JPH03201403A - Composition for resistor manufacturing - Google Patents
Composition for resistor manufacturingInfo
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- JPH03201403A JPH03201403A JP1338533A JP33853389A JPH03201403A JP H03201403 A JPH03201403 A JP H03201403A JP 1338533 A JP1338533 A JP 1338533A JP 33853389 A JP33853389 A JP 33853389A JP H03201403 A JPH03201403 A JP H03201403A
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Abstract
Description
本発明は、エレクトロニクス分野の抵抗体を製造するた
めに用いる組成物に関し、特に銅伝導体と適合でき且つ
実質的に非酸化性の雰囲気中で焼成可能な抵抗体製造用
組成物に関する。The present invention relates to compositions used for manufacturing resistors in the electronics field, and particularly to compositions for manufacturing resistors that are compatible with copper conductors and can be fired in a substantially non-oxidizing atmosphere.
現在のマイクロエレクトロニクス部品の回路形成には、
アルミナ基板等の絶縁基板上に、AuやA g / P
d等の貴金属系(厚膜)導体と共にRuO□やB i
2 Ru 207等の酸化ルテニウム系(厚膜)抵抗
体か空気中で焼き付けられて用いられている。
一方、最近では、マイクロエレクトロニクス部品の小型
化、高速化、高精度化、及びコストタウンの要求が強く
、貴金属系導体の代わりに卑金属のCuを導体として用
いるCuシステムの実用化が求められている。これは、
Cuが極めて導電性が高く、Ag系のようなマイグレー
ションを起こさず、ハンダ性にも優れており、価格の低
減も期待できるなめである。
しかし、Cu導体は、酸化を防ぐ意味がら、不活性雰囲
気又は還元性雰囲気で焼成する必要がある。ところか、
Cu導体を前述のような酸化ルテニウム系抵抗体と共に
不活性又は還元性雰囲気で焼成する場合、酸化ニウム系
抵抗体が金属ルテニウムに還元されてしまい、所望の抵
抗体を得ることかできない。
酸化ニウム系抵抗体を空気中焼成により形成した後に、
600 ’C程度の不活性雰囲気焼成でCu導体を形成
する二元焼成法によって、金属ルテニウムへの還元を抑
える方法も提案されている。しかし、この方法にはCu
導体と酸化ルテニウム系抵抗体間の接触不良の問題があ
る。さらに、Cu導体の優れた導電性を生かすには、こ
のような600℃程度の焼成温度では低いのであって、
Cu粉が最適な焼結状態になる900℃付近で焼成でき
る抵抗ペーストが要求されている。
900℃付近の非酸化性雰囲気焼成が可能で、Cu導体
と共に使うことができる抵抗体としては、これまでに、
L a B b系、T a / T a N系、5no
2系等の抵抗ペーストが提案され、一部実用化の検討か
なされている。しかし、前記空気中焼成用の酸化ルテニ
ウム系抵抗体のような優れた特性のものは得られていな
い。
更に、これらの非酸化性雰囲気焼成用抵抗ペーストでは
、IOKΩ/口付近を口付体して、低抵抗用(LaB6
系やT a / T a N系)と高抵抗用(S n
O2系)で異なった導電成分の抵抗ペーストを使い分け
なければならず、前記酸化ルテニウム系抵抗体のように
101〜106Ω/口の広い抵抗範囲を同種の導電成分
の抵抗ペーストでカバーすることかできない問題点があ
る。更に、ハイブリッドIC″′C−最も使用頻度が高
いIOKΩ/口付近の口付体の特性が実用化レベルに達
していない問題点もある。
本発明者らは、先に特願平01−30958で、上記問
題点を解決するために、金属ホウ化物、クロム化合物、
カラスフリット及び有機ビヒクルを構成成分とする抵抗
体製造用組成物を開示した。
この低抗体製造用組成物から得られる抵抗体は、広い抵
抗範囲をカバーでき有用であるが、ハイブリッドICで
使用頻度が高いIKΩ/口〜100にΩ/口の抵抗範囲
での抵抗の温度係数や耐電圧特性の改良が更に望まれて
いる。これは、エレクトロニクス部品の軽薄短小化に伴
う電気回路のファインパターン化、及び高信頼性化の要
求に対応するためである。
尚、抵抗体の特性として、抵抗値の変動係数(cv)
、抵抗の温度係数(TCR)、ノイズ、静電耐圧特性(
ESD)があり、これらの理想的な値は、cv=o%、
TCR=Oppm/’C、ノイズ=<−30dB、ES
D ・AR=O%であり、できるだけ理想値に近い値が
好ましいが、実用的な許容値として第1表に示す値が望
まれている。
第1表
r発明が解決しようとする課題】
実質的に非酸化性雰囲気で焼成可能で、IKΩ/口〜1
00KΩ/口の抵抗範囲で抵抗の温度係数及び耐電圧特
性が優れた抵抗体で、鋼重導体と一緒に使えるものは従
来技術では得られていない。
特に、ハイブリッドIC回路にCuシステムを広く使用
するには、前記特性の改善か要求されている。Current circuit formation for microelectronic components involves
Au or Ag/P on an insulating substrate such as an alumina substrate.
Along with noble metal (thick film) conductors such as RuO□ and Bi
Ruthenium oxide based (thick film) resistors such as 2 Ru 207 are baked in air and used. On the other hand, in recent years, there has been a strong demand for microelectronic components to be smaller, faster, more accurate, and more cost-effective, and there is a need for the practical implementation of Cu systems that use base metal Cu as a conductor instead of noble metal conductors. . this is,
Cu has extremely high conductivity, does not cause migration like Ag-based materials, has excellent solderability, and is a material that can be expected to reduce costs. However, Cu conductors need to be fired in an inert atmosphere or a reducing atmosphere in order to prevent oxidation. However,
When a Cu conductor is fired together with a ruthenium oxide resistor as described above in an inert or reducing atmosphere, the oxide resistor is reduced to metal ruthenium, making it impossible to obtain a desired resistor. After forming the nium oxide resistor by firing in air,
A method of suppressing the reduction to metallic ruthenium by a binary firing method in which a Cu conductor is formed by firing in an inert atmosphere at about 600'C has also been proposed. However, this method requires
There is a problem of poor contact between the conductor and the ruthenium oxide resistor. Furthermore, in order to take advantage of the excellent conductivity of Cu conductors, the firing temperature of about 600°C is too low.
There is a need for a resistance paste that can be fired at around 900°C, where the Cu powder is in an optimal sintered state. So far, resistors that can be fired in a non-oxidizing atmosphere at around 900°C and can be used with Cu conductors include:
L a B b system, T a / T a N system, 5no
Resistance pastes such as 2 series have been proposed, and some are being considered for practical use. However, a resistor with excellent characteristics such as the above-mentioned ruthenium oxide resistor for firing in air has not been obtained. Furthermore, in these resistance pastes for firing in a non-oxidizing atmosphere, the IOKΩ/portion area is capped to create a low resistance paste (LaB6).
type and T a / T a N type) and high resistance type (S n
It is necessary to use different resistance pastes with different conductive components (O2 type), and it is not possible to cover the wide resistance range of 101 to 106 Ω/mm like the ruthenium oxide resistor mentioned above with resistance pastes with the same type of conductive component. There is a problem. Furthermore, there is also the problem that the characteristics of the capped body near the IOKΩ/mouth, which is the most frequently used hybrid IC'''C, have not reached the level of practical use. In order to solve the above problems, metal borides, chromium compounds,
A composition for manufacturing a resistor comprising a glass frit and an organic vehicle is disclosed. The resistor obtained from this composition for producing a low antibody is useful because it can cover a wide resistance range, but the temperature coefficient of resistance is in the resistance range of IKΩ/Ω to 100Ω/Ω, which is frequently used in hybrid ICs. Further improvements in dielectric strength and withstand voltage characteristics are desired. This is to meet the demand for finer patterns and higher reliability of electrical circuits as electronic parts become lighter, thinner, shorter and smaller. In addition, as a characteristic of the resistor, the coefficient of variation (cv) of the resistance value
, temperature coefficient of resistance (TCR), noise, electrostatic withstand voltage characteristics (
ESD), and their ideal values are cv=o%,
TCR=Oppm/'C, noise=<-30dB, ES
D.AR=O%, and although a value as close to the ideal value as possible is preferable, the values shown in Table 1 are desired as practical allowable values. Table 1 r Problems to be Solved by the Invention: Can be fired in a substantially non-oxidizing atmosphere, with IKΩ/mouth ~ 1
A resistor with excellent temperature coefficient of resistance and withstand voltage characteristics in the resistance range of 00KΩ/unit, and which can be used together with steel heavy conductors, has not been available in the prior art. In particular, in order to widely use Cu systems in hybrid IC circuits, improvements in the above characteristics are required.
上記問題点を解決するために、本発明は、(a)希土類
ホウ化物、アルカリ土類ホウ化物、周期律表IV a族
のホウ化物、及びVa族のホウ化物からなる群から選ば
れた一種以上の金属ホウ化物、
(b)クロム酸化物及びクロムホウ化物がら選はれた一
種以上のクロム化合物、
(c)シリコン又は一酸化珪素、
(d)カラスフリット、及び
(e)有機ビヒクル、を構成成分とし、前記クロム化合
物の量は前記カラスフリットの5モル%を超え且つ40
モル%を超えない量で、又前記クロム化合物の前記金属
ホウ化物に対するモル比が4〜0.4であり、且つ前記
シリコン又は一酸化珪素の量は、前記金属ホウ化物、ク
ロム化合物及びガラスフリットの合計量に対して02〜
3重量%とすることにより、銅導体と適合でき且つ実質
的に非酸化性の雰囲気中で焼成可能な抵抗体製造用組成
物が得られることを見出だした。
〔作用]
厚膜技術で使われる抵抗ペーストは、一般に、導電粉、
ガラスフリット及び有機ビヒクルを構成成分として、三
本ロールミル等で前記構成成分を混練しペースト化した
後、スクリーン印刷法等でアルミナ基板上に回路パター
ンを形成し、乾燥、焼成して所望の抵抗体とされる。
本発明の抵抗体製造用組成物では、導電粉の構成成分が
、金属ホウ化物およびクロム化合物、さらにシリコン又
は一酸化珪素からなる。
金属ホウ化物としては、LaB6、CeB1等の希土類
ホウ化物、BaB6.5rB6等のアルカリ土類ホウ化
物、T i B2 、Z r 82等の周期律表IV
a族のホウ化物、VB、 、NbB2等のVa族のホウ
化物から選ばれた一種以上の金属ホウ化物か使用できる
。これらの金属ホウ化物は、通常ボールミル等の粉砕機
を使って微粉化される。
特に、微粉化後のL a B bは、平均径か5〜0゜
1μm、好ましくは、2〜0.1μmの平均径のものか
良い、平均径を5μm以下にする理由は、本発明では、
金属ホウ化物と後述の微細なりロム化合物とから実質的
に非酸化性の雰囲気中での焼成により生成する導電性生
成物が重要であり、金属ホウ化物の平均径が5μmより
大きいと均一な導電性生成物を得ることが困難になるこ
とにある。
逆に、平均径を0.1μm以上とする理由は、金属ホウ
化物は微細なほど好ましいが、0.1μmより小さな平
均径にするには、極めて長時間の粉砕時間を要する上、
粉砕機からの汚染も無視できなくなり、実用的でないこ
とにある。
また、他の構成成分のクロム化合物としては、Crz
Os 、CrB、CrB2、等のクロム酸化物やクロム
ホウ化物等から選択されたものを使うことができる。こ
れらは、非酸化性雰囲気中800〜950℃の焼成によ
り前記金属ホウ化物と反応して、クロムホウ化物(Cr
B、Cr82等)とクロムのいずれか一種、又はこれら
の混合物からなる導電物を抵抗体中に生成する。
抵抗体中に導電性生成物を均一に析出させ、安定な導電
パスを形成するためには、クロム化合物がガラスフリッ
トの5モル%を超え且つ40モル%を超えない量が必要
である。又、クロム化合物は、平均径が1μm以下が良
く、特にCr2O5の場合は0.5μm以下が好ましい
、クロム化合物の量がガラスフリットの5モル%以下で
あったり、あるいはクロム化合物の平均径が1μmより
大きい場合は、いずれも抵抗体中に均一な導電パスか形
成されず、所望の抵抗体特性を得ることができない、こ
の原因は未反応のクロム化合物が残存したり、クロム化
合物とガラスフリットの反応生成物であるBaCr0+
等が生じるためである。
又、クロム化合物がガラスフリットの40モル%を超え
る場合も、クロム化合物が残存したり、クロム化合物と
カラスフリットが優先的に反応して、B a Cr 0
4等の反応生成物を生じる場合かあり、所定の抵抗体特
性を得ることかできない。
又、本発明におけるクロム化合物と金属ホウ化物の合計
重量とカラスフリットの重量比は5/95〜60/40
、好ましくは10/90〜50150である。上記重量
比か60/40より大きいと膜強度及び基板との接着強
度か得られず、逆に5795より小さいと適当な導電ネ
ットワークが形成されず所望の抵抗特性が得られない。
クロム化合物の金属ホウ化物に対するモル比は、4〜0
.4の範囲か良く、特に2〜0.45の範囲か好ましい
、このモル比か4を超えると未反応のクロム化合物が多
く残ったり、カラス成分との反応によって、BaCr0
+等の生成物が増え、導電に寄与する導電物か少なくな
ったり、抵抗体の抵抗特性が悪くなる。又上記モル比が
0.4より少ないと、クロム化合物と金属ホウ化物の反
応によって生成する導電物が少なく、導電に寄与するの
は専ら未反応の金属ホウ化物であり、クロム化合物添加
の効果か認められず、高抵抗側での抵抗特性が悪くなる
。
尚、本発明では、前述のように反応によりクロムホウ化
物やクロムが抵抗体中に導電物として生成されるが、最
初からこれらのクロムホウ化物やクロムを抵抗ペースト
の構成成分とした場合は、専電粉とガラスとのぬれ性が
悪く、又凝集しやすいため、本発明のような非酸化性雰
囲気中焼成によって得られる均一な導電パスを得ること
は困難である。
さらに、本発明の抵抗体製造用組成物は、シリコン又は
一酸化珪素を構成成分として含むことを特徴としている
。シリコン又は一酸化珪素の添加効果は、特に、ハイブ
リッドICで使用頻度が高いIKΩ/口〜100KΩ/
口の抵抗体の抵抗の温度係数(TCR)や静電耐圧特性
(ESC)等の耐電圧特性の向上にある。シリコン又は
一酸化珪素は、前記金属ホウ化物、クロム化合物及び後
述のカラスフリットの合計量に対して0.2〜3重量%
、好ましくは1〜2重量%添加するのが良い、なぜなら
ば、このような添加量により、抵抗体のTCRと耐電圧
特性が著しく向上することが見出たされたからである。
この重量%か0.2重量%より少ないとシリコン又は一
酸化珪素の添加効果は十分ではなく、逆に3重量%より
多くても、0.2〜3重量%添加の効果より顕著な抵抗
体特性の向上は見られず、かえって抵抗値のバラツキ等
が大きくなってしまう。
シリコンまたは一酸化珪素は、クロム化合物と反応して
、導電性クロムホウ化物、あるいはクロムを生成し、金
属ホウ化物とクロム化合物の反応によって形成される導
電パスをより均一化して電気的特性向上に寄与している
と推察される。
ガラスフリットは、実質的に非酸化性雰囲気中の焼成に
おける軟化、流動、焼結の際に、抵抗体中に導電ネット
ワーク形成を助け、導電物とガラス量による抵抗値調整
の役割と、基板と抵抗体を接着させる役割と、膜強度の
向上の役割を果たしている。
ガラスフリットとして、Bad、CaOlSrOlMg
O1Si02、B203、ZrO2、S n O2、T
iO□、A I 20 s等の複数の酸化物を構成成
分とするものを使用することができる。
たとえは、BaO等のアルカリ土類酸化物が20〜60
重量%、B2usが10〜30重量%、SiO2が20
〜30重量%、Z r O2及びZrO2と置換可能な
SnO□、TiO2等4価の金属酸化物が10重量%以
下の金属酸化物を構成成分とするものなどを使うことが
できる。
又、前記クロム化合物としてクロム酸化物を用いる場合
は、そのクロム酸化物の一部もしくは全量かカラスフリ
ット中に含有されていても構わない。
ガラスフリットは通常の方法によって製造することかで
き、B a COsやMgO等のガラスフリット構成成
分の炭酸塩や酸化物を所望の割合で混合し、加熱溶融し
、急冷後ホールミル等による粉砕により、平均径を5μ
m程度に調整したものを使うことができる。
本発明で使用する有機ビヒクルは特定のものである必要
はなく、抵抗ペーストを製造するのに一般に使用されて
いるもので良い。有機ビヒクルは、溶剤、樹脂及び微量
の添加剤を構成成分とし、上述の金属ホウ化物、クロム
化合物、シリコン又は一酸化珪素、及びガラスフリット
を均一に分散させてペースト状にして、このようにして
得られた抵抗ペーストをスクリーン印刷により基板上に
所定の回路パターンを形成し乾燥することができる。
溶剤は、その例として、アルコール類、エステル類、エ
ーテル類、ケトン類等をあけることができ、例えば、テ
ルピネオール、プロピオン酸エチル、ジエチルジブチル
エーテル、メチルエチルゲトン等を使うことができる。
樹脂としては、例えは、エチルセルロース、ニトロセル
ロース等のセルロース系樹脂やブチルメタアクリレート
、メチルメタアクリレート等のアクリル系樹脂等を使う
ことができる。添加剤としては、例えばレシチンやステ
アリン酸等をペーストの粘度調整用等の目的で使うこと
ができる。ビヒクル中の樹脂成分は、通常1〜50重量
%とするのが良い。
有機ビヒクルは、抵抗体製造用組成物全体の約20〜4
0重量%であり、ビヒクルは多すぎても、少なすぎても
スクリーン印刷により適当な抵抗体パターンか得られな
い。ビヒクルは、乾燥及び焼成過程で揮発又は分解する
。In order to solve the above problems, the present invention provides (a) a type selected from the group consisting of rare earth borides, alkaline earth borides, borides of group IV a of the periodic table, and borides of group Va; (b) one or more chromium compounds selected from chromium oxides and chromium borides; (c) silicon or silicon monoxide; (d) glass frit; and (e) an organic vehicle. component, and the amount of the chromium compound exceeds 5 mol% of the glass frit and 40% by mole of the glass frit.
and the molar ratio of the chromium compound to the metal boride is from 4 to 0.4, and the amount of silicon or silicon monoxide is less than mol% of the metal boride, chromium compound and glass frit. 02~ for the total amount of
It has been found that by setting the amount to 3% by weight, a composition for manufacturing a resistor can be obtained that is compatible with copper conductors and can be fired in a substantially non-oxidizing atmosphere. [Function] Resistance paste used in thick film technology generally consists of conductive powder,
A glass frit and an organic vehicle are used as constituent components. After kneading the constituent components into a paste using a three-roll mill or the like, a circuit pattern is formed on an alumina substrate using a screen printing method or the like, and the desired resistor is formed by drying and firing. It is said that In the composition for manufacturing a resistor of the present invention, the constituent components of the conductive powder include a metal boride, a chromium compound, and silicon or silicon monoxide. Examples of metal borides include rare earth borides such as LaB6 and CeB1, alkaline earth borides such as BaB6.5rB6, and those listed in the periodic table IV such as T i B2 and Z r 82.
One or more metal borides selected from Group A borides, Va Group borides such as VB, NbB2, etc. can be used. These metal borides are usually pulverized using a pulverizer such as a ball mill. In particular, L a B b after pulverization may have an average diameter of 5 to 0.1 μm, preferably 2 to 0.1 μm.The reason for setting the average diameter to 5 μm or less is that in the present invention, ,
The electrically conductive product produced by firing the metal boride and the fine chromium compound described below in a substantially non-oxidizing atmosphere is important, and if the average diameter of the metal boride is larger than 5 μm, uniform conductivity is achieved. The main reason for this is that it becomes difficult to obtain sexual products. On the other hand, the reason why the average diameter is set to 0.1 μm or more is that the finer the metal boride is, the more preferable it is, but in order to make the average diameter smaller than 0.1 μm, it requires an extremely long grinding time, and
Contamination from the crusher can no longer be ignored, making it impractical. In addition, as other constituent chromium compounds, Crz
A material selected from chromium oxides and chromium borides such as Os, CrB, and CrB2 can be used. These react with the metal boride by firing at 800 to 950°C in a non-oxidizing atmosphere to form chromium boride (Cr
A conductive material made of one of B, Cr82, etc.) and chromium, or a mixture thereof is produced in the resistor. In order to uniformly deposit a conductive product in the resistor and form a stable conductive path, the amount of the chromium compound must exceed 5 mol% and not exceed 40 mol% of the glass frit. In addition, the average diameter of the chromium compound is preferably 1 μm or less, and particularly preferably 0.5 μm or less in the case of Cr2O5. If it is larger than that, a uniform conductive path will not be formed in the resistor, and the desired resistor characteristics cannot be obtained. The reaction product BaCr0+
This is because such problems occur. Also, if the chromium compound exceeds 40 mol% of the glass frit, the chromium compound may remain or the chromium compound and the glass frit may react preferentially, resulting in B a Cr 0
In some cases, reaction products such as No. 4 may be produced, making it impossible to obtain the desired resistor characteristics. Further, in the present invention, the total weight of the chromium compound and metal boride and the weight ratio of the glass frit are 5/95 to 60/40.
, preferably 10/90 to 50,150. If the above weight ratio is greater than 60/40, neither film strength nor adhesive strength with the substrate can be obtained, and conversely, if it is less than 5795, an appropriate conductive network is not formed and the desired resistance characteristics cannot be obtained. The molar ratio of chromium compound to metal boride is between 4 and 0.
.. A range of 4 is preferable, and a range of 2 to 0.45 is particularly preferable.If this molar ratio exceeds 4, a large amount of unreacted chromium compounds may remain, or the BaCr0
The number of products such as + increases, the number of conductive substances that contribute to conductivity decreases, and the resistance characteristics of the resistor deteriorate. Moreover, when the above molar ratio is less than 0.4, the amount of conductive material generated by the reaction between the chromium compound and the metal boride is small, and it is only the unreacted metal boride that contributes to conductivity, which may be due to the effect of adding the chromium compound. It is not recognized, and the resistance characteristics on the high resistance side deteriorate. In the present invention, chromium borides and chromium are generated as conductive substances in the resistor through the reaction as described above, but if these chromium borides and chromium are used as constituents of the resistor paste from the beginning, Since the powder has poor wettability with glass and is likely to aggregate, it is difficult to obtain a uniform conductive path obtained by firing in a non-oxidizing atmosphere as in the present invention. Furthermore, the composition for manufacturing a resistor of the present invention is characterized by containing silicon or silicon monoxide as a constituent component. The effect of adding silicon or silicon monoxide is particularly effective for IKΩ/~100KΩ/, which is frequently used in hybrid ICs.
This improves the withstand voltage characteristics such as the temperature coefficient of resistance (TCR) and electrostatic withstand voltage characteristics (ESC) of the resistor. Silicon or silicon monoxide is 0.2 to 3% by weight based on the total amount of the metal boride, chromium compound, and glass frit described below.
, preferably in an amount of 1 to 2% by weight, because it has been found that such an addition amount significantly improves the TCR and withstand voltage characteristics of the resistor. If it is less than 0.2% by weight, the effect of adding silicon or silicon monoxide will not be sufficient, and even if it is more than 3% by weight, the effect will be more noticeable than that of adding 0.2 to 3% by weight. No improvement in characteristics is observed, and on the contrary, variations in resistance values, etc. increase. Silicon or silicon monoxide reacts with chromium compounds to produce conductive chromium borides or chromium, which contributes to improved electrical properties by making the conductive paths formed by the reaction between metal borides and chromium compounds more uniform. It is presumed that he does. The glass frit helps form a conductive network in the resistor during softening, flow, and sintering during firing in a substantially non-oxidizing atmosphere. It plays the role of adhering the resistor and improving the film strength. Bad, CaOlSrOlMg as glass frit
O1Si02, B203, ZrO2, S n O2, T
A material containing a plurality of oxides such as iO□ and A I 20 s as constituent components can be used. For example, alkaline earth oxides such as BaO have 20 to 60
Weight %, B2us 10-30 weight %, SiO2 20
It is possible to use metal oxides whose constituent components include up to 30% by weight and 10% by weight or less of tetravalent metal oxides such as SnO□ and TiO2 which can replace ZrO2 and ZrO2. Further, when chromium oxide is used as the chromium compound, part or all of the chromium oxide may be contained in the glass frit. Glass frit can be manufactured by a conventional method, by mixing carbonates and oxides of glass frit constituents such as B a COs and MgO in a desired ratio, heating and melting, quenching, and then pulverizing with a hole mill or the like. The average diameter is 5μ
You can use one adjusted to about m. The organic vehicle used in the present invention does not need to be specific, and may be one commonly used to produce resistive pastes. The organic vehicle consists of a solvent, a resin, and a small amount of additives, and the above-mentioned metal boride, chromium compound, silicon or silicon monoxide, and glass frit are uniformly dispersed and made into a paste. A predetermined circuit pattern can be formed on a substrate by screen printing the obtained resistor paste and then dried. Examples of the solvent include alcohols, esters, ethers, ketones, and the like. For example, terpineol, ethyl propionate, diethyl dibutyl ether, methyl ethyl getone, and the like can be used. As the resin, for example, cellulose resins such as ethyl cellulose and nitrocellulose, acrylic resins such as butyl methacrylate and methyl methacrylate, etc. can be used. As additives, for example, lecithin, stearic acid, etc. can be used for purposes such as adjusting the viscosity of the paste. The resin component in the vehicle is usually preferably 1 to 50% by weight. The organic vehicle accounts for about 20-4% of the total resistor manufacturing composition.
If the amount of vehicle is too large or too small, a suitable resistor pattern cannot be obtained by screen printing. The vehicle volatilizes or decomposes during the drying and baking process.
(実施例1)
LaB6 (新日本金属(株)製、Fグレード)をエタ
ノール溶媒中で、ジルコニアホール(5關φ)の使用で
、ボールミル粉砕し、BET平均径0.6μmのL a
B 6を使用した。CrxOs、シリコン及びSiO
は、(株)高純度化学研究新製の粉末を同様に粉砕し、
BET平均径がCr2O、は0.3μm、Siは0.7
μm、SiOは0.8μmの粉末を用いた。
ガラスフリットは、BaOが49.5重量%、B20.
か18.4重量%、SiO□が26.7重量%、ZrO
2が5.4重量%の組成で、平均径が約5μmの粉末の
形で用いた。
ビヒクルは、溶剤としてテルピネオール、樹脂としてエ
チルセルロースからなるものを用いた6ビヒクルを抵抗
ペーストの33重量%とし、LaB6、Cr2O5、S
tまたはSiO及びビヒクルを第2表に示した割合で秤
量混合した。
具体的な調合の例を示すと、Cr20i/LaB6−2
.4(モル比)、オよび(Cr20.+Lad6)/ガ
ラス=15/85(重量比)、そしてStが2,6%の
場合は、Cr2O3:1290g、LaB6 :0.7
20g、ガラスフリット: 11.390g、St :
0.348g、ビヒクル:6.60gである。このよ
うな混合物を三本ロールミルで混練しペーストとした。
他の調合の場合も、各構成成分の所定重量を秤量混合し
て同様に混練しペーストとした。
これらのペーストを通常の厚膜法にしたがって、前もっ
てCu電極を形成しであるアルミナ基板上に膜厚的40
μmのパターンを形威し、30分間のレベリング後、1
20℃で10分間乾燥し、窒素雰囲気のベルトコンベア
炉で焼成して抵抗体を形成した。焼成は最高温度900
℃で10分間保持し、全体で1時間の焼成時間で行った
。
抵抗値の変動係数(CV)は、〈1)式を用いて算出し
た。
また、抵抗の温度係数(TCR)は、−55℃、25℃
、125℃の各々の抵抗値を測定して、(2)および(
3)式を用いて冷時温度係数(CT CR)と熟時温度
係数(HTCR)を算出した。
電にノイズは、ノイズメータ(Q u a n −T
ach社製造)を使用して測定した。
抵抗体の耐電圧特性は、第1図に示したようにIMΩの
抵抗Rと200PFのキャパシタCを有する測定回路の
静電耐圧特性(ESD)測定装置を用いて、100OV
を時間間隔1秒で、スイッチSにより5回印加した前後
の抵抗値の変化を(4)式を用いて算出した。
実施例1の結果を第2表に示す。
(この頁以下余白)
一試料lの抵抗値(Ω/口)
(2)
〜(3)式中、
R−ssニー55℃ニオケル抵抗1ia(Ω/口)R2
s + 25℃における抵抗値(Ω/口)R,2,
:125℃における抵抗値(Ω/口)(4)式中、
RO:初期抵抗値(Ω/口)
Rx:印加後の抵抗値(Ω/口)
(比較例1〜2)
第2表には、クロム化合物の金属ホウ化物に対するモル
比が4〜0.4の範囲にないという点では本発明の特許
請求範囲外であるか、実施例1と同様に作成された比較
例1、およびSi又はSiOの量が本発明の請求範囲外
であるが、実施例1と同様に作成された比較PA2も一
緒に示されている。
第2表から明らかなように、比較例1は、Cv値が大き
く、TCRの値がマイナスに大きすぎて、実用に耐え難
い抵抗体である。また、比較例2は、TCRやESD特
性以外の特性は、空気中焼成用酸化ルテニウム系抵抗体
に匹敵するものの、TCRやESD特性かやや劣ってい
る。一方、本発明の抵抗ペーストから得られた抵抗体は
、TCRやESC特性も良好な抵抗体特性を示している
。
(実施例2)
SrB6は(株)高純度化学研究断裂の粉末を原料とし
、0.4μmのBET平均径まで粉砕した以外は、実施
例1と同様に抵抗ペーストを製造し、アルミナ基板に回
路パターンをスクリーン印刷した後に、窒素雰囲気焼成
により得られた抵抗体を評価した。その結果を第3表に
示す。
(比較例3〜4)
第3表には、クロム化合物の金属ホウ化物に対するモル
比か4〜0.4の範囲にないという点では本発明の請求
範囲外であるが、実施例2と同様に作成された比較例3
と、StまたはS10の量が本発明の請求範囲外である
が、実施例2と同様に作成された比較例4も一緒に示さ
れている。
第3表から明らかなように、比較例3は、CV値か大き
く、TCRの値がマイナスに大きすぎて、実用に耐え難
い抵抗体である。また、比較例4は、BSDvr性以外
の特性は、空気中焼成用酸化ルテニウム系抵抗体に匹敵
するものの、ESD特性がやや劣っている。一方、本発
明の抵抗ペーストから得られた抵抗体は、ESC特性も
良好な抵抗体特性を示している。
〈実施例3)
第4表に示す配合で用意した粉末を0.3〜0゜8μm
のBET平均径まで粉砕した以外は、実施例1と同様に
抵抗ペーストを製造し、アルミナ基板に回路パターンを
スクリーン印刷した後に、窒素雰囲気焼成に゛より得ら
れた抵抗体を評価した。
その結果を第4表に示す。なお、ZrB2.NbB2は
新日本金属(株)製の粉末を使用した。
Cr2O5、CrB2及び5rB6は、(株)高純度化
学研究断裂の粉末を使用した。
(比較例5〜6)
第4表には、クロム化合物の金属ホウ化物に対するモル
比が4〜0.4の範囲にないという点では本発明の特許
請求範囲外であるが、実施例3と同様に作成された比較
例5と、SlまたはSiOの量が本発明の請求範囲外で
あるが、実施例3と同様に作成された比較例6も一緒に
示されている。
第4表から明らかなように、比較例5は、cV値が大き
く、TCHの値がマイナスに大きすぎて、実用に耐え難
い抵抗体である。また、比較例6は、ESD特性以外の
特性は、空気中焼成用酸化ルテニウム系抵抗体に匹敵す
るものの、ESC特性がやや劣っている。一方、本発明
の抵抗ペーストから得られた抵抗体は、ESD特性も良
好な抵抗体特性を示している。(Example 1) LaB6 (manufactured by Nippon Metal Co., Ltd., F grade) was ball milled in an ethanol solvent using a zirconia hole (5 mm diameter) to form a LaB6 with a BET average diameter of 0.6 μm.
B6 was used. CrxOs, silicon and SiO
The powder manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyushin Co., Ltd. was similarly ground,
The BET average diameter is 0.3 μm for Cr2O and 0.7 for Si.
Powder of 0.8 μm was used for SiO. The glass frit contains 49.5% by weight of BaO and 20.5% by weight of BaO.
18.4% by weight, 26.7% by weight of SiO□, ZrO
The composition was 5.4% by weight of No. 2 and used in the form of a powder with an average diameter of about 5 μm. The vehicle used was terpineol as a solvent and ethyl cellulose as a resin, and the amount was 33% by weight of the resistance paste. LaB6, Cr2O5, S
t or SiO and vehicle were weighed and mixed in the proportions shown in Table 2. A specific example of formulation is Cr20i/LaB6-2
.. 4 (molar ratio), O and (Cr20.+Lad6)/glass = 15/85 (weight ratio), and when St is 2.6%, Cr2O3: 1290g, LaB6: 0.7
20g, glass frit: 11.390g, St:
0.348g, vehicle: 6.60g. This mixture was kneaded in a three-roll mill to form a paste. In the case of other formulations, predetermined weights of each component were weighed and mixed and kneaded in the same manner to form a paste. These pastes were applied to a film thickness of 40 mm on an alumina substrate on which a Cu electrode had been formed in advance using a normal thick film method.
After shaping the μm pattern and leveling for 30 minutes, 1
It was dried at 20° C. for 10 minutes and fired in a belt conveyor furnace in a nitrogen atmosphere to form a resistor. Maximum firing temperature is 900℃
C. for 10 minutes and a total firing time of 1 hour. The coefficient of variation (CV) of the resistance value was calculated using equation <1). In addition, the temperature coefficient of resistance (TCR) is -55℃, 25℃
, 125°C, and (2) and (
3) The cold temperature coefficient (CTCR) and ripe temperature coefficient (HTCR) were calculated using the formula. To measure electrical noise, use a noise meter (Q u a n -T
(manufactured by ach). The withstand voltage characteristics of the resistor were measured at 100 OV using an electrostatic withstand voltage characteristic (ESD) measuring device with a measuring circuit having a resistance R of IMΩ and a capacitor C of 200 PF as shown in Figure 1.
The change in resistance value before and after application of the voltage by the switch S five times at a time interval of 1 second was calculated using equation (4). The results of Example 1 are shown in Table 2. (Margins below this page) Resistance value of one sample 1 (Ω/port) (2) - (3) In formulas, R-ss knee 55℃ nickel resistance 1ia (Ω/port) R2
Resistance value (Ω/mouth) at s + 25°C R, 2,
: Resistance value at 125°C (Ω/mouth) (4) In the formula, RO: Initial resistance value (Ω/mouth) Rx: Resistance value after application (Ω/mouth) (Comparative Examples 1 to 2) Table 2 shows is outside the scope of the claims of the present invention in that the molar ratio of the chromium compound to the metal boride is not in the range of 4 to 0.4, or Comparative Example 1 prepared in the same manner as Example 1, and Si Alternatively, Comparative PA2 prepared in the same manner as Example 1 is also shown, although the amount of SiO is outside the scope of the claims of the present invention. As is clear from Table 2, Comparative Example 1 has a large Cv value and a negative TCR value that is too large for practical use. Further, in Comparative Example 2, although the characteristics other than the TCR and ESD characteristics are comparable to those of the ruthenium oxide resistor for firing in air, the TCR and ESD characteristics are slightly inferior. On the other hand, the resistor obtained from the resistor paste of the present invention exhibits good TCR and ESC characteristics. (Example 2) SrB6 was made from powder produced by Kojundo Kagaku Kenkyu Futsu Co., Ltd., and a resistance paste was produced in the same manner as in Example 1, except that it was ground to a BET average diameter of 0.4 μm, and a circuit was placed on an alumina substrate. After screen printing a pattern, the resistor obtained by firing in a nitrogen atmosphere was evaluated. The results are shown in Table 3. (Comparative Examples 3 to 4) Table 3 shows that the molar ratio of the chromium compound to the metal boride is outside the scope of the present invention in that it is not within the range of 4 to 0.4, but it is similar to Example 2. Comparative example 3 created in
Comparative Example 4 prepared in the same manner as Example 2 is also shown, although the amount of St or S10 is outside the scope of the claims of the present invention. As is clear from Table 3, Comparative Example 3 has a large CV value and a negative TCR value that is too large for practical use. Further, in Comparative Example 4, the characteristics other than the BSDvr characteristics are comparable to those of the ruthenium oxide resistor for firing in air, but the ESD characteristics are slightly inferior. On the other hand, the resistor obtained from the resistor paste of the present invention exhibits good ESC characteristics as well. <Example 3> Powder prepared with the formulation shown in Table 4 was 0.3 to 0°8 μm.
A resistor paste was produced in the same manner as in Example 1, except that it was crushed to a BET average diameter of . After screen printing a circuit pattern on an alumina substrate, the resulting resistor was evaluated by firing in a nitrogen atmosphere. The results are shown in Table 4. In addition, ZrB2. As NbB2, powder manufactured by Shin Nippon Metal Co., Ltd. was used. For Cr2O5, CrB2, and 5rB6, powders from Kojundo Kagaku Kenkyusha Co., Ltd. were used. (Comparative Examples 5 to 6) Table 4 shows that Example 3 and Table 4 are outside the scope of the claims of the present invention in that the molar ratio of the chromium compound to the metal boride is not within the range of 4 to 0.4. Comparative Example 5, which was prepared in the same manner, and Comparative Example 6, which was prepared in the same manner as Example 3, are also shown, although the amount of Sl or SiO is outside the scope of the claims of the present invention. As is clear from Table 4, Comparative Example 5 has a large cV value and a negative TCH value that is too large for practical use. Further, in Comparative Example 6, the characteristics other than the ESD characteristics are comparable to those of the ruthenium oxide resistor for firing in air, but the ESC characteristics are slightly inferior. On the other hand, the resistor obtained from the resistor paste of the present invention exhibits good ESD characteristics.
以上のように、本発明による、クロム化合物、金属ホウ
化物、シリコン又は一酸化珪素、ガラスフリット及び有
機ビヒクルを構成成分とする抵抗体製造用組成物を、実
質的に非酸化性雰囲気中で焼成して得られる抵抗体は、
抵抗の温度係数耐電圧特性か優れており、銅伝導体と共
に使うことができる。As described above, the composition for manufacturing a resistor according to the present invention, which comprises a chromium compound, a metal boride, silicon or silicon monoxide, a glass frit, and an organic vehicle, is fired in a substantially non-oxidizing atmosphere. The resistor obtained by
It has excellent resistance temperature coefficient and voltage resistance characteristics, and can be used with copper conductors.
第1図は、本発明の評価に使用した静電耐圧特性測定装
置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an electrostatic withstand voltage characteristic measuring device used for evaluation of the present invention.
Claims (1)
表IVa族のホウ化物、及びVa族のホウ化物からなる群
から選ばれた一種以上の金属ホウ化物、 (b)クロム酸化物とクロムホウ化物から選ばれた一種
以上のクロム化合物、 (c)シリコン又は一酸化珪素、 (d)ガラスフリット、及び (e)有機ビヒクル、を構成成分とし、 前記クロム化合物の量はガラスフリットの5モル%を超
え且つ40モル%を超えない量で、又前記クロム化合物
の前記金属ホウ化物に対するモル比が4〜0.4であり
、且つ前記シリコン又は一酸化珪素の量は、前記金属ホ
ウ化物、クロム化合物及びガラスフリットの合計量に対
して0.2〜3重量%であることを特徴とする抵抗体製
造用組成物。[Scope of Claims] (a) one or more metal borides selected from the group consisting of rare earth borides, alkaline earth borides, borides of group IVa of the periodic table, and borides of group Va; (b ) one or more chromium compounds selected from chromium oxides and chromium borides, (c) silicon or silicon monoxide, (d) glass frit, and (e) an organic vehicle, and the amount of the chromium compound is in an amount exceeding 5 mol % and not exceeding 40 mol % of the glass frit, and the molar ratio of the chromium compound to the metal boride is from 4 to 0.4, and the amount of silicon or silicon monoxide is A composition for manufacturing a resistor, characterized in that the amount is 0.2 to 3% by weight based on the total amount of the metal boride, chromium compound, and glass frit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1338533A JPH03201403A (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Composition for resistor manufacturing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1338533A JPH03201403A (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Composition for resistor manufacturing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03201403A true JPH03201403A (en) | 1991-09-03 |
Family
ID=18319064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1338533A Pending JPH03201403A (en) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | Composition for resistor manufacturing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03201403A (en) |
-
1989
- 1989-12-28 JP JP1338533A patent/JPH03201403A/en active Pending
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