JPH02288203A - 抵抗体ペースト及びセラミックス基板 - 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］ 本発明はセラミックス基板用の抵抗体ペーストに関する
ものである。

［従来の技術］ 従来混成集積回肯における抵抗はセラミックス基板上又
は内部に！　（Ａｇ）又はＡｇ−パラジウム（Ｐｄ）導
体を形成し、その間に抵抗体ペーストを印刷し、空気等
の酸化性雰囲気中で約８５０〜９００℃で焼成し、形成
されていた。

その際に使用されていた抵抗体ペーストは主としてＲｕ
ｂｓとガラスからなっていた。

しかし最近ではマイグレーション等の信頼性の面からＡ
ｇ又はＡｇ−Ｐｄ導体に代わり、ｍ（Ｃｕ）導体が使用
されるようになってきている。

しかしＣｕ導体は窒素等の非酸化性雰囲気中で焼成しな
いと酸化されてしまうため、非酸化性雰囲気で還元され
抵抗を形成しないＲｕｂｓは使用できない。

そこで最近、ＬａＢａ粉末とガラス粉末、　ＳｎＯ。

ドープ品とガラス粉末、珪化物とガラス粉末等が提案さ
れている。

しかし上記組み合わせは抵抗値や抵抗値温度係数（ＴＣ
Ｒ）がまだ十分に安定して得られないという欠点がある
。

［発明の解決しようとする課題］ 本発明は、窒素等の非酸化性雰囲気中で焼成が可能で、
抵抗値、抵抗値温度係数（ＴＣＲ）が安定的に得られる
従来知られていなかった抵抗体ペースト及びセラミック
ス基板を新規に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］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、無機成分が重量％表示でガラス粉末２０〜７０とＩ
ｎｚＯｓ　３０〜８０からなり、当該ガラス粉末は無機
成分が重量％表示で実質的に５ｉＯｉ１５〜６０．Ａ１
．０，０〜３０１Ｍｇ００〜４０．Ｃａ００〜４０、　
Ｓｒ００〜６０．　Ｂａ００〜６０．　ＭｇＯ＋ＣａＯ
＋ＳｒＯ＋Ｂａ０１０〜６０．　ＬｉｚＯ＋Ｎａ１Ｏ＋
ＫｉＯ＋Ｃｓ１ＯＯ〜１０．　ＰｂＯ０〜１０．　Ｚｎ
ＯＯ〜４０．　ＺｒＯ＊＋ＴｉＯ＊　Ｏ〜１０．　Ｂｔ
ｕｓ５〜４０からなり、実質的に非酸化性雰囲気中で焼
成するセラミックス基板用抵抗体ペーストを提供するも
のである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の抵抗体ペーストは単層又は各店セラミックス基
板に使用されるものであり、焼成後の固化したアルミナ
等の基板等のセラミックス基板、あるいはセラミックス
基板用のグリーンシート上に印刷等の方法により形成し
た後、窒素雰囲気中等の非酸化性雰囲気中で焼成される
ものである。尚％は特に記載しない限り、重量％を意味
する。本発明の抵抗体ペーストは無機成分が実質的に ガラス粉末　　　２０〜７０％ 導電物質粉末　　３０〜８０％ からなり、以下順次これらについて説明する。

ガラス粉末は、低温度（例えば９００℃以下）で充分に
流動性を有し、焼成時に上記導電物質粉末を覆って充分
に濡らし、かつ焼結する５ｉｆｔ　−Ｂａ１ｍ系ガラス
のものが好ましい。

かかるガラス粉末の含有量が２０％より少ないと導電物
質粉末を充分に濡らすことができないため、焼結層に空
孔が多くなり、本発明の抵抗体ペーストを焼成すること
によって得られる抵抗体の強度が弱くなり、又抵抗値の
安定性が低下するので好ましくなく、７０％を越えると
、導電物質粉末間の接着が少なくなり、上記抵抗値が大
きくなりすぎ適当でない。

本発明にかかるガラス粉末は上記範囲中２５〜６５％の
範囲が望ましい。

一方導電物質粉末としては、通常市販されている酸化イ
ンジウム（ＩｎｚＯｓ）が使用できるが、その理由は、
かかる物質は、導電率が高い、すなわち抵抗率が低い特
性を有するため、導電物質とガラスとの複合体である本
発明にかかる抵抗体の抵抗値を目標に合致させることが
可能であるためである。

本発明にかかるガラスの粒度は、小さすぎると上記抵抗
値が太き（なりすぎ好ましくなく、大きすぎると、ガラ
スを充分に濡らすことができず、焼結層に空孔が多くな
り好ましくない。

平均粒径は０．５〜６μｍが必要な範囲であり、望まし
い範囲は１〜５μｍである。

一方本発明にかかる導電物質粉末の粒度は小さすぎると
抵抗値が大きくなり過ぎ好ましくなく、大きすぎるとセ
ラミックス基板上で不均一になり、抵抗値のバラツキが
大きくなるので好ましくない。平均粒径は０．０１〜５
μｍの範囲が必要な範囲であり、望ましい範囲は０．０
５〜３μｍである。

本発明にかかるガラス粉末は、無機成分が実質的に ＳｉＯｘ　　　　　　　　　１５〜６０％Ａ１□０，０
〜３０％ ＭｇＯＯ〜４０％ Ｃａ００〜４０％ ５ｒ００〜６０％ ＢａＯ（１〜６０％ ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ÷Ｂａ０　　１０〜６０％Ｌｉ
Ｊ＋ＮａＪ÷ＫｘＯ＋Ｃ５ｚＯＯ〜１０％ｐｂｏ　　　
　　　　　　　ｏ〜１０％Ｚｎ００〜４０％ ｚｒＯ□＋Ｔｉ０２０〜１０％ ＢＪｓ　　　　　　　　　　　　　　　５〜４０％から
なり、順次これらについて説明する。

かかる組成において、Ｓｉｎｇはガラスのネットワーク
フォーマ−であり、１５％より少ないと、軟化点が低く
なりすぎ耐熱性が低下し、再焼成時に変形を生じ易（な
るので好ましくない。

方５ｉｎｓが６０％より多いと、軟化点が高くなり過ぎ
、焼成時にガラスの流動が悪くなり、導電物質粉末を覆
って濡らすことができず、焼結層の空孔が多（なりすぎ
、抵抗の安定性が悪くなるので適当でない。望ましくは
、２０〜５５％の範囲である。

Ａ１□０３は必須ではないが、添加することにより、耐
湿性の向上に効果がある。３０％を越えるとガラスの軟
化温度が高くなり、焼結性が悪くなり適当でない。望ま
しくは２８％以下である。

ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ÷ＢａＯはガラス粉末製造時の
溶解性を向上さすため及び熱膨張係数を調整する目的で
添加する。１０％より少ないと上記の溶解性が充分に向
上しないと共にガラス製造時に失透を生じやすく、６０
％を越えると熱膨張係数が大きくなりすぎ、いずれも適
当でない、望ましくは、１５〜５５％の範囲、である。

また上記ＭｇＯ＋ＣａＯ÷ＳｒＯ＋ＢａＯの内のＭｇＯ
、ＣａＯはそれぞれ４０％以上であると、熱膨張係数が
大きくなりすぎ、不適当である。望ましい範囲は０〜３
５％である。上記ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯの内のＳｒＯ
。

ＢａＯはそれぞれ６０％以上であると熱膨張係数が太き
（なりすぎ、不適当である。望ましい範囲はそれぞれ０
〜５５％である。

Ｌｉ＊Ｏ＋Ｎａ＊０＋ＫｓＯ÷Ｃ５ｘＯは必須ではない
が、添加することによりガラスの溶解性の向上を図るこ
とができ、又抵抗値を高くする作用がある。　１０％を
越えると、抵抗値が高くなりすぎ、適当でない、望まし
くは８％以下である。

ＰｂＯは必須ではないが、ガラスのフラックス成分とし
ての効果がある。１０％を越えると熱膨張係数が大きく
なりすぎクラックを発生させる要因ともなり適当でない
。望ましくは５％以下であるｍ　ＺｎＯは必須ではない
が、ガラスの溶解性の改善のために４０％まで添加する
ことが可能であり、３５％以下が望ましい範囲である。

ＺｒＯ＊＋ＴｉＯ＊は必須ではないが、添加することに
より抵抗体の耐湿信頼性を向上さすことができる。添加
量は１０％が可能であるが、望ましくは７％以下である
。

Ｂ、Ｏａはフラックス成分として用いるが、　５％より
・少ないと軟化点が高くなり、焼結不足となり、焼結層
に空孔が多（なりすぎる、また４０％を越えるとガラス
の耐水性が低下し適当でない。望ましくは７〜３８％の
範囲である。

以上記載した望ましい範囲についてまとめると以下の通
りとなる。

５ｉｎｓ　　　　　　　　　　　　２０〜５５％Ａ１１
ａｓ　　　　　　　　　　　　Ｏ〜２８％ＭｇＯ＋Ｃａ
Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ１５〜５５％ＭｇＯ，Ｃａ０　　　
　　　　　　　０〜３５％ＳｒＯ，ＢａＯＯ〜５５％ ＬｉｘＯ＋ＮａｇＯ÷ＫｘＯ＋Ｃ５ａＯＯ〜８％ｐｂｏ
　　　　　　　　　　　　　ｏ〜５％Ｚｎ０　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　０〜３５％ＺｒＯ＊＋Ｔ
ｉＯ＊　　　　　　　　　　　　　　　　Ｏ〜　７％Ｂ
ｍＯｓ７〜３８％ 本発明の抵抗体ペーストの組成物は、各粉末が上記割合
に混合されているものであり、以下本発明の抵抗体ペー
ストの作業方法とそれを使用した厚膜回路の製造の一例
について説明する。

上記本発明の抵抗体ペーストの組成物に有機バインダー
、溶剤からなる有機ビヒクルを添加し、乾燥し、ペース
ト状とする。この有機バインダーとしては、エチルセル
ロース、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹
脂、ポリα−メチルスチレン樹脂、溶剤としては、α−
テルピネオール、ブチルカルピトールアセテート、ブチ
ルカルピトール、　２，２．４−トリメチルペンタンジ
オ−ルー１．３．−モノイソブチレート、ジエチレング
リコールジ−ｎ−ブチルエーテル、等が通常使用できる
。さらに分散剤として界面活性剤を添加してもよい。

次いで焼成後の固化したアルミナ基板、又はガラスセラ
ミックス基板等のセラミックス基板上に導体を作成する
ために、Ｃｕペーストを所定の回路に印刷、乾燥後、酸
素濃度２０　ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で８５０〜９５
０℃、５〜１０分で焼成する。この焼成条件の望ましい
範囲は８８０〜９２０℃、７〜１５分である。次いで抵
抗を設けるべき所定の箇所に上記本発明の抵抗体ペース
トを印刷等の方法で形成した後乾燥させ、上記窒素雰囲
気中、８５０〜９５０℃、５〜２０で焼成する。この焼
成条件の望ましい範囲は８８０〜９２０℃、７〜１５分
である。

多Ｍセラミックス基板−括焼成の場合は、上記Ｃｕペー
ストと本発明の抵抗体ペーストを印刷したセラミックス
基板用等のセラミックスのグリーンシートを熱圧着後積
層し、上記窒素雰囲気中で８５０〜９５０℃、数分〜数
時間で一括焼成し、多層基板を作成する。

尚本発明の抵抗体ペーストには、着色のために金属酸化
物、耐熱性無機顔料等の着色顔料を０〜５％添加するこ
とができる。

また、ガラス溶解時に清澄剤、溶融促進剤として硝駿塩
、亜ヒ酸、酸化アンチモン、硫酸塩、フッ化物、塩化物
等を０〜５％添加することができる。

［実施例］ 本発明にかかるガラス粉末の各原料を酸化物換算で表−
１に示す割合で調合し、これを白金ルツボに入れ、１３
５０〜１５００’Ｃで２〜３時間撹拌しつつ加熱撹拌し
た。次いでこれを水砕又はフレーク状とし、更に粉砕装
置により平均粒径０．５〜６μｍになるように粉砕し、
ガラス粉末を製造した。次いで導電物質としてＩｎｇｏ
ｔの粉末を平均粒径０．０１〜５μｍになるように調整
した。次いでこれらのガラス粉末と上記導電物質粉末を
表−１に記載の割合で混合し、本発明の抵抗体ペースト
にかかる組成物を得た。

次いでこれらに有機バインダーとしてエチルセルロース
、溶剤としてα−テルピネオールからなる有機ビヒクル
を添加し、混練し、粘度が３０Ｘ　１０’　ｃｐｓのペ
ーストを作成した。次いで固化したアルミナ基板上に本
発明にかかる抵抗の電極としてＣｕペーストを所定の回
路にスクリーン印刷、乾燥し、酸素濃度２０　ｐｐｍ以
下の窒素雰囲気中９００℃、１０分で焼成した。

次いで抵抗所定箇所に上記抵抗体ペーストを２００メツ
シユスクリーンでスクリーン印刷、乾燥し、酸素濃度２
０　ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で９００℃、１０分で焼
成した。焼成膜厚は約１５μｍであった。

このようにしてセラミック基板上に回路を作成した。こ
の回路について、抵抗値、抵抗値温度係数（ＴＣＲ）、
高温放置による抵抗値ドリフトを測定した。これらの結
果を表−１に記載した。表−１から明らかなように本発
明にかかる抵抗体ペーストは抵抗特性に優れ、厚膜回路
用抵抗体ペーストとして十分使用できる特性を有するこ
とが認められる。

比較例として本発明にかかる抵抗体ペースト以外のもの
についても同様の評価を行ったので表−２に記載した。

なお各特性の測定方法は次の通りである。

ｉ）抵抗値及び抵抗値温度係数（ＴＣＰ）２５℃、−５
５℃、　＋　１２５℃の抵抗値（Ｒ，、。

Ｒ−−ｓ　、　Ｒｌ−ｓ　）を恒温槽中で抵抗計により
測定し、次の式により算出した。

（ｐｐｍ／”Ｃ） （ｐｐｍ／”Ｃ） ｉｆ）高温放置による抵抗値ドリフト １５０℃の恒温槽中で１００時間放置し、次の式により
算出した。

上式において Ｒ１゜。、＝　１００時間後の抵抗値 Ｒｏ＝抵抗の初期値 ［発明の効果］ 本発明の抵抗体ペーストは窒素雰囲気等の非酸化性雰囲
気中で焼成が可能で、安定した信頼性の高い抵抗をセラ
ミックス基板上に形成可能であり、特に高温放置による
抵抗値ドリフト特性に優れているという効果も認められ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機成分が重量％表示でガラス粉末２０〜７０と
   Ｉｎ＿２Ｏ＿２３０〜８０からなり、当該ガラス粉末は
   無機成分が重量％表示で実質的にＳｉＯ＿２１５〜６０
   ，Ａｌ＿２Ｏ＿３０〜３０，ＭｇＯ０〜４０，ＣａＯ０
   〜４０，ＳｒＯ０〜６０，ＢａＯ０〜６０，ＭｇＯ＋Ｃ
   ａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ１０〜６０，Ｌｉ＿２Ｏ＋Ｎａ＿
   ２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ＋Ｃｓ＿２Ｏ０〜１０，ＰｂＯ０〜１０
   ，ＺｎＯ０〜４０，ＺｒＯ＿２＋ＴｉＯ＿２０〜１０，
   Ｂ＿２Ｏ＿２５〜４０からなり、実質的に非酸化性雰囲
   気中で焼成するセラミックス基板用抵抗体ペースト。
2. （２）第１項記載の抵抗体ペーストを使用して焼成され
   たセラミックス基板。