JPH02210801A - 導電性複合粉末及びその粉末を用いた抵抗組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｌｌ上Ω■皿±１ 本発明は、窒素雰囲気等の不活性雰囲気中で焼成でき、
特に抵抗値の再現性及びノイズ、ＥＳＤ（静電気放電）
特性等の抵抗特性の優れたタンタル系厚膜抵抗組成物と
、これに用いる材料に関する。

従連！１１■ 厚膜抵抗体は、金属や金属酸化物等の金属化合物からな
る導電性粉末と、ガラス粉末とを有機ビヒクルに分散さ
せて塗料状又はペースト状とした組成物を、絶縁基板上
に所定のパターンで印刷した後焼成し、必要によりトリ
ミングを行って所定の抵抗値となるように製造される。

従来はルテニウム酸化物系が主流であったが、近年、不
活性雰囲気中で焼成でき、卑金属厚膜導体と適合する厚
膜抵抗体として、酸化スズ系やタンタル系抵抗が実用化
されている。このうちタンタル系では、金属タンタル、
窒化タンタル、硼化タンタルなどを導電成分とするもの
が知られており、例えば特開昭５５−１０８７０２号に
、タンタル粒子とガラスフリットと、所望によりチタン
、硼素、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン
、酸化バリウム、酸化タングステン、窒化タンタル、窒
化チタン、珪化モリブデン、珪酸マグネシウム等の添加
剤をタンタル粒子の５０重量％まで配合した抵抗組成物
が開示されている。このようなタンタル系抵抗は、１０
Ω／口〜１０にΩ／口の範囲の低抵抗域から中抵抗成用
として期待されている。

口が　２しよ゛と　る ところが、タンタル金属粉末とガラスフリットからなる
抵抗組成物を焼成して得な抵抗体は、特に１００Ω／口
以上で、焼成条件即ち焼成雰囲気や温度、時間の影響を
強く受けて特性が変動し易く、抵抗値の再現性が悪いと
いう問題がある。更に抵抗値が高くなるにつれて、抵抗
値バラツキが著しく大きくなるほか、電流雑音、ＥＳＤ
特性が悪化し、抵抗温度係数も負に大きくなるので、１
にΩ／口を越えると全く実用にならず、使用可能な抵抗
値範囲が狭い。

従って本発明の目的は、広い抵抗値範囲でプロセス感受
性が低く、抵抗特性が焼成条件の変化に対して影響を受
けにくい、安定な抵抗体を再現性良く製造し得る抵抗組
成物を提供することにある。

−゛　　ための 本発明は、タンタル金属粉末とガラス粉末の混合物、或
いはタンタル金属粉末と、ガラス粉末及び添加剤粉末の
混合物を、不活性雰囲気中、ガラスの軟化点以上の温度
で熱処理後粉砕してなる導電性複合粉末である。又本発
明はこの導電性複合粉末を、所望によりガラス粉末及び
／又は添加剤粉末とともに有機ビヒクルに分散させてな
る抵抗組成物である０本発明は更に、タンタル金属粉末
とガラス粉末と所望により添加剤粉末とを混合し、不活
性雰囲気中、ガラスの軟化点以上の温度で熱処理を行っ
た後、粉砕することを特徴とする導電性複合粉末の製造
方法をも包含する。

タンタル金属粉末は平均粒径５Ｍ以下、望ましくは１−
以下のものが使用される。特に平均粒径０．１〜０．５
ａ程度のものが好ましい。

ガラス粉末は、抵抗組成物に通常使用されるものであれ
ば特に制限はない０例えば硼珪酸アルカリ土類金属ガラ
ス、硼珪酸アルカリ土類金属アルミニウムガラスなどが
代表的である０粒子サイズは平均粒径１０μｓ以下、好
ましくは１・〜５μｓのものを用いる。

タンタルとガラスの比率は、重量比でおよそ８０／２０
〜１０／９Ｇの範囲である。比率が１０／９０より小さ
くなると、電流雑音、抵抗温度特性、抵抗値バラツキ等
が悪化するので使用に適さない。

添加剤も、タンタル系抵抗体の抵抗値や抵抗温度特性そ
の他の特性の調整用として一般的に知られているものが
、いずれも使用できる０例えば、硼素、チタン、タング
ステン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化ニッケル、
酸化コバルト、酸化タンタル、酸化バナジウム、酸化チ
タン、酸化バリウム、酸化タングステン、窒化タンタル
、窒化チタン、珪化モリブデン、珪酸マグネシウムなど
を、タンタルの５０重１％以下の量で添加することがで
きる。

タンタル金属粉末とガラス粉末の混合物、或いはこれに
添加剤粉末を加えた混合物の熱処理は、Ｎ２　、Ａｒな
との不活性雰囲気中、ガラスが十分軟化流動してタンタ
ルとの反応が起こり易くなる温度で行なう、この処理温
度はガラスの種類によって異なるが、およそ５００〜１
３００℃程度である。

熱処理後は冷却し、ボールミル等通常の手段で粉砕して
、所定の粒度の複合粉末を得る。１１合粉末は、平均粒
径１〇−以下、特に１〜５贋程度の粒度にすることが望
ましい。

本発明の複合粉末は、単独で、或いは処理しないガラス
粉末や添加剤粉末と混合して通常の有機ビヒクルに分散
させ、塗料状或いはペースト状の抵抗組成物とする。

１月 本発明の特徴は、導電性粉末とガラス粉末、或いは導電
性粉末とガラス粉末と添加剤を予め熱処理し、再粉砕し
て複合化することにある。この複合化した粉末を用いた
抵抗組成物を焼成することにより、１０セス敏感性即ち
焼成雰囲気等の変化による特性の変動が小さくなり、抵
抗値のバラツキが減少する。このため、１０Ω／口〜１
００にΩ／口の広い抵抗値範囲において、安定した特性
を有する厚膜抵抗体が得られる。更に本発明の抵抗は、
電流雑音特性においても従来より格段に優れており、又
改善されたＥＳＤ特性を示す。

このような効果が得られる理由は次のように考えられる
。

タンタル金属粉末とガラスフリットからなる抵抗組成物
を窒素雰囲気中で焼成し、焼成による変化をＸＩＩＡ回
折で調べると、Ｔａのピークの強度が弱まり、Ｔａ２０
５の結晶ピークが現れる。この結晶相の現れ方は焼成時
間、焼成温度、焼成雰囲気中の酸素濃度などにより差が
あることから、これらの焼成条件によって反応の進行の
度合が大きく異なり、その結果抵抗値が焼成前の導電性
粉末とガラスの比によって決まらず、バラツキが大きく
なるものと思われる。特に導電粒子が少なくなる高抵抗
域に近づくほど、特性が悪化する傾向にある。

しかし本発明において、タンタル粉末とガラスの熱処理
を行うことにより予め反応を行わせ、初めから複合化さ
せておくと、この導電性複合粉末を用いた抵抗組成物を
焼成しても、はとんど結晶相の変化を示さない、このた
め抵抗値のバラツキが小さくなり、再現性が大幅に向上
する。更に抵抗体中に形成される導電粒子マトリクスも
安定し、ノイズやＥＳＤ特性が改善されたものと考えら
れ、その結果としてこれまで実用にならなかった１に〜
１００にΩ／口の比較的高い抵抗域においても、特性の
優れた抵抗体を製造することが可能となったものである
。

尚、比較的Ｔａ含有率の高い複合粉末を未処理のガラス
粉末と混合して使用しても本発明の効果は変わらない、
又添加剤は、抵抗組成物に単独で添加してもよいが、予
め導電粒子及びガラスと複合化させておく方が、各成分
間の反応が安定化し、分散状態も均一になるので望まし
い。

衷■頂 実施例１ Ｔａ粉末６０重量部と、ガラス粉末４０重量部（組成は
重量％でＢａ　０３６．０−ＭＱ　Ｏ２，５−８２０ｓ
３８．０−Ｎｉ　Ｏ５，０−８ｉ　０２１７．（１−Ａ
Ｉ　２０ｓ１．５）を混合し、ボールミルで粉砕した後
、Ｎ２雰囲気中９００℃で２時間熱処理し、次いで徐冷
し、再度ボールミル粉砕を行って、導電性複合粉末を得
た。

この複合粉末１００重量部に対し、有機ビヒクルとして
エチルセルロース１重量部と２．２．４−トリメチル−
１，３−ベンタンジオールモノイソブチレート３０重量
部を添加し、混練して抵抗ペーストを作製した。

この抵抗ペーストを、予め銅厚膜電極が焼付けされたア
ルミナ基板上に、１　ｍ　Ｘ　ｌ■の正方形パターンに
印刷し、空気中１５０℃で１０分間乾燥した後、Ｎ２雰
囲気中最高温度９００℃１０分間保持、４０分サイクル
の条件で焼成した。得られた抵抗体のシート抵抗値、抵
抗値のバラツキ（ＣＶ）及び電流雑音はそれぞれ３１．
０Ω／口、２．４％、−３０ｄＢ以下であった。尚、Ｃ
ｖは抵抗体８０個についての値である。

実施例２〜４ Ｔａ粉末と、ガラス粉末を表１に示す比率で混合し、実
施例１と同様にじて熱処理し、粉砕して導電性複合粉末
を得た。

各粉末１００重１部に対し、エチルセルロース１重１部
と２．２．４−）ジメチル−１，３−ベンタンジオール
モノイソブチレート２９〜３４重量部からなる有機ビヒ
クルを添加し、混練してそれぞれ抵抗ペーストを作製し
た。

この抵抗ペーストを、実施例１と同様にアルミナ基板上
に焼付けして得られた抵抗体の抵抗値、抵抗値のバラツ
キ（ＣＶ）及び電流雑音を調べ、表１に示した。

実施例５ Ｔａ粉末２５重１部と、実施例１と同一組成のガラス粉
末７０重量部、及び添加剤としてＢ粉末５重量部を混合
し、ボールミルで粉砕した後、Ｎ２雰囲気中９００℃で
２時間熱処理し、次いで徐冷し、再度ボールミル粉砕を
行って、導電性複合粉末を得た。

この粉末を用い、実施例１と同様にして抵抗ペーストを
作製し、アルミナ基板上に焼付けして抵抗体を得た。特
性を表１に併せて示す。

実施例６ Ｔａ粉末２５重量部と、ガラス粉末７０重量部、及び添
加剤としてＺ「０２粉末５重量部を混合し、実施例６と
同様に熱処理して得た複合粉末を用い、抵抗ペーストを
作製した。このペーストをアルミナ基板上に焼付けして
抵抗体を得た。特性を表１に併せて示す。

実施例７ Ｔａ粉末とガラス粉末の重量比を６０：４０とする以外
は実施例１と同様に熱処理して、導電性複合粉末を得た
。

この導電性複合粉末１００重量部に対して更にガラス粉
末を２０重量部を添加し、有機ビヒクルとともに混練し
て抵抗ペーストを作製した。アルミナ基板上に焼成して
得られた抵抗体は、表１に示すようにシート抵抗値１０
１Ω／口、ＣＶ３．３％、電流雑音−２７，０ｄＢと、
優れた特性を有するものであった。

比較例１〜３ 実施例１で用いたものと同一のＴａ粉末とガラス粉末を
、表１に示す比率で混合し、熱処理を行なわずにビヒク
ルと混練して抵抗ペーストを得た。

実施例１と同様に抵抗体を製造し、特性を表１に併せて
示した。

表１から、本発明で得られた抵抗体は、同程度の抵抗値
を有する、予め熱処理、複合化しない粉末を用いた比較
例と比べて、抵抗値バラツキ及び雑音特性等が大きく改
善されていることがわかる。

（以下余白） 第１図及び第２図は、本発明の効果をわかりやすくする
ため、表１に示された実施例１〜７及び比較例１・〜３
の抵抗体の、シート抵抗値に対するＣｖ及び電流雑音を
それぞれプロットしたグラフである。第１図中線Ａは実
施例、線Ｂは比較例であり、又第２図中線Ｃは実施例、
線りは比較例である。これらのグラフからも、本発明の
抵抗体が極めて優れた特性を有していることが明らかで
ある。

次に、実施例３．５及び６について、１５０ｐ　Ｆのコ
ンデンサを使用し５ｋＶの電圧で１回放電させＥＳＤ試
験を行ったところ、抵抗値の変化率はそれぞれ−８，７
％、−２，６％、−９，４％であった。

これらの実施例と近い抵抗値を有する比較例３について
、同様なＥＳＣ試験を行ったところ、抵抗変化率は−２
１，０％と極めて大きかっな。

ｉ豆座皇ｊ 本発明はタンタル粉末とガラス粉末とを予め熱処理し、
複合化して用いることにより、広い抵抗値範囲でプロセ
ス敏感性の小さい、安定で優れた抵抗特性を有する抵抗
体を、容易に、再現性良く製造することができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例及び比較例の抵抗体の、シー
ト抵抗値に対するＣｖの関係を示したグラフであり、第
２図は、同様にシート抵抗値と電流雑音の関係を示した
グラフである。 ｃｖ／情 を流翅會／ｄＢ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　タンタル金属粉末とガラス粉末の混合物を、不活性
   雰囲気中、ガラスの軟化点以上の温度で熱処理後粉砕し
   てなる導電性複合粉末。 ２　タンタル金属粉末と、ガラス粉末と、添加剤粉末の
   混合物を、不活性雰囲気中、ガラスの軟化点以上の温度
   で熱処理後粉砕してなる導電性複合粉末。 ３　添加剤が硼素、チタン、タングステン、酸化ジルコ
   ニウム、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化
   タンタル、酸化バナジウム、酸化チタン、酸化バリウム
   、酸化タングステン、窒化タンタル、窒化チタン、珪化
   モリブデン及び珪酸マグネシウムからなる群より選ばれ
   た１種又は２種以上である請求項２記載の導電性複合粉
   末。 ４　請求項１乃至３のいずれかに記載された導電性複合
   粉末を、有機ビヒクルに分散させてなる抵抗組成物。 ５　更にガラス粉末及び／又は添加剤粉末を配合した、
   請求項４記載の抵抗組成物。 ６　添加剤が硼素、チタン、タングステン、酸化ジルコ
   ニウム、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化
   タンタル、酸化バナジウム、酸化チタン、酸化バリウム
   、酸化タングステン、窒化タンタル、窒化チタン、珪化
   モリブデン及び珪酸マグネシウムからなる群より選ばれ
   た１種又は２種以上である請求項５記載の抵抗組成物。 ７　タンタル金属粉末とガラス粉末とを混合し、不活性
   雰囲気中、ガラスの軟化点以上の温度で熱処理を行った
   後、粉砕することを特徴とする導電性複合粉末の製造方
   法。 ８　タンタル金属粉末と、ガラス粉末と、添加剤粉末と
   を混合し、不活性雰囲気中、ガラスの軟化点以上の温度
   で熱処理を行った後、粉砕することを特徴とする導電性
   複合粉末の製造方法。