JPH03209701A - 抵抗体組成物、抵抗器、抵抗器の製造方法及び回路基板 - 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〕 本発明は抵抗体組成物、抵抗器、抵抗器の製造方法及び
回路基板、特に、電気抵抗体に用いられる抵抗体組成物
、及びこの抵抗体組成物を用いた抵抗器およびその製造
方法と回路基板とに関する。

〔従来の技術〕

混成集積回路に用いられる回路基盤としては、セラミッ
ク製の基盤上にスクリーン印刷及び焼成により導体や抵
抗体を形成した厚膜基盤が広く使用されている。導体材
料としては、銀、パラジウム及び金等の貴金属材料を用
いたものが多用されている。一方、抵抗体材料としては
、通常酸化ルテニウム（ＲｕＯ□）と酸化鉛（ＰｂＯ）
系ガラスフリットとの組成物が用いられている。しかし
、前記導体材料は、高価格であり、またマイグレーショ
ンが起こりやすいため集積化が困難である。

そこで、安価でマイグレーションが起こりにくい導体材
料である銅（Ｃｕ）の実用化が検討されている。

Ｃｕを材料として導体を形成するためには、Ｃμが酸化
されやすいため、グリーンガス等の非酸化性雰囲気下で
焼成する必要がある。しかし、非酸化性雰囲気下では、
抵抗体材料に用いられているＲｕｂ、、がＲｕに還元さ
れてしまう。このため、Ｃｕを導体材料とする場合には
、従来用いられていた抵抗材料を用いることができず、
非酸化性雰囲気下でも焼成可能な抵抗材料を用いる必要
がある。

このような抵抗材料として、ＭｏＳｉ、、ＴａＳ　ｉｔ
　、Ｍｇｚ　Ｓ　ｉ等の珪化物の導体成分とＢａＯ１Ｂ
、Ｏ，、Ｓ　ｔｏ、　、ＣａＯｌＭｇＯ等のガラス材料
とからなる珪化物−ガラス系の抵抗材料が提案されてい
る（たとえば特公昭６０−５５９６１号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題］ 前記従来の抵抗材料は、ガラス成分が熱力学的に非常に
安定な酸化物からなるため、非酸化性雰囲気下で焼成し
ても安定な抵抗特性を示す。通常、抵抗材料は、導体成
分とガラス成分との組成比を変えることにより、所望の
抵抗値を得ることができる。

しかし、前記従来の抵抗材料では、導体成分である珪化
物とガラス成分とのヌレ性が充分ではない。その結果、
本来は珪化物の割合が増大するにしたがって抵抗値が小
さくなるにも拘らず、珪化物の割合が増大するにしたが
って抵抗値が大きくなってしまうことがある。

このような問題を解決する手段として、ガラス成分に酸
化ニオブ（Ｎｂ、Ｏ３）を溶融混合する構成が既に知ら
れている。こ五により、ガラス成分と珪化物とのヌレ性
を改善できる（特公昭５７−１１４８２号公報参照）。

しかし、Ｎｂ、０゜を加えると、ガラス成分の高温時の
粘度が著しく低下する。この結果、抵抗体上に焼成によ
りオーバーコートガラス等を形成する際に、抵抗体のガ
ラス成分が流動し、抵抗体の抵抗値が変動してしまうと
いう問題が生じる。このような問題点を解決するために
、ガラス成分に、オーバーコートガラス等の燃成温度（
通常６００°Ｃ程度）以上の軟化点を有するものを用い
る構成が考えられる。しかし、このようなガラス成分は
、酸化ニオブを添加しても導体成分である珪化物とのヌ
レ性が改善されない。

第１の発明の目的は、非酸化性雰囲気下で焼成すること
ができ、また安定した抵抗値が得られる抵抗体組成物を
提供することにある。

第２の発明の目的は、第１の発明に係る抵抗体組成物を
用いた抵抗器を提供することにある。

第３の発明の目的は、第２の発明に係る抵抗器の製造方
法を提供することにある。

第４の発明の目的は、第１の発明に係る抵抗体組成物を
用いた回路基盤を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明に係る抵抗体組成物は、珪化タンクルからな
る導電性微粉末と、酸化タンタルを含む非還元性ガラス
とを含んでいる。

本発明に用いられる導電性微粉末は、タンタル（Ｔａ）
と珪素（Ｓｉ）との化合物である珪化タンタルからなる
。このような珪化タンタルとしては、Ｔａｃｉｔ　、Ｔ
ａｓ　Ｓｉｚ　％　Ｔａｓ　Ｓｉｚ　％Ｔａ５Ｓｉを例
示することができる。これらの珪化タンタルは、単独で
用いられてもよいし混合して用いられてもよい。なお、
Ｓｉの含有量の多いＴａＳｉ、が、ガラス成分と混合し
て焼成した場合、最も安定である。

珪化タンタルは、ＴａとＳｉの微粉末を適当な比率で混
合し、真空中または不活性雰囲気下において８００〜１
４００°Ｃの範囲内の温度で焼成して加工物を作り、そ
の後に粉砕することにより製造することができる。たと
えば、Ｔａの微粉末とＳｔの微粉末との混合比が■：２
（原子％比）になるように混合し、真空中において１４
００℃で焼成すると、Ｔａｃｉｔの粉末が得られる。

珪化タンタルからなる導電性微粉末の粒子径は、数ミク
ロン以下、さらにサブミクロン領域であることが望まし
い。導電性微粉末の粒子径が大きい場合には、ガラス成
分と均等に分散しにくくなる。

なお、このようなＴａ５ｉｚからなる導電性微粉末は、
後述する非還元性ガラス中に均等に分散されることによ
って、実用的な第３高調波歪率を有する抵抗体を実現す
る。すなわち、抵抗体の第３高調波歪率は−６０〜−７
０ｄＢ以下が実用範囲であるが、Ｔ　ａ　Ｓ　ｉ　ｚを
用いれば抵抗体の第３高調波歪率は一６７ｄＢ以下にな
る。

本発明では、前記導電性微粉末を非還元性ガラス中に分
散させている。本発明は、非還元性ガラスを用いている
ため、Ｃｕ、ニッケル（Ｎｉ）のような酸化されやすい
卑金属材料を導電体とする回路基盤に用いることができ
る。

また、本発明に用いられる非還元性ガラスは、珪化タン
タルに対し安定な金属酸化物からなる組成のものが用い
られる。このような金属酸化物としては、分子中の金属
−酸素結合１個あたりの９００゛Ｃにおけるギブスの標
準生成自由エネルギーが〜７８Ｋｃａｌ／ｍｏ１以下の
ものが望ましい。

このような金属酸化物としては、たとえば、ＣａＯ，Ｍ
ｇＯ，Ｂａｄ、、Ｚｒ０ｚ　、Ａｌｚ　Ｏｓ　、Ｔｉ０
．　、Ｓ　ｉｏ、　、Ｂ、０．　、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ。

Ｃｅ等の希土類の酸化物を挙げることができる。

本発明に用いられる非還元性ガラスは、前記金属酸化物
のうち、Ｂ５０３と５ＩＯＩを中心として前記金属酸化
物を任意の割合で混合することにより得ることができる
硼珪酸系のガラス、たとえば硼珪酸系のアルカリ土類金
属塩のガラスである。

本発明に用いられる無機バインダーは、酸化タンタル（
’ｒａｇｏｓ）を含有している。Ｔａ、０３は、非還元
性ガラス中の８３０３が導電性微粉末であるＴａ　Ｓ　
ｉ、と反応するのを防止し、またＴａ５ｋ、とガラス成
分とのヌレ性を改善する働きを持つ。Ｔａ、Ｏ，は、通
常、無機バインダー中に０．５〜１２．０モル％程度含
有されるのが望ましく、さらに３．０〜１２．０モル％
含有されるのが望ましい。含有量が０．５モル％未満で
は、Ｂ２０．とＴａＳｉ、との反応を防止しにくく、ま
たＴａＳ　ｉよとガラス成分とのヌレ性が改善されにく
いことがある。逆に、含有量が１２゜０モル％を超える
と、ＴａｚＯｓは絶縁物として作用し、抵抗体の抵抗値
が上昇するとともにその抵抗値が不安定となることがあ
る。なお、Ｔａ。

０、の含有量を３．０モル％以上に設定すると、抵抗体
を高周波回路に用いた場合、第３高調波歪率を一７４ｄ
Ｂ以下に抑制することができるという効果もある。

Ｔａ、０．は、あらかじめ前記ガラス成分とともに溶融
混合することによりガラス化してもよいし、ガラス化さ
れた前記ガラス成分とは別に混合されてもよい。なお、
ＴａｚＯｓをあらかじめガラス成分とともに溶融混合し
た場合には、Ｔａ。

０、の分散性がよい。一方、ＴａｚＯｓを後で加える場
合には、既製の硼珪酸系ガラスを用いることができると
いう利点がある。

本発明の抵抗体組成物は、前記導電性微粉末（’ｒａｓ
ｉ、）と前記無機バインダー成分とを混合することによ
り得ることができる。導電性微粉末と無機バインダーと
の混合割合は、製造しようとする抵抗体の抵抗値によっ
て決められる。すなわち、抵抗値を小さくする場合には
無機バインダーの割合を小さくし、抵抗値を大きくする
場合には無機バインダーの割合を大きくする。なお、通
常Ｔａ　Ｓ　ｉｓは、抵抗体組成物の全体のｌＯ〜７０
重量％程度混合されるのが望ましい。ＴａＳｉ２が１０
重置％未満であると、抵抗値が大きくなりすぎて絶縁状
態となることがある。逆に、７０重量％を超えると、Ｔ
ａｃｉｔが無機バインダー成分中に均等に分配されにく
くなり、電気的には抵抗値が大きくなったりノイズが生
じるという問題がある。

本発明の抵抗体組成物は、エチルセルロース、アクリル
樹脂あるいはエチレン−酢酸ビニル共重合体等の樹脂成
分と、α−タービネーオールあるいは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
等の溶剤とからなる有機ビヒイクル中に分散させ、ペー
スト化することによって用いられる。そして、このベー
ストをたとえばセラミック基板上にスクリーン印刷等の
周知手段により所定のパターンで印刷した後乾燥・焼成
することによって、抵抗体を得ることができる。

本発明の抵抗体組成物は、チップ抵抗、ヒータ及び厚膜
混成集積回路等に利用することができる。

＊＊＊＊＊＊＊ 第２の発明に係る抵抗器は、第１の発明の抵抗体組成物
でもって形成した抵抗体部と、抵抗体部の両端に設けら
れた電極とを備えている。

本発明の抵抗器の一例を第１図に示す。第１図は抵抗器
の縦断面図を示している。

抵抗器１は、主に、セラミック基体２と抵抗体３と電極
４とから構成されている。

電極４は、セラミック基体２の図面上面の縁部から側面
を通って図面下面の縁部にかけて設けられている。電極
４は、たとえば、Ｃｕ又はＮｉ等の卑金属の導電体によ
り構成されている。電極４の上面には、電極４を被覆す
るようにメツキ層５が設けられている。

抵抗体３は、第１の発明の抵抗体組成物の焼結物からな
り、セラミック基体２の上面において電極４相互を接続
するように概ね平板状に設けられている。抵抗体３上に
は、抵抗体３を保護するためのオーバーコートガラス６
が形成されている。

前記抵抗器ｌは、たとえば、後述する第３の発明に係る
ような回路基盤上に配置されて用いられる。この際、抵
抗器１は、セラミック基体２の図面下面のメツキ層５部
分が回路基盤上にはんだ付は等の手段により固定される
。

なお、本発明の抵抗器は、第１の発明の抵抗体組成物を
所定の形状（たとえばセラミック基体２のような角状）
に成形し、この成形物に直接電極が接続された構成とさ
れてもよい。

＊賽＊本本本＊ 第３の発明は、第２の発明に係る抵抗器を製造するため
の方法である。この製造方法は、第１の発明に係る抵抗
体組成物を有機ビヒクル中に分散させたペーストを絶縁
基体上に所望の形状に塗着する工程と、塗着したペース
トを加熱して前記有機ビヒクルを揮発除去させその後に
焼結する工程と、抵抗体の両端に電極を設ける工程とを
含んでいる。

本発明の製造方法の一興体例を、第１図に示す第２の発
明に係る抵抗器ｌについて説明する。

まず、セラミック基体２を用意し、この表面に電極４を
形成する。電極４は、Ｃｕ等を有機ビヒイクル中に分散
させてペースト状とし、このペーストを周知の厚膜手法
により印刷した後焼成することによって得ることができ
る。

次に、第１の発明に係る抵抗体組成物を有機ビヒクル中
に分散させたペーストを作成する。そして、このペース
トをセラミック基体２の上面において電極４相互を接続
する形状となるように周知の厚膜手法（例えばスクリー
ン印刷）により印刷し、加熱乾燥後焼成する。こめとき
、乾燥中に有機ビヒクルは揮発除去される。一方、抵抗
体組成物は、セラミック基体２上で焼結する。これによ
り、セラミック基体２上には、電極４相互を接続する抵
抗体３が構成される。

その後、抵抗体３上にオーバーコートガラスを形成し、
電極４上にメツキ層５を形成すると抵抗器ｌが得られる
。

＊＊＊＊＊＊＊ 第４の発明に係る回路基板は、セラミック製基板上に形
成された導体配線と、セラミック製基板上に形成された
第１の発明に係る抵抗体組成物からなる抵抗体膜とを備
えている。

本発明の回路基盤の一例を第２図に示す。第２図は、回
路基盤の縦断面部分図である。

回路基盤１１は、３枚のセラミック基体１１Ａ１１Ｂ、
ＩＩＣが積層された３層構造の基盤である。ただし、各
層は焼結一体化している。セラミック基体１１Ａ、ＩＩ
Ｂ、ＩＩＣの間及び表面には、所定の導体配線１２が形
成されている。導体配線１２は、Ｃｕ、Ｍｏ及びＷ等の
卑金属の粉末を有機ビヒイクル中に分散させてペースト
状とし、このペーストを印刷または充填した後焼成する
ことにより形成することができる。

抵抗体１３は、回路基盤１１の表面において、導体配線
１２相瓦を接続するように概ね平板状に形成されている
。抵抗体１３は、第１の発明に係る抵抗体組成物からな
り、この抵抗体組成物を有機ビヒイクル中に分散させて
ペースト状とし、このペーストを印刷した後焼成するこ
とにより構成することができる。なお、抵抗体１３の表
面は、オーバーコートガラス１４によって被覆されてい
る。

前記回路基盤１１は、所定の電子部品を導体配線１２上
に載置することによって用いられる。電子部品は、所定
の部位（たとえば、第２図のＡ。

Ｂ部）に配置され、導体配線１２に接続するようにはん
だ付は等の手段により固定される。

〔実施例〕

まず、酸化性雰囲気下で用いられるガラスＩと、５種類
の非還元性ガラスｎ、　　ｍ、　ｒｖ、　Ｖ、　Ｖ［と
を第１表に示す組織及び割合で作成した。

第１表 （単位二モル％） なお、Ｔａ、Ｏ，が添加されたガラスＩＶ、　Ｖ、　Ｖ
ｌについては、Ｔａｘｅｓをあらかじめガラス成分とと
もに溶融混合させることにより作成した。

２皇勇土二五 珪化タンタルとしてＴａＳｉ、を用い、ガラスＩＶ、　
Ｖ、　Ｖｌとそれぞれ第２表に示す割合で混合し抵抗体
組成物を作成した。

得られた抵抗体組成物をエチルセルロースとセ。

２．４−）リフチル−１，３−ベンタンジオールモノイ
ソブチレートとからなる有機ビヒイクル中に分散さ・υ
てペーストを作成した。

二のペーストを、アルミナ９６％のセラミック基盤（商
品名Ａ４７６、京セラ■製）上にスクリーン印刷し、１
２０″Ｃで乾燥した後、窒素雰囲気下でピーク温度９０
０°Ｃでピーク時間１０分の焼成を行うことにより抵抗
体を製造した。なお、この際、抵抗体の抵抗値を計測す
るために、セラミック基盤にはあらかじめＣｕ厚膜導体
を形成しておいた。

得られた抵抗体について、抵抗値及び温度特性を調べた
。

抵抗値は、次の式により基準化した。

抵抗値（Ω／口）＝ （測定抵抗値（Ω／口） ×抵抗体膜厚（μｍ）／１５μｍ） 温度特性に関しては、高温温度特性（ＨＴＣＲ）及び低
温温度特性（ＣＴＣＲ）を、次の式にしたがい計測した
。

ＨＴＣＲ（Ｐ　Ｐｍ／”Ｃ）＝ ＣＴＣＲ （ｐｐｍ／”Ｃ） なお、ＨＴＣＲ及びＣＴＣＲは、０に近いほど温度特性
が優れていることを示し、０±３００ｐｐｍ／“Ｃが実
用範囲である。自１測結果を第２表に示す。

第２表 珪化タンタルとしてＴａＳｉ□を用い、第３表に示す割
合でＴａｘｅｓを混合したガラス■を含む抵抗体組成物
を作成した。

得られた抵抗体組成物について、実施例１〜５と同様に
抵抗値、ＨＴＣＲ及びＣＴＣＲを計測した。その結果を
第３表に示す。

第３表 珪化タンタルとしてＴａＳ、ｉｉを用い、ガラスｒ、ｎ
、ｍをそれぞれ第４表に示す割合で混合して抵抗体組成
物を作成した。

得られた抵抗体組成物について、実施例１〜５と同様に
抵抗値、ＨＴＣＲ及びＣＴＣＲを計測した。その結果を
第４表に示す。

第４表 第４表によれば、ＣＴＣＲ及びＨＴＣＲが全てマイナス
の大きな値を示しており、比較例は実用的でないことが
わかる。これは、ガラス成分中のＢ２０．とＴａ５ｉｚ
とが反応し、金属硼化物であるＴａＢｚが作成したため
である。なお、ＴａＢ２の作成は、＞１回折により確認
された。

また、Ｔ　ａ　Ｓ　ｉ　＊の含有量が多い比較例４の方
が比較例に３に比べ抵抗値は低くなるはずであるが、逆
に比較例４の方が高くなっていることがゎかる。これは
、Ｔａ５ｉｚがバインダー中に均等に分散されていない
ことを示しており、この様な抵抗体は、抵抗値の制御が
困難であり、また高周波歪率などの雑音特性が不安定な
ものとなる。

〔発明の効果〕

第１の発明では、非還元性ガラス中に酸化タンタルを含
有しているため、珪化タンタルと非還元性ガラスとの反
応が抑制され、また珪化タンタルと非還元性ガラスとの
ヌレ性が改善される。この結果、珪化タンタルと非還元
性ガラス成分の組成比とを制御することにより、所定の
抵抗値を有しかつ抵抗値が安定している抵抗体を実現す
ることができる。また、第１の発明の抵抗体組成物は、
非還元性雰囲気下で焼成することができるため、抵抗体
の電極や回路基板の配線材料に銅等の安価な材料を用い
ることができる。

第２の発明では、第１の発明に係る抵抗体組成物を用い
ている。このため、抵抗値が安定した安価な抵抗器を実
現することができる。しかも、この抵抗器は、高調波成
分の歪率に起因する雑音特性が改善されている。

第３の発明では、所望の形状に形成された第２の発明に
係る抵抗器を得ることができる。

第４の発明では、第１の発明に係る抵抗体組成物を用い
ている。このため、抵抗値が安定している抵抗体を備え
た安価な回路基板を実現することができる。しかも、こ
の回路基板に設けられた抵抗体は、高調波成分の歪率に
起因する雑音特性が改善されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２の発明に係る抵抗器の縦断面図を示す図、
第２図は第４の発明に係る回路基盤を示す縦断面部分図
である。 ３・・・抵抗体、４・・・電橿、１１・・・回路基盤、
１１Ａ、ＩＩＢ、ＩＩｃ・・・セラミック基体、１２・
・・導体配線、１３・・・抵抗体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）珪化タンタルからなる導電性微粉末と、酸化タン
   タルを含む非還元性ガラスと、 から構成される抵抗体組成物。
2. （２）請求項（１）に記載の抵抗体組成物でもって形成
   した抵抗体部と、 前記抵抗体部の両端に設けられた電極と、 を備えた抵抗器。
3. （３）請求項（２）に記載の抵抗器を製造するための方
   法であって、 請求項（１）に記載の抵抗体組成物を有機ビヒクル中に
   分散させたペーストを絶縁基体上に所望の形状に塗着す
   る工程と、 前記塗着したペーストを加熱して前記有機ビヒクルを揮
   発除去させ、焼結する工程と、 抵抗体の両端に電極を設ける工程と、 を含む抵抗器の製造方法。
4. （４）セラミック製基板上に形成された導体配線と、前
   記セラミック製基板上に形成された請求項（１）に記載
   の抵抗体組成物からなる抵抗体膜と、を備えた回路基板
   。