JPH04142001A - 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に適した抵抗体ペーストに
関するものである。

［従来の技術〕 従来混成集積回路における抵抗はセラミックス基板上又
は内部に銀（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
０ａ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、銅（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Ｒｕｎｇは使用できない。

そこで最近、ＬａＢａ？ｆｔ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Ｎ
ｂ０１Ｎｂ０２、Ｎｂのうち少くとも一種からなる導電
物質粉末３０〜８０からなる抵抗体ペースト等を提供す
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多層焼成後の固化し
たアルミナ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゛るものに適したものである。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％ Ｎｂ系導電物質粉末　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５ｉＣ１ａ　　ＢＪｓ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％より少ないと本発明
にかかるＮｂ系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（なり、又抵抗値の安定性が低下するので好ましくな
（，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、Ｎｂ０５ＮｂＯ□、Ｎｂ
からなるものが好ましい。

上記導電物質粉末を使用する理由は、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。

−力木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 ５ｉＣｈ　　　　　　　　　１５〜６０％Ａ１２ａｓ　
　　　　　　　　Ｏ〜３０％ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋
Ｂａ０　　　　１０〜６０％（ＭｇＯＯ〜４０％、Ｃａ
００〜４０％、　　　Ｓｒ０　０〜６０％ＢａＯＯ〜６
０％） Ｌｉ２０＋Ｎａ２Ｏ＋ＫｚＯ÷Ｃ８２００〜ｌＯ％ｐｂ
ｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｏ〜１０％Ｚ
ｎ０　　　　　　　　　　　　　　　　０〜２０％Ｚｒ
（ｌｚ＋Ｔｉｃｈ　　　　　　　　　　　Ｏ〜１０％Ｔ
ａａＯｓ　　　　　　　　　　　　　　　　０〜６０％
Ｎｂ２Ｏ５０〜５０％ Ｔａ２Ｏ＋ＮｂｚＯｓ　　　　　　　　　　　０〜６０
％８２０、　　　　　　　　　　　　　　　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、５ｉ０２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くな
るので好ましくない。

方５ｉ０２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（なるので適当でない。望ましくは
、２０〜５５％の範囲である。

Ａｌｔｏ３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２５％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（，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＋ＢａＯの内
のＳｒＯ，ＢａＯはそれぞれ６０％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
それぞれ０〜５５％である。

Ｌｉ　ｚＯ＋Ｎａ２Ｏ＋ＫＪ＋ｃｓ＊ｏ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
とができる。１０％を越えると、熱膨張係数が大きくな
りすぎ、基板とのマツチングが悪くなり、焼成後厚膜に
クラックが入る可能性が大となり、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％を越えると抵抗値が不安定にな
り適当でない。望ましくは５％以下である。

ＺｎＯは必須ではないが、ガラスの溶解性の改善のため
に２０％まで添加することが可能であり、１５％以下が
望ましい範囲である。

Ｚｒ０ｚ＋Ｔｉ０ａ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％までが可能であるが、望ましくは７％以下で
ある。

Ｔａ１ｌｓ、　Ｎｂ２Ｏ５は、抵抗値と抵抗値温度係数
（ＴＣＰ）の調整のために使用する。Ｔａ＊０１＋Ｎｂ
２Ｏ，を導入することにより、より抵抗値を低いものが
可能となり、また高抵抗値でのＴＣＰを正の方向へ動か
す。その量は、目標抵抗値に合致するように決める。

但し、Ｔａ２Ｏ，は６０％、Ｎｂ１Ｏｓは５０％、Ｔａ
ｚＯａ＋Ｎｂ、０５は６０％を超えるとガラス化が困難
となる。Ｔａ２０５の望ましい範囲は０〜５０％、Ｎｂ
２Ｏ５の望ましい範囲は０〜４５％、Ｔａ２０５＋Ｎｂ
２Ｏ５の望ましい範囲は０〜５０％である。

Ｂ２Ｏ３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７〜３５％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。

５ｉＯｉ　　　　　　　　　　　　２０〜５５％Ａ１□
０，０〜２５％ ＭｇＯ÷ＣａＯ＋ＳｒＯ÷Ｂａ０　　　　　１５〜５５
％（ＭｇＯＯ〜３５％、　　Ｃａ００〜３５％、５ｒ０
０〜５５％。

ＢａＯ（１−５５％） Ｌｉ２０＋ＮａａＯ＋に２０＋Ｃ５２０Ｄ〜８％ρｂＯ
ｏ〜　５％ ＺｎＯＯ〜１５％ ＺｒＯ２＋Ｔｉ０ａ　　　　　　　　　　　　Ｏ〜７％
ＴａａＯｓ　　　　　　　　　　　　　　（１−５０％
ＮｂａＯｓ　　　　　　　　　　　　　　Ｏ〜４５％Ｔ
ａａＯ＋Ｎｂ１Ｏｓ　　　　　　　　　　　（１−５０
％Ｂ２０ｊ７Ａ＋３５％ 本発明の抵抗体ペーストの組成物は、各粉末が前記割合
に混合されているものであり、以下本発明の抵抗体ペー
ストの作製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、混練し、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、プチルヵルビトールアセテート、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℃、５〜２０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
トを印刷した後乾燥させ、上記窒素雰囲気中。

８５０〜９５０℃、５〜２０分で焼成する。この焼成条
件の望ましい範囲は８８０で〜９２０℃、７〜１５分で
ある。

多層セラミックス基板−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ノ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、多層セラミックス基板を作成する。

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酸塩
、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℃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表＝１に示
す物質粉末を表−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２０１）ｐＩＩ
Ｉ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がが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同時に表−１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℃　、−
５５℃、＋１２５℃の抵抗値（Ｒ２゜Ｒ−ｓｓ　、　　
Ｒ＋２ｓ　）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。

（ｐｐｒｎ／　”Ｃ） （ｐｐｍ／”Ｃ） ｉｉ）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、により算出し
た。

次の式 上式において Ｒ３゜。、＝　　１００時間後の抵抗値Ｒ０＝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るとともに焼結性、耐水性
がよく、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
   ＮｂＯ、ＮｂＯ＿２、Ｎｂのうち少くとも一種からなる
   導電物質粉末３０〜８０からなる抵抗体ペースト。
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。