JPH0618122B2

JPH0618122B2 - 抵抗インクおよび回路板

Info

Publication number: JPH0618122B2
Application number: JP59009391A
Authority: JP
Inventors: ナラヤンプラブーアショク; ウオーレンハングケニス
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1983-01-21
Filing date: 1984-01-20
Publication date: 1994-03-09
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPS59138306A; US4467009A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は改良された抵抗温度係数を持つ酸化インジウ
ム抵抗インクおよびその抵抗インク形成された抵抗膜を
もつ回路板に関する。

〔発明の背景〕

多層型回路の製造において適当な基板上に種々の機能を
持つ厚膜を形成するのに特殊なインク組成を使用するこ
とが知られている。この出願の発明者は、酸化インジウ
ムをベースとし、抵抗温度係数変更物質として酸化マグ
ネシウムを含む中間抵抗値および高抵抗値の厚膜抵抗イ
ンクを開発した。このインクおよびその製法は、米国特
許第4,379,195 号明細書に開示されており、ここではそ
れらを参照として述べる。

このインクは、従来の基板にも適合するが、特に、米国
特許第4,256,796 号明細書に開示されている回路製造用
のポーセレン被覆金属基板に好適するものである。ここ
では、この米国特許の基板を参考として述べる。このイ
ンクは、この米国特許の基板用として調製された他の種
々の機能を持つインクとも両立する性質を持っている。

このインクは、中間抵抗値および高抵抗値の抵抗インク
で、即ち、500Ω／□から100万Ω／□までの抵抗値を持
つように調整された抵抗インクである。このインクは、
上記の抵抗値範囲の上限値と下限値の両方で安定な抵抗
温度係数（ＴＣＲ）を呈することを特長とする。

〔発明の概要〕

この発明による優れた抵抗インクは、酸化インジウム、
硼珪酸カルシウムバリウムガラスフリットおよび適当な
有機ヒビクルとを組成の主剤として成り、更に、抵抗温
度係数を上げるための変更物質として酸化バナジウムま
たは抵抗温度係数を下げるための変更物質として酸化第
二鉄を、上記主剤の組成に応じた適切な量だけ含んでい
る。

〔詳細な説明〕

この発明は、ポーセレン被覆金属回路板上に複雑な単層
型または多層型厚膜回路を製造する際に有効な、信頼性
の高い、改良された中間抵抗値および高抵抗値の抵抗イ
ンクを提供するものである。この発明による抵抗インク
は、前記米国特許第4,256,796 号に開示されたポーセレ
ン被覆金属板に形成される回路に応用して特に有効であ
るが、アルミナ基板等の現在市販されている通常の基板
にも効果的に利用することが出来る。中間抵抗と高抵抗
の抵抗値の範囲は明確に定義されている訳ではないが、
当業者は一般にその範囲は約500Ω／□から約100万Ω／
□であると考えている。この発明に従えば、ある種の抵
抗温度係数変更物質を添加することによって、上記範囲
の上限および下限における抵抗温度係数を安定化させ、
許容限度内に入れることが出来ることが分かった。

上記範囲の下限、即ち、約500〜5,000Ω／□の抵抗値を
持つ抵抗インクの組成は、正の抵抗温度係数値、即ち、
約600〜３００ppm／℃の抵抗温度係数値を持つが、こ
のようなレベルは許容限度外である。この発明に従っ
て、このような抵抗インクに酸化第二鉄を添加すること
により、上記の値を低くして±200ppm／℃、好ましく
は、ゼロに近い許容限度内に入れることが出来ることが
分かった。抵抗インクの抵抗温度係数の値は、抵抗値が
約５万Ω／□を越えると、正から負に変わるが、このよ
うな抵抗インクには酸化第二鉄を添加しない。

負の抵抗温度計数値を持つ、即ち、約５万Ω／□から約
100万Ω／□またはそれ以上の面抵抗を持つ抵抗インク
の組成には、抵抗温度係数を上げて可能な限りゼロに近
づけるための酸化バナジウムが含まれている。この発明
では、酸化バナジウムあるい酸化第二鉄のどちらかを抵
抗インクの主剤の組成に応じて、酸化バナジウムの場合
は約０．１〜10重量％、望ましくは、約１〜５重量％の
範囲内の或る量、酸化第二鉄の場合は約０．１〜２．０
重量％、望ましくは、約１〜２重量％の範囲内の或る量
を添加する。

この発明の抵抗インクに含まれる酸化バナジウムは、次
に述べる２つの点について、米国特許第4,379,195 号に
抵抗温度係数制御成分として用いられている酸化マグネ
シウムよりも有効である。第一に、抵抗温度計数におけ
る同等の減少量を得るのに、酸化バナジウムは、酸化マ
グネシウムに比べて、かなり少量で済む。第二に、これ
は第一の点より更に重要であるが、酸化バナジウムは酸
化インジウムの特性を変えるが、酸化マグネシウムは、
ガラスフリットに入り、ガラスフリットを半失透状態
（半結晶化状態）に変質させる。すなわち、酸化マグネ
シウムは、ガラスの、例えば表面張力および粘度のよう
な物理的特性を変え、それによってインクによって形成
された膜の回路板、特に、前記米国特許第4,256,796 号
の明細書に開示されているポーセレン被膜金属板に対す
る適合性に不利な影響を及ぼす。

逆に、酸化バナジウムは、ガラスの軟化点より低い温度
で酸化インジウムにドープし、比較的僅かな量だけしか
ガラスに吸収されない。従って、酸化バナジウムは、回
路板に対する被膜の適合性に悪影響を及ぼすことはな
い。酸化第二鉄はガラスフリットまたは酸化インジウム
またはこれら両方に作用するかどうかは明らかではない
が、この酸化第二鉄も対象とするガラスフリットに悪影
響を及ぼすことはない。

酸化インジウムは、高純度でなければならず、平均粒径
が約１．０〜１．２ミクロンであることが望ましい。酸
化インジウムは、抵抗インク全体の約25〜80重量％、望
ましくは約30〜45重量％を占める。

この発明による新規なインクの硼珪酸カルシウムバリウ
ムガラスフリットには重量比で：ａ）酸化バリウム約40〜55％、望ましくは約52％；ｂ）酸化カルシウム約10〜15％、望ましくは約12％；ｃ）３酸化硼素約14〜25％、望ましくは約19％；ｄ）２酸化シリコン約13〜32％、望ましくは約17％；が含まれている。このガラスフリット粉は、抵抗インク
全体の約５〜60重量％、望ましくは約30〜45重量％を占
める。

ここで用いる「酸化バナジウム」という用語は、３酸化
バナジウム(V₂O₃)と５酸化バナジウム(V₂O₅)の両方の意
味を含む。

有機ビヒクルは、例えば、特にエチルセルローズのよう
なセルローズ誘導体、ポリアクリレート、メタクリレー
ト、ポリエステル、ポリオレフイン等の合成樹脂のよう
な結合材である。一般に、ここに述べる形式のインクに
用いられている通常のビヒクルはこの発明によるインク
に用いることが出来る。市販のビビクルで推奨されるも
のは、例えば、アモコ社(Amoco Chemicals Crp.)製の純
液体ポリブテンAmoco H-25型、Amoco H-50型およびAmoc
o L-100型、デュポン社(E.I.Dupont de Nemours and C
o.)製のポリメタクリル酸ｎ−ブチル等である。

上記の樹脂は、単独で用いても、２つ以上を任意に組合
せて用いてもよい。もし必要であれば、適当な粘度を持
つ変性剤をこの樹脂材料に添加してもよい。この変性剤
は、同様のインク組成物に通常用いられる例えばパイン
油、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、
テキサス社(Texas Eastman Company)から商標Texanolと
いう名称で市販されているエステルアルコール等のよう
な溶剤、又は、N.L.社(N.L.Industries)から商標Thixat
rolという名称で市販されているヒマシ油誘導体のよう
な固体材料とすることが出来る。この有機ビヒクルは、
インク全体の約10〜35重量％、望ましくは約20〜30重量
％を占める。

この発明による抵抗インクは、例えば通常のアルミナ板
または前記米国特許第4,256,796 号のポーセレン被覆金
属板のような基板に、スクリーンプリント、刷毛塗り、
吹付け等の通常の手段で被着させるが、スクリーンプリ
ントが推奨される。次に、この被着させたインク被膜を
空気中で100〜125℃で約15分間乾燥した後、窒素中で最
高温度850〜950℃で４〜10分間焼成する。この技術分野
において普通に行われているように、抵抗インクは、通
常、すべての導電性インクが被着され焼成された後、基
板に被着され焼成される。この焼成された被膜の抵抗値
は、レーザトリミングまたは空気磨耗トリミングのよう
な通常の手段で調節することが出来る。この発明の抵抗
インクで形成された被膜は、中間抵抗値から高抵抗値の
範囲の上限と下限の両方における抵抗温度係数値が優れ
た値になることに加えて、電流ノイズ特性およびレーザ
整形性が良く、また熱衝撃、半田に対する浸漬、熱の蓄
積、電力負荷および湿度の影響に対する安定性に優れて
いると共に、前記米国特許第4,256,796 号のポーセレン
被覆金属板およびそのために特別に開発されたインクで
形成された被膜に対して優れた適合性を示す。

次に挙げる例によって、この発明を更に詳しく説明する
が、この説明は本発明を限定するものではない。この例
において、別示ない限り、成分量の割合はすべて重量比
で示し、温度はすべて℃で示す。

例 (1) 中間抵抗値から高抵抗値の範囲の下限の抵抗値を持つイ
ンクが次の組成で得られた。

上記の組成でガラス粉末の組成は、BaO 51.32％、CaO 1
2.51％、B₂O₃ 19.42％およびSiO₂ 16.75％であり、ヒビ
クルはエチルセルローズのエステルアルコール(Texano
l)による６％溶液とした。

上記粉末成分を有機ヒビクルと合わせて、まず手で混合
した後、３ロールミルで剪断力を加えてスクリーンプリ
ントに適する滑らかなペーストを得た。混合作業中の損
失を補い、適当な流動性を保証するために追加ビヒクル
を添加した。

導電性銅インクを、前記米国特許第4,256,796 号明細書
に記載された型のポーセレン被膜鋼板上に被着して焼成
した。次に、上記のインクを、325メッシュのステンレ
ス鋼スクリーンを用いて、厚さ約７．６〜15.2ミクロン
のインク層として基板上に印刷し、空気中で125±10℃
で約15分間乾燥した後、窒素中で最高温度900±10℃で
４〜７分間焼成した。抵抗インクの面抵抗および熱間の
抵抗温度係数（ＴＣＲ）を測定したところ次の表Ｉのよ
うな結果が得られた。

表Ｉに示す結果は、この発明によって得ることが出来る
抵抗温度係数の減少効果およびその制御作用を示してい
る。組成Ｂは、前記約０．１〜２．０重量％よりも過量
の酸化第二鉄を含んでいるため、組成Ｃに比べて熱間の
抵抗温度係数がかなり負の値になっている。組成Ｃのよ
うに、酸化第二鉄の量を調節することにより、±200ppm
／℃の許容範囲にある抵抗温度係数数値を得ることが出
来る。

例 (2) 例(1)の手段に従って、高抵抗値の範囲の上限の抵抗値
を持つ抵抗インクが次の組成で得られた。

ガラスフリットおよびビヒクルは例(1)の場合と同じで
あり、例(1)と同様にスクリーンを用いてインク層を形
成して焼成した後、面抵抗および熱間の抵抗温度係数を
測定したところ、次の表IIのような結果が得られた。

表IIの測定結果は、抵抗インクの抵抗温度係数値を上げ
る酸化バナジウムの能力を示している。

組成Ｄは、３酸化バナジウムの量が前述した約１〜２重
量％の範囲内にあるにもかかわらず温度係数は望ましい
±200ppm／℃内に含まれていない。しかし、組成Ａと比
べれば３酸化バナジウムの添加が温度係数の改善に有効
である傾向を示しており、これを上記±200ppm／℃の範
囲内に入れるためには３酸化バナジウムの添加量を若干
減少させれば良い。すなわち酸化インジウム、ガラスフ
リットおよびビヒクルの組成比に応じて添加量を適切に
選択決定すべきことを示唆している。この結果が示すよ
うに、５酸化バナジウムは、３酸化バナジウムより有効
であり、すべての被膜は熱的安定性が優れていた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ケニスウオーレンハングアメリカ合衆国ニュージャージ州 08550 プリンストン・ジャクションウェリントン・ドライブ９ (56)参考文献特開昭57−98902（ＪＰ，Ａ) 特開昭47−8579（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−87007（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化インジウム約25〜80重量％と、硼珪酸
カルシウムバリウムガラスフリット約５〜60重量％と、
適当な有機ビヒクル約10〜35重量％を主剤とし、更に酸
化バナジウムと酸化第二鉄とから成る群から、所要の被
膜抵抗値が約50ＫΩ／□より高い高抵抗用としては酸化
バナジウムを、また50ＫΩ／□より低い中抵抗用として
は酸化第二鉄を採用する形で選択された抵抗温度係数変
更物質を含み、上記抵抗温度係数変更物質の量は、上記
主剤の組成に応じて、酸化バナジウムの場合は約０．１
〜10重量％、酸化第二鉄の場合は約０．１〜２．０重量
％の範囲内で選択決定されていることを特徴とする抵抗
インク。
【請求項２】酸化インジウム約30〜45重量％と、上記ガ
ラスフリット約30〜45重量％と、上記有機ビヒクル約20
〜30重量％とを主剤とし、更に上記主剤の組成に応じて
上記抵抗温度係数変更物質を、酸化バナジウムの場合は
約１〜５重量％、酸化第二鉄の場合は約１〜２重量％含
んで成る特許請求の範囲(1)項に記載の抵抗インク。
【請求項３】上記ガラスフリットが、酸化バリウム約40
〜55重量％と、酸化カルシウム約10〜15重量％と、３酸
化硼素約14〜25重量％と、２酸化シリコン約13〜23重量
％とから成る、特許請求の範囲(1)項に記載の抵抗イン
ク。
【請求項４】上記ガラスフリットが、酸化バリウム約52
重量％と、酸化カルシウム約12重量％と、３酸化硼素約
19重量％と、２酸化シリコン約17重量％と、から成る、
特許請求の範囲(3)項に記載の抵抗インク。
【請求項５】上記抵抗温度係数変更物質が抵抗の温度計
数を低下させるために添加されるもので、酸化第二鉄か
ら成る、特許請求の範囲(1)項に記載の抵抗インク。
【請求項６】形成される被膜の抵抗値が約500〜5000Ω
／□である、特許請求の範囲(5)項に記載の抵抗イン
ク。
【請求項７】上記抵抗温度係数変更物質が抵抗の温度計
数を上昇させるために添加されるもので、酸化バナジウ
ムから成る、特許請求の範囲(1)項に記載の抵抗イン
ク。
【請求項８】形成される被膜の抵抗値が約５×10^４〜１
×10^６Ω／□である、特許請求の範囲(7)項に記載の抵
抗インク。
【請求項９】上記酸化バナジウムが３酸化バナジウムで
ある、特許請求の範囲(7)項に記載の抵抗インク。
【請求項１０】上記酸化バナジウムが５酸化バナジウム
である、特許請求の範囲(7)項に記載の抵抗インク。
【請求項１１】表面の一部に、下記の組成を有する抵抗
インクの被膜を有する回路板記ａ．酸化インジウム約25〜80重量％、ｂ．硼珪酸カルシウムバリウムガラスフリット約５〜
60重量％、ｃ．適当な有機ビヒクル約10〜35重量％、ｄ．酸化バナジウムと酸化第二鉄とから成る群から、
所要の被膜抵抗値が約50ＫΩ／□より高い高抵抗の場合
には酸化バナジウムを、また約50ＫΩ／□より低い中抵
抗の場合には酸化第二鉄を採用する形で選択され、上記
ａ、ｂ、ｃより成る主剤の組成に応じて、酸化バナジウ
ムの場合は約０．１〜10重量％、酸化第二鉄の場合は約
０．１〜２重量％の範囲内で決定された量の抵抗温度係
数変更物質。
【請求項１２】上記回路板がポーセレン被覆金属板であ
る、特許請求の範囲(11)項に記載の回路板。
【請求項１３】上記金属板が鋼板である、特許請求の範
囲(12)項に記載の回路板。