に同時焼成において、比較的低温で焼成することができ、且つセラミック基板と抵抗体皮膜との接着性に優れたセラミック回路基板を得ることができる。更に、本発明の方法によって所要の配線パターンを印刷した複数枚のセラミックグリーンシートを積層した後、同時焼成することにより、セラミック多層回路基板を作製することもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例によって詳しく説明する。
実験例１
(1) セラミックグリーンシート１ａの作製
セラミック原料粉末としてアルミノホウケイ酸ガラス粉末とアルミナ粉末を使用して、セラミックグリーンシート１ａを作製した。アルミノホウケイ酸ガラス粉末は、ＳｉＯ2 ；４３％、Ａｌ2 Ｏ3 ；２８％、Ｂ2 Ｏ3 ；８％、ＭｇＯ；８％、ＣａＯ；１２％及びＺｒＯ2 ；１％の重量比となるように、それぞれの酸化物粉末を秤量し、混合し、溶融させた後、急冷してカレット状とし、更に粉砕して５０％粒子径（Ｄ50）が５μｍとなるように調製した。一方、アルミナ粉末としては、市販の低ソーダのα−アルミナ粉末を使用した。このアルミナ粉末のＤ50は３μｍであった。
【００２４】
次に、アルミナ製のポットに、上記のガラス粉末６００ｇとアルミナ粉末４００ｇを投入した。これに溶剤としてメチルエチルケトンを２００ｇ、バインダーとしてメタクリル酸エチル系のアクリル樹脂を１００ｇ、可塑剤としてジオクチルフタレートを５０ｇ及び分散剤５ｇを加え、１０時間、攪拌し、混合した。このようにして調製したセラミックグリーンシート成形用のスラリーを用いて、ドクターブレード法によって厚さ０．４ｍｍのセラミックグリーンシート１ａを作製した。
【００２５】
(2) 導体塗膜２ａを形成するための導体ペーストの調製
以下の金属粉末とガラス組成物を使用して導体塗膜２ａを形成するための導体ペーストを調製した。金属粉末としては平均粒径２μｍのＡｕ粉末を使用した。また、ガラス組成物としては、平均粒径１μｍのホウケイ酸ガラス（Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス）粉末を用いた。このホウケイ酸ガラス粉末を上記の金属粉末１００重量部に対して３重量部の量比で混合し、これに更にビヒクルとして、エチルセルロースを２０重量％含むブチルカルビトールアセテート溶液を、金属粉末１００重量部に対して２０重量部配合して混合し、導体ペーストを調製した。
【００２６】
(3) 抵抗体塗膜４ａを形成するための抵抗体ペーストの調製
平均粒径０．１５μｍのＲｕＯ2 粉末と上記の導体ペーストの調製において用いたと同様のホウケイ酸ガラス粉末を使用して抵抗体塗膜４ａを形成するための抵抗体ペーストを調製した。ＲｕＯ2 粉末１００重量部に対してガラス粉末を２０重量部混合し、これに更にビヒクルとして、エチルセルロースを２０重量％含むブチルカルビトールアセテート溶液を、ＲｕＯ2 粉末１００重量部に対して２０重量部配合して混合し、抵抗体ペーストを調製した。
【００２７】
(4) ダム３ａを形成するための絶縁体ペーストの調製
平均粒径１μｍのホウケイ酸ガラス粉末１００重量部に、ビヒクルとして、エチルセルロースを２０重量％含むブチルカルビトールアセテート溶液２０重量部を配合して混合し、絶縁体ペーストを調製した。
【００２８】
(5) セラミックグリーンシート１ａ上における各塗膜の形成
図１に示すように、セラミックグリーンシート１ａ上に、表１に示すギャップを有する一対の電極を形成するための導体ペーストをスクリーン印刷した。これを乾燥させた後、この導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａを連結するように、表１の抵抗体ペーストの目標印刷幅（印刷しようとする幅に相当するスクリーン版の幅を意味する。）の間隔をもって絶縁体ペーストを印刷し、乾燥させて一対のダム３ａを設けた。次いで、このダム３ａの間に抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させた。この印刷されて設けられた抵抗体塗膜４ａの幅を投影機にて計測した。導体塗膜２ａの厚さは１４μｍとし、また、抵抗体塗膜４ａの厚さは１２μｍ、ダム３ａの厚さは８．５μｍとした（この場合、ｔ1 ＝１．４となる。）。
【００２９】
(6) 抵抗体塗膜の幅の計測及び滲みの評価
抵抗体ペーストの各目標印刷幅について、それぞれ１０個の試験体を作製して、抵抗体塗膜の幅を計測した。計測結果について、その最大値、最小値及び平均値を表２に示す。同時に、図２に示すように、ダムを設けなかった以外は同様にして抵抗体ペーストを印刷した場合の抵抗体塗膜の幅を計測した。同様に結果を表２に示す。また、表２には、最大値のばらつきを表す標準偏差σ及びばらつきの規格値（目標印刷幅±１０％）に対する工程能力Ｃｐを併記する。
【００３０】
上記の工程能力Ｃｐは、Ｃｐ＝規格値／６σで表され、ばらつきの分布幅、即ち±３σが規格値の幅に対して１．３３程度であれば規格に対して能力が十分であるといえる。また、Ｃｐ＝１であれば、ばらつきが規格値の幅と同程度であるということであり、Ｃｐが１未満では、工程能力は不十分であるといえる。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
表２の結果によれば、グリーンシートを使用した場合の抵抗体塗膜の最大幅のばらつきは、目標印刷幅にもよるが従来法の１３〜３８％程度に抑えられることが分かる。また、抵抗体塗膜の目標印刷幅に対するばらつきの許容範囲を±１０％としたとき、その規格に対する工程能力Ｃｐは、ダムを設けなかった従来法では０．１３〜０．５０であるのに対し、本発明の場合には、１．０３〜１．３２となり、スクリーンマスクの寸法によって目標値を調整すれば、目標値±１０％は達成できることが分かる。
【００３４】
実験例２
実験例１において、グリーンシートではなく焼成後のガラスセラミック基板を使用し、導体塗膜の印刷厚さを１５μｍとした他は、同様にして各ペーストを印刷した。また、同様にして抵抗体塗膜の幅を計測した。同時に、ダムを設けなかった以外は同様にして抵抗体ペーストを印刷した場合の抵抗体塗膜の幅を計測した。これらの結果について、実験例１の場合と同様に表３に示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】
表３の結果によれば、この焼成後のセラミック基板を使用した実験例においても、本発明の場合の抵抗体塗膜の最大幅のばらつきは、ダムを設けなかった従来法の９〜３７％程度に抑えられることが分かる。また、抵抗体塗膜の目標印刷幅に対するばらつきの許容範囲を±１０％としたとき、その規格に対する工程能力Ｃｐは、ダムを設けなかった従来法では０．０９〜０．４８であるのに対し、本発明では、１．０５〜１．３０となり、スクリーンマスクのパターン寸法によって目標値を調整すれば、目標値±１０％は達成できることが分かる。
【００３７】
実験例３〜６
セラミックグリーンシート１ａ上に２００μｍのギャップを有する一対の電極を形成することとなる導体ペーストを印刷し、厚さ１０μｍの導体塗膜２ａとした。その後、この導体塗膜２ａを連結するように絶縁体ペーストを印刷し、一対のダム３ａを設けた。次いで、このダム３ａの間に粘度が約８００ポイズの抵抗体ペーストを印刷した。抵抗体塗膜４ａの長さを４００μｍとし、その幅を１００〜１６００μｍの間で１１点設定した。また、ダム３ａの幅は２００μｍとし、長さは抵抗体塗膜４ａよりやや長くした。更に、ダムの厚さを以下の実験例３、５及び６のようにし、抵抗体塗膜の厚さを、以下の実験例３〜６のように設定した。
【００３８】
実験例３；第１発明の１．３−０．４ｌｎ（Ｗ１）≧ｔ１≧１の関係式の範囲内とした。
実験例４；ダムを設けない。
実験例５；ｔ１≧１．３−０．４ｌｎ（Ｗ１）として、ダムを所要の効果が得られる下限値よりも薄いものとした。
実験例６；ｔ１<１として、ダムを抵抗体塗膜より厚くした。
これらの実験例において、実験例１と同様に抵抗体塗膜の幅を投影機にて計測した。各実験例の各抵抗体塗膜の幅について、それぞれ１０個の試験体を作製し、同様にσとＣｐを求めた。結果を表４及び５に示す。
【００３９】
【表４】
【００４０】
【表５】
【００４１】
表４、５の結果によれば、ダムの厚さが第１発明の範囲内、即ち図３の斜線部内である実験例３では、Ｃｐは抵抗体塗膜の幅によって１．２２〜３．８１の範囲となっており、抵抗体塗膜の滲みが少なく、得られる抵抗体皮膜の寸法精度が高く、微小面積の抵抗体皮膜を規格のばらつきの範囲内において形成することができる。一方、ダムを設けなかった実験例４では、抵抗体塗膜の幅が７００μｍ以下において、Ｃｐが１未満となり、また、ダムが薄すぎる実験例５（図３において、ｔ１＝１．３−０．４ｌｎ（Ｗ１）で表される線より上の部分）及びダムが厚すぎる実験例６（図３において、ｔ１＝１の横線より下の部分）では、抵抗体塗膜の幅が４００μｍ以下において、Ｃｐが１未満となり、微小面積の抵抗体皮膜を規格のばらつきの範囲内で形成できないことが分かる。
【００４２】
実験例７
セラミックグリーンシート１ａ上に４００μｍのギャップを有する一対の電極を形成することとなる導体ペーストを印刷し、厚さ１０μｍの導体塗膜２ａとした。その後、この導体塗膜２ａを連結するように絶縁体ペーストを印刷し、一対のダム３ａを設けた。この一対のダム３ａの間隔は４００μｍ、それぞれのダムの幅は２００μｍ、長さは９００μｍ、厚さは１３μｍとした。次いで、この一対のダム３ａの間に抵抗体ペーストを印刷した。抵抗体塗膜４ａの幅は４００μｍ、長さは８００μｍ、厚さは２０μｍとした。
【００４３】
次に、上記の抵抗体塗膜上に更にオーバーコート用のペーストを塗布した。このオーバーコート用のペーストとしては、上記の絶縁体ペーストにおいて、更にＣｒ2 Ｏ3 粉末からなる着色材を、ホウケイ酸ガラス粉末１００重量部に対して２重量部添加したものを使用した。その後、これを脱バインダー処理し、焼成して図１（ｃ）に示すセラミック回路基板を作製した後、その断面を観察し、絶縁体皮膜３と抵抗体皮膜４の厚さを計測した。その結果、それらの厚さはいずれも焼成前に対して約２０％収縮していたが、厚さの比はダム３ａと抵抗体塗膜４ａとの厚さの比１．５４とほとんど同じであった。尚、絶縁体皮膜の端面３１と抵抗体皮膜の端面４１とが接触していることも確認された。
【００４４】
実験例８
セラミックグリーンシート１ａ上に４００μｍのギャップを有する一対の電極を形成することとなる導体ペーストを印刷し、厚さ１０μｍの導体塗膜２ａとした。その後、この導体塗膜２ａを連結するように絶縁体ペーストを印刷し、一対のダム３ａを設けた。この一対のダム３ａの間隔は４００μｍ、それぞれのダムの幅は２００μｍ、長さは９００μｍ、厚さは１３μｍとした。次いで、この一対のダム３ａの間に抵抗体ペーストを印刷した。抵抗体塗膜４ａの幅は４００μｍ、長さは８００μｍ、厚さは２０μｍとした。
【００４５】
尚、この実験例では、上記の絶縁体ペーストとして、実験例７におけるオーバーコート用のペーストと同様に着色材を添加したものを使用した。その後、この上に上記のセラミックグリーンシート１ａと同様にして調製したグリーンシートを積層し、これを脱バインダー処理し、焼成してセラミック回路基板を作製した後、その断面を観察し、絶縁体皮膜３と抵抗体皮膜４の厚さを計測した。その結果、それらの厚さはいずれも約２０％収縮していたが、厚さの比はダム３ａと抵抗体塗膜４ａとの厚さの比１．５４とほとんど同じであった。尚、絶縁体皮膜の端面３１と抵抗体皮膜の端面４１とが接触していることも確認された。
【００４６】
【発明の効果】
第１発明のセラミック回路基板によれば、抵抗体塗膜の滲みを絶縁体ペーストからなるダムによって抑え、抵抗体塗膜の所定寸法及び形状のばらつきを大幅に抑制することができる。それによって、特に断面の寸法精度の高い、微小面積の抵抗体皮膜を備えるセラミック回路基板を得ることができる。これはセラミック回路基板の小型化及び歩留り向上にも大きく寄与するものである。また、第２発明のように、ダムの厚さを抵抗体塗膜の厚さ以下とすることにより、抵抗体塗膜の滲みをより効果的に抑えることができる。
【００４７】
また、第５発明のセラミック回路基板の製造方法によれば、抵抗体ペーストを印刷するに先立って、絶縁体ペーストにより構成される一対のダムを設け、このダムの間に抵抗体ペーストを印刷し、抵抗体塗膜を設けることにより、特に断面の寸法精度の高い、微小面積の抵抗体皮膜を備えるセラミック回路基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は導体塗膜の間に、一対のダムを設けた後、ダムの間に抵抗体ペーストを印刷した場合の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（ｂ）及び（ｃ）は、焼成後のセラミック回路基板の断面図として代用することもできる。
【図２】（ａ）は導体塗膜の間に、ダムを設けずに抵抗体ペーストを印刷した場合の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】抵抗体塗膜の厚さのダムの厚さに対する比率（ｔ1 ）の好ましい範囲を、抵抗体の幅（ｗ1 ）との相関で示すグラフである。
【符号の説明】
１；セラミック基板、１ａ；セラミックグリーンシート、２；導体皮膜、２ａ；導体塗膜、３；絶縁体皮膜、３１；絶縁体皮膜の端面、３ａ；ダム、３１ａ；ダムの端面、４；抵抗体皮膜、４１；抵抗体皮膜の端面、４ａ；抵抗体塗膜、４１ａ；抵抗体塗膜の端面、５；オーバーコート皮膜、５ａ；オーバーコート塗膜。
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック基板上に導体皮膜及び抵抗体皮膜などが形成されたセラミック回路基板及びその製造方法に関する。本発明のセラミック回路基板では、特に断面の寸法精度に優れた抵抗体皮膜が再現性よく形成される。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の小型化が進んでおり、それに伴って抵抗体皮膜の寸法も一辺当たりの長さがミリ単位のものから数百ミクロン単位へと、小型化の要求が高まっている。抵抗体皮膜の形成に同時焼成技術を用いるのも小型化の一手法であり、印刷可能な大きさから更にセラミックの焼成収縮分だけ収縮して、よりいっそうの小型化が可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スクリーン印刷法等によって抵抗体ペーストを印刷する場合、所定の断面寸法精度でもって微小面積の抵抗体塗膜を形成することはかなり困難である。特に導体塗膜の間に印刷される抵抗体ペーストの幅方向（導体塗膜の対向端面と平行の方向をいう。）への滲み（抵抗体ペーストがセラミックグリーンシート又はセラミック基板の表面において滲んで広がっていき、抵抗体塗膜の幅が、その上面からセラミックグリーンシート又はセラミック基板との接触面に向かって広がっていく現象を、以下、滲みという用語によって表す。）、及びそれによる焼成後の抵抗体皮膜の断面の寸法精度の低下などが問題となる。
【０００４】
例えば、幅２００ミクロン、間隔２００ミクロンの一対の導体塗膜を連結するように、幅１００ミクロンの抵抗体ペーストを印刷した場合、セラミックグリーンシート又はセラミック基板上の抵抗体塗膜の幅は、その滲みによって導体塗膜の幅と同じ２００ミクロンにまで広がってしまうことがある。そのため、焼成後、寸法精度の高い抵抗体皮膜を得ることはできない。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、セラミックグリーンシート上に印刷される抵抗体塗膜の所定の両端面と、絶縁体ペーストからなる一対のダムの各内側端面とが接触するように、抵抗体塗膜とダムとを設けることを特徴とする。また、特にセラミックグリーンシート上に各ペーストを印刷した後、グリーンシートと同時焼成することによって、より断面の寸法精度が高く、且つ微小面積の抵抗体皮膜を再現性よく形成することができるセラミック回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１発明のセラミック回路基板は、セラミックグリーンシート１ａが焼成されてなるセラミック基板１と、該セラミック基板１上に一定の間隔をもって設けられた、導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａが焼成されてなる一対の導体皮膜２と、該一対の導体皮膜２を連結するように一定の間隔をもって設けられた、絶縁体ペーストからなる絶縁体塗膜により構成される一対のダム３ａが焼成されてなる一対の絶縁体皮膜３と、該一対の絶縁体皮膜３の間に、上記一対の導体皮膜２を連結するように設けられた、抵抗体ペーストからなる抵抗体塗膜４ａが焼成されてなる抵抗体皮膜４と、からなり、上記抵抗体塗膜４ａの幅（Ｗ １ ）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体塗膜の厚さ（ｔ ｒ１ ）と上記ダムの厚さ（ｔ ｄ１ ）との比（ｔ １ ＝ｔ ｒ１ ／ｔ ｄ１ ）が前記の式で表される範囲内であり、且つ上記抵抗体皮膜４の、上記絶縁体皮膜３側の各端面４１は、上記一対の絶縁体皮膜３の各内側端面３１と接触していることを特徴とする。
【０００７】
また、第４発明のセラミック回路基板は、セラミック基板１と、該セラミック基板１上に一定の間隔をもって形成された一対の導体皮膜２と、該一対の導体皮膜２を連結するように一定の間隔をもって設けられた一対の絶縁体皮膜３と、該一対の絶縁体皮膜３の間に、上記一対の導体皮膜２を連結するように設けられた抵抗体皮膜４と、からなり、上記抵抗体皮膜３の幅（Ｗ ２ ）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体皮膜の厚さ（ｔ ｒ２ ）と上記絶縁体皮膜の厚さ（ｔ ｄ２ ）との比（ｔ ２ ＝ｔ ｒ２ ／ｔ ｄ２ ）が前記の式で表される範囲内であり、且つ該抵抗体皮膜４の、上記絶縁体皮膜３側の各端面４１は、上記一対の絶縁体皮膜３の各内側端面３１と接触していることを特徴とする。
【０００８】
更に、第５発明のセラミック回路基板の製造方法は、セラミックグリーンシート１ａ上に、一定の間隔をもって導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａを設け、その後、該一対の導体塗膜２ａを連結するように、一定の間隔をもって絶縁体ペーストからなる絶縁体塗膜により構成される一対のダム３ａを設け、次いで、該一対のダム３ａの間に、抵抗体ペーストからなる抵抗体塗膜４ａを、上記一対の導体塗膜２ａを連結するように、且つ上記抵抗体塗膜４ａの、上記ダム３ａ側の各端面４１ａが、上記ダム３ａの各内側端面３１ａと接触するように設け、その後、これらを一体焼成するセラミック回路基板の製造方法であって、上記抵抗体塗膜の幅（Ｗ １ ）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体塗膜の厚さ（ｔ ｒ１ ）と上記ダムの厚さ（ｔ ｄ１ ）との比（ｔ １ ＝ｔ ｒ１ ／ｔ ｄ１ ）が前記の式で表される範囲内であることを特徴とすることを特徴とする。
【０００９】
上記「抵抗体皮膜」は、スクリーン印刷法等によって上記「セラミックグリーンシート」上に厚膜印刷された上記「抵抗体ペースト」を、同様にして印刷された上記「導体ペースト」などとともに同時焼成することにより形成される。同時に上記「導体皮膜」も形成される。また、グリーンシートではなく、焼成後のセラミック基板上に、導体ペースト、抵抗体ペースト及び絶縁体ペーストを印刷し、焼成する方法であってもよい。尚、グリーンシートと各ペーストとを同時焼成すれば、実際の印刷寸法よりも更にセラミックの焼成収縮分だけ小さい面積の抵抗体皮膜を形成することができる。それによって、より微小面積の抵抗体皮膜を有するセラミック回路基板を再現性よく得ることができる。
【００１０】
上記の抵抗体塗膜の幅方向への滲みを抑え、それを焼成して得られる抵抗体皮膜の幅方向への広がりを抑制するため、本発明では、抵抗体塗膜の所定の幅と同じ間隔をもって印刷された上記「絶縁体ペースト」により構成される、一対の上記「ダム」を設ける。このダムによって抵抗体塗膜の幅方向への滲み、即ちグリーンシートとの接触面、言い換えれば印刷された抵抗体塗膜の底面近傍において、抵抗体ペーストがグリーンシート表面に滲んで広がっていくのが抑えられる。それによって底面近傍の広がりが低減された特に断面の寸法精度の高い抵抗体皮膜を、再現性よく形成することができる。尚、焼成時に抵抗体塗膜が脱落する等の問題を防止するため、通常、抵抗体塗膜の上面及び露出している端面の全面を覆うようにガラスセラミックからなるオーバーコートが設けられる。
【００１１】
図１及び図２は、一対の電極となる導体塗膜を連結するように抵抗体ペーストをスクリーン印刷するに際し、上記一対のダムを設けた場合（図１）と、設けない場合（図２）の、抵抗体塗膜の幅方向への滲みの程度を模式的に表したものである。図１、図２において、１ａはセラミックグリーンシート、２ａは導体塗膜、３ａは絶縁体塗膜により構成される一対のダム、４ａは抵抗体塗膜、５ａはオーバーコート塗膜である。また、図１（ａ）、図２（ａ）は平面図（この平面図では、オーバーコート塗膜の図示は省略した。）、図１（ｂ）、図２（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）、図２（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。図１（ｃ）により明らかな通り、ダムを設けた場合は、抵抗体塗膜４ａの幅方向への滲みがほぼ抑えられ、一方、ダムを設けない場合は、図２（ｃ）のように抵抗体塗膜の幅は上面から底面へと広がっていく。
【００１２】
尚、図１（ｂ）及び（ｃ）は、焼成後のセラミック回路基板上における抵抗体皮膜４の状態を表すものとして代用することができる。この図１（ｃ）において、抵抗体皮膜４の幅方向（導体皮膜の対向端面と平行の方向をいう。）への広がりは、この抵抗体皮膜４の各端面４１に、その各内側端面３１が接触して形成されている一対の絶縁体皮膜３によって抑えられている。
【００１３】
ダムの厚さは、第２発明のように、抵抗体塗膜の厚さ以下とすることが好ましい。このダムの厚さが抵抗体塗膜の厚さを越える場合は、印刷される抵抗体ペーストの印刷の位置が一対のダムの間において少しでもずれると、抵抗体ペーストの一端部が片方のダムの上面に載ってしまうことになる。他方、抵抗体ペーストの他端部ともう一方のダムの内側面との間には空間が生ずることになる。その結果、抵抗体ペーストはその一端部側から他端部側へと流動し、抵抗体塗膜の断面形状が大きく変形することになる。更に、その断面形状は抵抗体ペーストの塗布毎に異なって一定にはならず、所定の断面形状及び寸法の抵抗体皮膜を形成することができないことがあり、抵抗値も一定とはならない。一方、ダムの厚さが抵抗体塗膜の厚さ以下である場合は、印刷位置にずれがあっても抵抗体塗膜の断面形状の変化は小さく、抵抗値のばらつきも小さい。
【００１４】
また、ダムの厚さは、抵抗体塗膜の滲みを抑えるのに必要な厚さ以上に厚くする必要はない。例えば抵抗体塗膜の厚さが２０μｍの場合であれば、ダムの厚さは１０μｍもあれば十分に目的は達せられる。本発明では、このように所要厚さのダムを設けることにより、抵抗体ペーストの印刷の位置に多少のずれがあっても、ダムの段差で却って抵抗体塗膜の断面形状が大きく変化するようなこともなく、寸法精度に優れた抵抗体皮膜を形成することができる。そのため、セラミック回路基板の歩留りも向上する。
【００１５】
一方、ダムの厚さは、どれだけ薄くてもよいというものではない。十分に滲みを抑える所要の効果を得るためには、ダムの厚さは、抵抗体塗膜の厚さとの相関において下限がある。本発明では、抵抗体塗膜の厚さ（ｔｒ１）を、ダムの厚さ（ｔｄ１）との比（ｔ１＝ｔｒ１／ｔｄ１）が下記の式で表される範囲内となるようにする〔但し、抵抗体塗膜の幅（Ｗ１）を０．０１〜１．６ｍｍの範囲とする。〕。
１．３−０．４ｌｎ（Ｗ１）≧ｔ１≧１
【００１６】
上記のｔ1 ≧１なる関係は、上記のダムの厚さを抵抗体塗膜の厚さ以下にすることを意味するものである。また、抵抗体塗膜の滲みを十分に抑えることができるダムの厚さの下限を、抵抗体塗膜の厚さとの相関において示したのが１．３−０．４ｌｎ（Ｗ1 ）≧ｔ1 なる関係である。このｔ1 は１．０８〜１．８、特に１．４〜１．８、更には１．６〜１．８とすることが好ましく、ｔ1 がこの範囲であればより効果的に抵抗体塗膜の滲みが抑えられる。また、印刷位置のずれによる抵抗体塗膜の断面形状の変化も抑えられる。尚、上記のダムの厚さ及び抵抗体塗膜の厚さは、対向する一対の導体塗膜の中間部位のセラミックグリーンシート上において測定した値である。
【００１７】
上記のダムの厚さと抵抗体塗膜の幅及び厚さとの関係は、焼成後のセラミック基板における絶縁体皮膜の厚さと抵抗体皮膜の幅及び厚さにおいても同様である。それを表したのが第４発明であり、ｔ２≧１なる関係は、絶縁体皮膜の厚さを抵抗体皮膜の厚さ以下にすることを意味するものである。また、抵抗体皮膜の幅方向への広がりを十分に抑えることができる絶縁体皮膜の厚さの下限を、抵抗体皮膜の厚さとの相関において示したのが１．３−０．４ｌｎ（Ｗ２）≧ｔ２なる関係である。
【００１８】
図３は、前記の第１発明の関係式におけるｔ１＝１．３−０．４ｌｎ（Ｗ１）なる式に従って、Ｗ１が０．０１〜１．６ｍｍの間において算出したｔ１を縦軸に、Ｗ１を横軸にして、第１発明の範囲を示したものである。図３において斜線を施した部分が第１発明の範囲内であり、それぞれのＷ１の値においてｔ１がこの範囲内であれば、ダムは抵抗体塗膜の厚さ以上となることなく、且つ薄すぎることなく、所要の効果を得るに要する厚さとなる。尚、第４発明におけるｔ２とＷ２との関係も、ｔ２を縦軸に、Ｗ２を横軸にして、この図３とほぼ同様に表すことができ、図３におけると同様の斜線の範囲内において抵抗体皮膜の幅方向への広がりが抑制されるとの十分な効果が奏される。
【００１９】
導体ペースト、抵抗体ペースト及び絶縁体ペーストは特に限定はされない。例えばＲｕＯ2 とガラス成分とからなるグレーズ抵抗材料は、セラミック基板上に形成されたＡｕ、Ａｇ、Ｐｄなどを主成分とする導体皮膜からなる電極間に印刷され、空気雰囲気下、焼成される。このように酸化雰囲気下で焼成される抵抗体ペーストを使用する場合は、導体ペーストとして酸化され難い元素を主成分として含有するものを使用する必要がある。
【００２０】
一方、非酸化雰囲気で焼成することができる抵抗材料もあり、この場合はＣｕなどの比較的酸化され易い元素を含有する導体ペーストを用いることもできる。また、Ｎｉ、Ａｌ等を含有する導体ペーストであっても、酸化雰囲気において焼成することができるものもある。しかし、一般的な抵抗材料であるグレーズ抵抗材料を使用し、空気雰囲気下で焼成するのが、装置、操作、コスト等において有利であり、導体ペーストとして、酸化し難い第３発明の各種の元素を含む導体ペーストを使用することが好ましい。
【００２１】
更に、抵抗体ペーストは、その粘度が低い場合は滲み易くなり、粘度が高い場合は印刷し難くなる等の問題があるため、適度な粘度とすることが好ましい。この粘度は５００〜２０００ポイズ、特に５００〜１０００ポイズ、更には７００〜９００ポイズ程度とすることが好ましく、この範囲であれば滲み難く、且つ印刷も容易である。尚、オーバーコート用のペーストも特定はされないが、通常、平均粒径が数μｍのホウケイ酸ガラス（Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス）粉末にビヒクルを配合して調製したものが使用される。また、このオーバーコート用のペーストには、着色材として適量のＣｒ2 Ｏ3 を添加することが好ましい。
【００２２】
また、セラミック基板を構成するセラミックの材質も特定はされず、アルミナ系、ガラス系等、いずれであっても使用することができる。しかし、抵抗体ペーストとして一般的に使用されるグレーズ抵抗材料を用いる場合は、ガラスセラミックを使用することが好ましい。それによって特に同時焼成において、比較的低温で焼成することができ、且つセラミック基板と抵抗体皮膜との接着性に優れたセラミック回路基板を得ることができる。更に、本発明の方法によって所要の配線パターンを印刷した複数枚のセラミックグリーンシートを積層した後、同時焼成することにより、セラミック多層回路基板を作製することもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例によって詳しく説明する。
実験例１
(1) セラミックグリーンシート１ａの作製
セラミック原料粉末としてアルミノホウケイ酸ガラス粉末とアルミナ粉末を使用して、セラミックグリーンシート１ａを作製した。アルミノホウケイ酸ガラス粉末は、ＳｉＯ2 ；４３％、Ａｌ2 Ｏ3 ；２８％、Ｂ2 Ｏ3 ；８％、ＭｇＯ；８％、ＣａＯ；１２％及びＺｒＯ2 ；１％の重量比となるように、それぞれの酸化物粉末を秤量し、混合し、溶融させた後、急冷してカレット状とし、更に粉砕して５０％粒子径（Ｄ50）が５μｍとなるように調製した。一方、アルミナ粉末としては、市販の低ソーダのα−アルミナ粉末を使用した。このアルミナ粉末のＤ50は３μｍであった。
【００２４】
次に、アルミナ製のポットに、上記のガラス粉末６００ｇとアルミナ粉末４００ｇを投入した。これに溶剤としてメチルエチルケトンを２００ｇ、バインダーとしてメタクリル酸エチル系のアクリル樹脂を１００ｇ、可塑剤としてジオクチルフタレートを５０ｇ及び分散剤５ｇを加え、１０時間、攪拌し、混合した。このようにして調製したセラミックグリーンシート成形用のスラリーを用いて、ドクターブレード法によって厚さ０．４ｍｍのセラミックグリーンシート１ａを作製した。
【００２５】
(2) 導体塗膜２ａを形成するための導体ペーストの調製
以下の金属粉末とガラス組成物を使用して導体塗膜２ａを形成するための導体ペーストを調製した。金属粉末としては平均粒径２μｍのＡｕ粉末を使用した。また、ガラス組成物としては、平均粒径１μｍのホウケイ酸ガラス（Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス）粉末を用いた。このホウケイ酸ガラス粉末を上記の金属粉末１００重量部に対して３重量部の量比で混合し、これに更にビヒクルとして、エチルセルロースを２０重量％含むブチルカルビトールアセテート溶液を、金属粉末１００重量部に対して２０重量部配合して混合し、導体ペーストを調製した。
【００２６】
(3) 抵抗体塗膜４ａを形成するための抵抗体ペーストの調製
平均粒径０．１５μｍのＲｕＯ2 粉末と上記の導体ペーストの調製において用いたと同様のホウケイ酸ガラス粉末を使用して抵抗体塗膜４ａを形成するための抵抗体ペーストを調製した。ＲｕＯ2 粉末１００重量部に対してガラス粉末を２０重量部混合し、これに更にビヒクルとして、エチルセルロースを２０重量％含むブチルカルビトールアセテート溶液を、ＲｕＯ2 粉末１００重量部に対して２０重量部配合して混合し、抵抗体ペーストを調製した。
【００２７】
(4) ダム３ａを形成するための絶縁体ペーストの調製
平均粒径１μｍのホウケイ酸ガラス粉末１００重量部に、ビヒクルとして、エチルセルロースを２０重量％含むブチルカルビトールアセテート溶液２０重量部を配合して混合し、絶縁体ペーストを調製した。
【００２８】
(5) セラミックグリーンシート１ａ上における各塗膜の形成
図１に示すように、セラミックグリーンシート１ａ上に、表１に示すギャップを有する一対の電極を形成するための導体ペーストをスクリーン印刷した。これを乾燥させた後、この導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａを連結するように、表１の抵抗体ペーストの目標印刷幅（印刷しようとする幅に相当するスクリーン版の幅を意味する。）の間隔をもって絶縁体ペーストを印刷し、乾燥させて一対のダム３ａを設けた。次いで、このダム３ａの間に抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させた。この印刷されて設けられた抵抗体塗膜４ａの幅を投影機にて計測した。導体塗膜２ａの厚さは１４μｍとし、また、抵抗体塗膜４ａの厚さは１２μｍ、ダム３ａの厚さは８．５μｍとした（この場合、ｔ1 ＝１．４となる。）。
【００２９】
(6) 抵抗体塗膜の幅の計測及び滲みの評価
抵抗体ペーストの各目標印刷幅について、それぞれ１０個の試験体を作製して、抵抗体塗膜の幅を計測した。計測結果について、その最大値、最小値及び平均値を表２に示す。同時に、図２に示すように、ダムを設けなかった以外は同様にして抵抗体ペーストを印刷した場合の抵抗体塗膜の幅を計測した。同様に結果を表２に示す。また、表２には、最大値のばらつきを表す標準偏差σ及びばらつきの規格値（目標印刷幅±１０％）に対する工程能力Ｃｐを併記する。
【００３０】
上記の工程能力Ｃｐは、Ｃｐ＝規格値／６σで表され、ばらつきの分布幅、即ち±３σが規格値の幅に対して１．３３程度であれば規格に対して能力が十分であるといえる。また、Ｃｐ＝１であれば、ばらつきが規格値の幅と同程度であるということであり、Ｃｐが１未満では、工程能力は不十分であるといえる。
【００３１】
【表１】
【表２】
表２の結果によれば、グリーンシートを使用した場合の抵抗体塗膜の最大幅のばらつきは、目標印刷幅にもよるが従来法の１３〜３８％程度に抑えられることが分かる。また、抵抗体塗膜の目標印刷幅に対するばらつきの許容範囲を±１０％としたとき、その規格に対する工程能力Ｃｐは、ダムを設けなかった従来法では０．１３〜０．５０であるのに対し、本発明の場合には、１．０３〜１．３２となり、スクリーンマスクの寸法によって目標値を調整すれば、目標値±１０％は達成できることが分かる。
【００３４】
実験例２
実験例１において、グリーンシートではなく焼成後のガラスセラミック基板を使用し、導体塗膜の印刷厚さを１５μｍとした他は、同様にして各ペーストを印刷した。また、同様にして抵抗体塗膜の幅を計測した。同時に、ダムを設けなかった以外は同様にして抵抗体ペーストを印刷した場合の抵抗体塗膜の幅を計測した。これらの結果について、実験例１の場合と同様に表３に示す。
【００３５】
【表３】
表３の結果によれば、この焼成後のセラミック基板を使用した実験例においても、本発明の場合の抵抗体塗膜の最大幅のばらつきは、ダムを設けなかった従来法の９〜３７％程度に抑えられることが分かる。また、抵抗体塗膜の目標印刷幅に対するばらつきの許容範囲を±１０％としたとき、その規格に対する工程能力Ｃｐは、ダムを設けなかった従来法では０．０９〜０．４８であるのに対し、本発明では、１．０５〜１．３０となり、スクリーンマスクのパターン寸法によって目標値を調整すれば、目標値±１０％は達成できることが分かる。
【００３７】
実験例３〜６
セラミックグリーンシート１ａ上に２００μｍのギャップを有する一対の電極を形成することとなる導体ペーストを印刷し、厚さ１０μｍの導体塗膜２ａとした。その後、この導体塗膜２ａを連結するように絶縁体ペーストを印刷し、一対のダム３ａを設けた。次いで、このダム３ａの間に粘度が約８００ポイズの抵抗体ペーストを印刷した。抵抗体塗膜４ａの長さを４００μｍとし、その幅を１００〜１６００μｍの間で１１点設定した。また、ダム３ａの幅は２００μｍとし、長さは抵抗体塗膜４ａよりやや長くした。更に、ダムの厚さを以下の実験例３、５及び６のようにし、抵抗体塗膜の厚さを、以下の実験例３〜６のように設定した。
【００３８】
実験例３；第１発明の１．３−０．４ｌｎ（Ｗ１）≧ｔ１≧１の関係式の範囲内とした。
実験例４；ダムを設けない。
実験例５；ｔ１≧１．３−０．４ｌｎ（Ｗ１）として、ダムを所要の効果が得られる下限値よりも薄いものとした。
実験例６；ｔ１<１として、ダムを抵抗体塗膜より厚くした。
これらの実験例において、実験例１と同様に抵抗体塗膜の幅を投影機にて計測した。各実験例の各抵抗体塗膜の幅について、それぞれ１０個の試験体を作製し、同様にσとＣｐを求めた。結果を表４及び５に示す。
【００３９】
【表４】
【表５】
表４、５の結果によれば、ダムの厚さが第１発明の範囲内、即ち図３の斜線部内である実験例３では、Ｃｐは抵抗体塗膜の幅によって１．２２〜３．８１の範囲となっており、抵抗体塗膜の滲みが少なく、得られる抵抗体皮膜の寸法精度が高く、微小面積の抵抗体皮膜を規格のばらつきの範囲内において形成することができる。一方、ダムを設けなかった実験例４では、抵抗体塗膜の幅が７００μｍ以下において、Ｃｐが１未満となり、また、ダムが薄すぎる実験例５（図３において、ｔ１＝１．３−０．４ｌｎ（Ｗ１）で表される線より上の部分）及びダムが厚すぎる実験例６（図３において、ｔ１＝１の横線より下の部分）では、抵抗体塗膜の幅が４００μｍ以下において、Ｃｐが１未満となり、微小面積の抵抗体皮膜を規格のばらつきの範囲内で形成できないことが分かる。
【００４２】
実験例７
セラミックグリーンシート１ａ上に４００μｍのギャップを有する一対の電極を形成することとなる導体ペーストを印刷し、厚さ１０μｍの導体塗膜２ａとした。その後、この導体塗膜２ａを連結するように絶縁体ペーストを印刷し、一対のダム３ａを設けた。この一対のダム３ａの間隔は４００μｍ、それぞれのダムの幅は２００μｍ、長さは９００μｍ、厚さは１３μｍとした。次いで、この一対のダム３ａの間に抵抗体ペーストを印刷した。抵抗体塗膜４ａの幅は４００μｍ、長さは８００μｍ、厚さは２０μｍとした。
【００４３】
次に、上記の抵抗体塗膜上に更にオーバーコート用のペーストを塗布した。このオーバーコート用のペーストとしては、上記の絶縁体ペーストにおいて、更にＣｒ2 Ｏ3 粉末からなる着色材を、ホウケイ酸ガラス粉末１００重量部に対して２重量部添加したものを使用した。その後、これを脱バインダー処理し、焼成して図１（ｃ）に示すセラミック回路基板を作製した後、その断面を観察し、絶縁体皮膜３と抵抗体皮膜４の厚さを計測した。その結果、それらの厚さはいずれも焼成前に対して約２０％収縮していたが、厚さの比はダム３ａと抵抗体塗膜４ａとの厚さの比１．５４とほとんど同じであった。尚、絶縁体皮膜の端面３１と抵抗体皮膜の端面４１とが接触していることも確認された。
【００４４】
実験例８
セラミックグリーンシート１ａ上に４００μｍのギャップを有する一対の電極を形成することとなる導体ペーストを印刷し、厚さ１０μｍの導体塗膜２ａとした。その後、この導体塗膜２ａを連結するように絶縁体ペーストを印刷し、一対のダム３ａを設けた。この一対のダム３ａの間隔は４００μｍ、それぞれのダムの幅は２００μｍ、長さは９００μｍ、厚さは１３μｍとした。次いで、この一対のダム３ａの間に抵抗体ペーストを印刷した。抵抗体塗膜４ａの幅は４００μｍ、長さは８００μｍ、厚さは２０μｍとした。
【００４５】
尚、この実験例では、上記の絶縁体ペーストとして、実験例７におけるオーバーコート用のペーストと同様に着色材を添加したものを使用した。その後、この上に上記のセラミックグリーンシート１ａと同様にして調製したグリーンシートを積層し、これを脱バインダー処理し、焼成してセラミック回路基板を作製した後、その断面を観察し、絶縁体皮膜３と抵抗体皮膜４の厚さを計測した。その結果、それらの厚さはいずれも約２０％収縮していたが、厚さの比はダム３ａと抵抗体塗膜４ａとの厚さの比１．５４とほとんど同じであった。尚、絶縁体皮膜の端面３１と抵抗体皮膜の端面４１とが接触していることも確認された。
【００４６】
【発明の効果】
第１発明のセラミック回路基板によれば、抵抗体塗膜の滲みを絶縁体ペーストからなるダムによって抑え、抵抗体塗膜の所定寸法及び形状のばらつきを大幅に抑制することができる。それによって、特に断面の寸法精度の高い、微小面積の抵抗体皮膜を備えるセラミック回路基板を得ることができる。これはセラミック回路基板の小型化及び歩留り向上にも大きく寄与するものである。また、第２発明のように、ダムの厚さを抵抗体塗膜の厚さ以下とすることにより、抵抗体塗膜の滲みをより効果的に抑えることができる。
【００４７】
また、第５発明のセラミック回路基板の製造方法によれば、抵抗体ペーストを印刷するに先立って、絶縁体ペーストにより構成される一対のダムを設け、このダムの間に抵抗体ペーストを印刷し、抵抗体塗膜を設けることにより、特に断面の寸法精度の高い、微小面積の抵抗体皮膜を備えるセラミック回路基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は導体塗膜の間に、一対のダムを設けた後、ダムの間に抵抗体ペーストを印刷した場合の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（ｂ）及び（ｃ）は、焼成後のセラミック回路基板の断面図として代用することもできる。
【図２】（ａ）は導体塗膜の間に、ダムを設けずに抵抗体ペーストを印刷した場合の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】抵抗体塗膜の厚さのダムの厚さに対する比率（ｔ1 ）の好ましい範囲を、抵抗体の幅（ｗ1 ）との相関で示すグラフである。
【符号の説明】
１；セラミック基板、１ａ；セラミックグリーンシート、２；導体皮膜、２ａ；導体塗膜、３；絶縁体皮膜、３１；絶縁体皮膜の端面、３ａ；ダム、３１ａ；ダムの端面、４；抵抗体皮膜、４１；抵抗体皮膜の端面、４ａ；抵抗体塗膜、４１ａ；抵抗体塗膜の端面、５；オーバーコート皮膜、５ａ；オーバーコート塗膜。
Claims (5)
- セラミックグリーンシート１ａが焼成されてなるセラミック基板１と、該セラミック基板１上に一定の間隔をもって設けられた、導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａが焼成されてなる一対の導体皮膜２と、該一対の導体皮膜２を連結するように一定の間隔をもって設けられた、絶縁体ペーストからなる絶縁体塗膜により構成される一対のダム３ａが焼成されてなる一対の絶縁体皮膜３と、該一対の絶縁体皮膜３の間に、上記一対の導体皮膜２を連結するように設けられた、抵抗体ペーストからなる抵抗体塗膜４ａが焼成されてなる抵抗体皮膜４と、からなり、
上記抵抗体塗膜４ａの幅（Ｗ １ ）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体塗膜の厚さ（ｔ ｒ１ ）と上記ダムの厚さ（ｔ ｄ１ ）との比（ｔ １ ＝ｔ ｒ１ ／ｔ ｄ１ ）が下記の式で表される範囲内であり、且つ上記抵抗体皮膜４の、上記絶縁体皮膜３側の各端面４１は、上記一対の絶縁体皮膜３の各内側端面３１と接触していることを特徴とするセラミック回路基板。
１．３−０．４ｌｎ（Ｗ １ ）≧ｔ １ ≧１ - 上記ダムの厚さが上記抵抗体塗膜の厚さ以下である請求項１記載のセラミック回路基板。
- 上記導体ペーストがＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕのうちの少なくとも１種の金属元素を含む請求項１又は２に記載のセラミック回路基板。
- セラミック基板１と、該セラミック基板１上に一定の間隔をもって形成された一対の導体皮膜２と、該一対の導体皮膜２を連結するように一定の間隔をもって設けられた一対の絶縁体皮膜３と、該一対の絶縁体皮膜３の間に、上記一対の導体皮膜２を連結するように設けられた抵抗体皮膜４と、からなり、
上記抵抗体皮膜３の幅（Ｗ ２ ）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体皮膜の厚さ（ｔ ｒ２ ）と上記絶縁体皮膜の厚さ（ｔ ｄ２ ）との比（ｔ ２ ＝ｔ ｒ２ ／ｔ ｄ２ ）が下記の式で表される範囲内であり、且つ該抵抗体皮膜４の、上記絶縁体皮膜３側の各端面４１は、上記一対の絶縁体皮膜３の各内側端面３１と接触していることを特徴とするセラミック回路基板。
１．３−０．４ｌｎ（Ｗ ２ ）≧ｔ ２ ≧１ - セラミックグリーンシート１ａ上に、一定の間隔をもって導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａを設け、その後、該一対の導体塗膜２ａを連結するように、一定の間隔をもって絶縁体ペーストからなる絶縁体塗膜により構成される一対のダム３ａを設け、次いで、該一対のダム３ａの間に、抵抗体ペーストからなる抵抗体塗膜４ａを、上記一対の導体塗膜２ａを連結するように、且つ上記抵抗体塗膜４ａの、上記ダム３ａ側の各端面４１ａが、上記ダム３ａの各内側端面３１ａと接触するように設け、その後、これらを一体焼成するセラミック回路基板の製造方法であって、
上記抵抗体塗膜の幅（Ｗ １ ）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体塗膜の厚さ（ｔ ｒ１ ）と上記ダムの厚さ（ｔ ｄ１ ）との比（ｔ １ ＝ｔ ｒ１ ／ｔ ｄ１ ）が下記の式で表される範囲内であることを特徴とするセラミック回路基板の製造方法。
１．３−０．４ｌｎ（Ｗ １ ）≧ｔ １ ≧１
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