JPH02273986A - 厚膜回路基板 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、厚膜ハイブリッドＩＣ回路を有する厚膜回路
基板に関するものである。

（従来の技術） 従来より、アルミナなどのセラミック基板に導電層や抵
抗体層、絶縁体層などをスクリーン印刷法により形成し
た厚膜回路基板が知られており、その厚膜回路基板の構
造は、例えば第２図に示すようである。

この厚膜回路基板の製造法について説明すると、まず、
アルミナ等のセラミックス材料で形成された絶縁基板！
上に、例えばＡｇ系の導体ペーストをスクリーン印刷法
にて印刷し、酸化雰囲気中８００〜９００℃の温度領域
で焼付して導体層２を形成する０次に絶縁基板ｌ上に前
記導体層２に重なるように１例えば酸化ルテニウム系の
抵抗ペーストを印刷し、８００〜９００℃の温度領域で
焼付して抵抗体層３を形成する。また通常は、この導体
層２と抵抗体層３の上に保護ガラスペーストを印刷し、
４５０〜６００℃にて焼付して保護ガラス層を形成する
ことが多い。

この場合、抵抗体層３の抵抗値Ｒは、抵抗ペーストのシ
ート抵抗と抵抗体の形状によって設計値になるように調
整される。ここに、例えば第３図に示すように、抵抗体
の長ざをし、抵抗体の幅をＷとすると、抵抗値Ｒが例え
ばＲ＝１０にΩの抵゛抗体を形成する場合、シート抵抗
１０にΩ／口の抵抗ペーストを、Ｌ＝　１　ｍｍ、Ｗ＝
　ｌ　ｍｍになるように印刷し、焼付する。さらに抵抗
値の微調整が必要な場合には、レーザトリミング法等に
より設定値になるように調節する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述したアルミナの絶縁基板を用いた従
来の厚膜回路基板においては、抵抗体の形状効果と呼ば
れる問題がある。ここに「形状効果」とは、基板上に印
刷し焼付して得られた抵抗体のシート抵抗値が抵抗体の
形状により異なることをいう。また、例えば第４図に示
すように、抵抗体の長さしとシート抵抗値の関係につい
て、導体と抵抗体の組合わせにより、形状効果が異なる
ことも一般に知られている。

このため、市販の抵抗体についてはカタログデータに形
状効果が記載される場合があり、この場合ユーザはカタ
ログデータの記載に基づいてパターン設計することがで
きる。しかし実際には、ユーザごとに焼付条件が異なる
ため形状効果も微妙に異なってくるので、ユーザにとっ
てはテストパターンによって形状効果を確認した後でパ
ターン設計を行わなくてはならずパターン設計が煩雑に
なりがちである。

また、周知の如く近年の電子機器の小型化、高性能化に
伴ない、厚膜回路基板材料には、アルミナよりも高熱伝
導性、低熱膨張性、低誘電性の優れた材料が要求され、
これに見合った基板材料として１種々の窒化アルミ基板
、低温焼成基板（ＬＦＣ基板）が開発されている。

ところが５本発明者の行なった実験によると、窒化アル
ミ基板やＬＦＣ基板に対して市販の導体と市販の抵抗体
を用いる場合、抵抗体の焼付時に抵抗体と導体の境界部
の抵抗体にクラックが発生しやすいことが判明し、また
、導体なしで抵抗体のみを基板上へ印刷代焼付する場合
は、抵抗体のクラックが発生しにくいことが判明した。

形状効果については、窒化アルミ基板やＬＦＣ基板の場
合もアルミナ基板の場合と同様に発現した。

ここで導体が抵抗体層ご影響を与えることによって、抵
抗体の形状効果が生じることと、抵抗体のクラックが発
生することの２つを「電極効果」と定義する。

電極効果が生じる原因は、抵抗体の焼付時に導体から抵
抗体中に成分拡散が生じ、導体近傍部の抵抗体が変質す
ることにより、その部分の電気的および熱的性質が変゛
化することによるものと考えられる。さらに具体的には
、形状効果が発生する原因は、導体中の主成分であるＡ
ｇと抵抗体の反応によるものであると考えられる。一方
、クラックの発生は導体膜中のガラス成分と抵抗体の反
応に起因すると考えられるが、導体は導体特性（はんだ
性、基板との接着強度の確保）を満足させるために、Ｂ
ｔｉＯｓ、ガラス、遷移金属酸化物等の添加物が必要不
可欠であるので、導体膜中のガラスを極端に減らしたり
、また組成を大幅に変更することはできない。

本発明は、上記実情を考慮してなされたもので、厚膜回
路基板の構造を変えることで、電極効果がほとんどなく
、かつ製造時にクラックが発生せず、導体の特性も損な
わないような厚膜回路基板を提供することを目的とする
ものである （課題を解決するための手段） 前記課題を解決するための本発明の厚膜回路基板は、絶
縁基板上に形成される第１の導体層と、前記絶縁基板上
に前記第１の導体層に重ならないように形成される抵抗
体層と、前記絶縁基板上に前記第°ｌの導体層上の一部
と前記抵抗体層上の一部とに重なるように形成される電
極効果の小さな第２の導体層を有することを特徴とする
。

ここに、第１の導体層に適する材料は、ハンダぬれ性、
耐ハンダくわれ性、ハンダ付は後の耐久接着強度等の導
体特性が良好である材料、例えばＡｇ−Ｐｄ系、Ａｇ−
Ｐｔ系で８００〜ｂ焼付温度の高温焼付ペーストを用い
るのが望ましい。

第２の導体層に適する材料は、焼付温度が抵抗体ガラス
の軟化温度より低く（例えば６５０℃以下）、Ａｇ以外
のガラスや金属酸化物がなるべく少なく、抵抗体へのＡ
ｇおよびガラス成分が拡散し難く、Ａｇの焼結が充分で
ありシート抵抗値が充分に低い（例えば２０ｍΩ／口以
下）ような材料が望ましい。

なお、前記第１の導体層、第２の導体層および抵抗体層
の上に保護ガラスペーストを印刷し、４５０〜６００℃
にて焼付して保護ガラス層を形成してもよいことはもち
ろんである。

（実施例） 以下１本発明を図面にもとづいて詳細に説明する。

本発明の厚膜回路基板の基本的な構造は、第１図に示す
とおりであり、厚膜回路基板２０は、絶縁基板２１上に
形成される第１の導体層２２と、絶縁基板２１上に第１
の導体層２２に重ならないように形成される抵抗体層２
３と、絶縁基板２１上に第１の導体層２２上の一部と抵
抗体層２３上の一部とに重なるように形成される電極効
果の小さな第２の導体層２４から成っている。

このような構造をもつ厚膜回路基板を従来のものと比較
して試験した。本発明の実施例および比較例において用
いた材料は共通であり、下記に示すとおりである。

■「絶縁基板」は、アルミナを主成分とした低温焼成基
板であり、その熱膨張系数は室温〜約５００℃の温度範
囲で５．３ｘ　Ｉ　Ｏ−６／”Ｃである。

■「第１の導体」は、重量比Ａｇ　：　Ｐｄ＝８５＝１
５のＡｇ、Ｐｄを主成分としたＡｇ−Ｐｄ系導体であり
、添加物としてｐｂｏ−Ｂｚ　Ｏ，−Ｓ＋Ｏ，ＺｎＯ系
ガラス、Ｂ　ｉｔ　Ｏｓ　、ＺｎＯ３および微量の遷移
金属酸化物を、総量で金属成分に対して約１０ｗｔ％含
んだ材料である。この材料を８５０℃にて基板上へ焼付
することにより、良好な導体特性（ハンダぬれ性、耐ハ
ンダくわれ性、ハンダ付は後の耐久接着強度５低配線抵
抗）が得られる。

■「第２の導体」は、低温焼付仕様の市販Δｇ導体であ
り、焼付温度はメーカ指定で５００〜６００℃である０
組成はＡｇ　ｌ　００に対して約７％のホウケイ酸鉛と
ＢｉａＯ＋を添加した材料であり、この材料を５００〜
６００℃で焼付することによりシート抵抗１０ｍΩ／口
となる。ただし、ハンダくわれ性が大きいので、ハンダ
が用いられる部位には不適である。

■「抵抗体」は、Ｐ　ｂ＊　Ｒｕ２０ｔ−ｘ　　（パイ
ロクロア）およびＲｕ　Ｏａの導電粒子とｐｂｏ−ｓｉ
　Ｏｘ　−Ｂ２０ｓ　　Ａβｇｏ３系ガラスの混合物で
あり、導電粒子とガラスの比は重量比で２０＝８０であ
る。焼付温度は８５０℃である。

■「保護ガラス」は、　Ｐ　ｂｏ　　Ｓ　ｉ　Ｏｘ　　
Ｂ２０３−Ａβ２０３系ガラスであり、焼付温度は６０
０℃である。

試験結果を示すと５第１表に示すとおりであった。

（以下、余白） 第１表 第１表において、比較例１〜４は従来技術に属し、実施
例１と２は本発明に属する。

比ＪＬｉ殊−」。

比較例１の厚膜回路基板の構造は、第５図に示すように
、基板５１上に第１の導体成分を印刷し、８５０℃で焼
付することにより、第１の導体５２を形成した。次に同
様に抵抗体成分を印刷、焼付して抵抗体５３を形成した
。

得られた厚膜回路基板ｉｏ枚を観察した結果、抵抗体２
００個中３Ｓ個の抵抗体にクラックが発生していた。

匿較土−ユ 比較例２の厚膜回路基板の構造は、第６図に示すように
、基板６１上に抵抗体成分を印刷し、８５０℃で焼付す
ることにより、抵抗体６２を形成した。次に第２の導体
成分を印刷し、６００℃の低温焼付により第２の導体６
３を形成した。次に第２の導体６３の一部が露出するよ
うに保護ガラス成分を印刷し、６００℃で焼付すること
により、保護ガラス６４を形成した。

得られた厚膜回路基板を２３５℃のハンダ槽に約５秒間
浸漬したところ、ハンダくわれが著しく。

実用に耐えないことが解った。

九較■−ユ 比較例３の厚膜回路基板の構造は、第７図に示すように
、基板７１上に抵抗体成分を印刷し、８５０℃で焼付す
ることにより、抵抗体７２を形成した０次に、第１の導
体成分を印刷し、８５０℃で焼付することにより、第１
の導体７３を形成した。

得られた厚膜回路基板１０枚を観察した結果、抵抗体２
００個中の全ての抵抗体にクラックが発生していた。

１校皿−１ 比較例４の厚膜回路基板の構造は、第８図に示すように
、基板８１上に抵抗体成分を印刷し、８５０℃で焼付す
ることにより、抵抗体８２を形成した。次に、第２の導
体成分を印刷し、８５０℃で焼付することにより、第２
の導体８３を形成ｑた。

得られた厚膜回路基板１０枚を観察した結果、抵抗体２
００個中の４１個の抵抗体にクラックが発生していた。

実」１札−」一 実施例１の厚膜回路基板の構造は、第９図に示すように
、基板９１上に第１の導体成分と抵抗体成分を順次印刷
し、８５０℃で同時焼付することにより、第１の導体９
２と抵抗体９３を同時に形成した。次に第２の導体成分
を印刷し、６００℃の低温焼付により第２の導体９４を
形成した。次に保護ガラス成分を第１の導体９２の一部
が露出するように印刷し、６００℃での焼付により保護
ガラス９５を形成した。

この厚膜回路基板の特性は第１表に示すように良好であ
った。

及鳳里−ユ 実施例２の厚膜回路基板の構造は、第１Ｏ図に示すよう
に、基板９１上に第１の導体成分と抵抗体成分を順次印
刷し、８５０℃で同時焼付することにより、第１の導体
９２と抵抗体９３を同時に形成した。次に第２の導体成
分と保護ガラス成分を順次印刷し、６００℃での同時焼
付により第２の導体９４と保護ガラス９５を同時に形成
した。

この特性は第１表に示すように良好であった。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明の厚膜回路基板によれば、
導体特性を損なうことなくかつ形状効果の生じない構成
をもつ回路基板構造であるため、抵抗体の形状効果を考
慮に入れることなく抵抗値を設計することができ、抵抗
体パターンの設計が簡便化され、しかも製造時に抵抗体
にクラック等の破損が生じないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の厚膜回路基板の構造を示す概
略断面図、第２図は従来例を説明するための厚膜回路基
板を示す概略断面図、第３図および第４図は従来例を説
明するための図、第５図、第６図、第７図、第８図はそ
れぞれ従来技術に属する厚膜回路基板の構造を示す概略
断面図、第９図および第１０図は本発明の実施例の厚膜
回路基板の構造を示す概略断面図である。 ２０・・・厚膜回路基板、 １・・・絶縁基板、 ２２・・・第１の導体層、 ２３・・・抵抗体層、 ２４・・・第２の導体層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板上に形成される第１の導体層と、前記絶
   縁基板上に前記第１の導体層に重ならないように形成さ
   れる抵抗体層と、前記絶縁基板上に前記第１の導体層上
   の一部と前記抵抗体層上の一部とに重なるように形成さ
   れる電極効果の小さな第２の導体層を有することを特徴
   とする厚膜回路基板。