JPH0722219A - ハイブリッド回路基体上での抵抗体の製造方法 - Google Patents

ハイブリッド回路基体上での抵抗体の製造方法

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JPH0722219A
JPH0722219A JP5165633A JP16563393A JPH0722219A JP H0722219 A JPH0722219 A JP H0722219A JP 5165633 A JP5165633 A JP 5165633A JP 16563393 A JP16563393 A JP 16563393A JP H0722219 A JPH0722219 A JP H0722219A
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JP
Japan
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heating
temperature
heating region
resistor
region
Prior art date
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Pending
Application number
JP5165633A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Hayashi
茂樹 林
Takahiko Kijima
貴彦 来島
Hideyoshi Asa
秀吉 麻
Taiji Hashimoto
泰司 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Oxygen Industries Ltd
Original Assignee
Osaka Oxygen Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Osaka Oxygen Industries Ltd filed Critical Osaka Oxygen Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 秀れたTRCを有するハイブリッド回路抵抗
体の製造を目的とする。 【構成】 セラミック基板上に抵抗体を形成する方法に
おいて、その抵抗体の焼成及び冷却は下記の温度プロフ
ァイルによって行なう: (i) 500℃〜650℃の温度の第1の加熱領域 (ii) 第1の加熱領域から700℃〜850℃の温度
までの第2の加熱領域 (iii) 第2の加熱から870℃〜1000℃の温度
までの第3の加熱領域、第2の加熱領域における一定時
間当りの加熱速度は第1の加熱領域の一定時間当りの加
熱速度よりも遅く、第3の加熱領域における一定時間当
りの加熱速度は第2の加熱領域における一定時間当りの
加熱速度よりも速く、そして加熱焼成過程における第2
の加熱領域までの平均の昇温速度の絶対値の2倍以上の
冷却速度でその抵抗体層を冷却させ、総処理時間は、1
5〜120分の範囲である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、ハイブリッド回路製造分野にお
ける改良に関する。さらに詳しくは、セラミック基板上
に抵抗体ペーストを形成させる方法に関する。
【0002】高い充てん密度を有する厚膜抵抗体を持っ
たハイブリッド回路は技術上周知である。ハイブリッド
回路は半導体から成るマルチレベル中間回路すなわちセ
ラミック絶縁体基体上に取付けた集積回路チップであ
る。この回路は半導体チップ、コネクタリード、コンデ
ンサー、レジスター等を取付けるための末端パッドを備
えるように設計される。
【0003】厚フィルム抵抗体は有機溶媒、結合剤及び
抵抗物質からなるペーストから製造される。ペーストは
セラミックまたはガラスのような非導電性基体上に特定
のパターンでスクリーン印刷する。次に印刷した基体を
乾燥させて、ペースト中に含まれる有機溶媒を除去し、
次に基体を焼成して、無機成分を焼結または融着させて
厚膜抵抗体を基体に結合させる。
【0004】典型的な厚膜焼成方法では、印刷し乾燥し
た基体をマルチゾーンベルト炉に通す。ベルトの速度は
一定であり、基体は典型的に約700゜〜1000℃ま
で、温度の増加する加熱ゾーンを通って進む。基体は所
定期間、一般には約5〜15分間の間ピーク温度に維持
され、その後周囲温度に冷却する。炉内のゾーンは一般
に完全燃焼ゾーン(約600℃までの温度)、高温ゾー
ン(ピーク温度)、冷却ゾーン(周囲温度)と呼ばれ
る。
【0005】従来セラミック基板上にホウ化ランタン及
び/又はドープされた酸化錫等を含む抵抗体ペーストを
塗布し、乾燥して、その後焼成して、セラミック基板上
に抵抗体層を形成していた。しかし従来の方法では、特
に10,000オームにおいて高温時抵抗温度係数
(H,TCR)及び低温時抵抗温度係数(C,TCR)
が秀れた抵抗体は得られなかった。
【0006】本発明の発明者は幅広い研究を行ない、焼
成方法、すなわち特定な温度と時間との関係及び特定な
焼成雰囲気で焼成を行ない、セラミック基板上に秀れた
H−TCP及びC−TCRを持った抵抗体を形成するこ
とができた。
【0007】本発明は、次の工程 (a) セラミック基板上に導電体層及び/又は誘電体
層を介して又は介せずに抵抗体ペーストを塗布する工
程、 (b) 基板上の抵抗体ペーストを乾燥させる工程、 (c) 過半量以上の不活性ガスを含む雰囲気で下記の
条件でその抵抗体層を焼成する: (a) 500℃〜650℃の温度の第1の加熱領域 (b) 第1の加熱領域から700℃〜850℃の温度
までの第2の加熱領域 (c) 第2の加熱から870℃〜1000℃の温度ま
での第3の加熱領域、第2の加熱領域における一定時間
当りの加熱速度は第1の加熱領域の一定時間当りの加熱
速度よりも遅く、第3の加熱領域における一定時間当り
の加熱速度は第2の加熱領域における一定時間当り加熱
速度よりも速く、そして (d) 加熱焼成過程における第2の加熱領域までの平
均の昇温速度の絶対値の2倍以上の冷却速度でその抵抗
体層を冷却させ、総処理時間は、15〜120分の範囲
であり、加熱完了後その抵抗体層を冷却することを特徴
とするハイブリッド回路基体上での抵抗体の形成方法に
関する。
【0008】焼成を行なう、被焼成サンプルは、ベルト
によって連続的に焼成炉に導入される。炉の中の各部分
は、所定の温度となるように調節できる。炉のベルトの
速度も調整できる。従って一つの被焼成サンプルがその
炉を通過する間に所望の温度プロファイルでの焼成が可
能となる。
【0009】その加熱雰囲気は0.5〜25容量%の二
酸化炭素を含む不活性ガス雰囲気で行なうことが好まし
く、又その加熱雰囲気は、0.5〜25容量%の二酸化
炭素及び10〜2000ppmの水を含む不活性ガス雰
囲気で行なうことがより好ましい。
【0010】焼成工程の第1,第2及び第3の加熱領域
の好ましい実施態様において (i)第1の加熱領域は y=p(x−x1)a+L yは温度(℃)の変数、xは時間(分)の変数、x1は
被焼成物が温度L℃の温度雰囲気に達するまでの時間
(分)であり、pは1〜1.4、aは1.7から2.5
である。
【0011】(ii)第2の加熱領域は y=q(x−x2)b+M 式中y及びxは前述の通りであり、qは0.25〜0.
55であり、bは1.7〜2.5であり、そしてMは第
1の加熱領域の終点温度である。
【0012】(iii)第3の加熱領域は、 y=r(x−x3−5.5)c+N 式中y及びxは前述の通りである、rは−3〜−7であ
り、x3は第2の加熱領域の終点の温度であり、Nは第
3の加熱領域の終点の温度、そしてcは1.7〜2.3
である。
【0013】本発明の加熱焼成温度をさらに好ましい態
様を示す図面で説明する。
【0014】本発明の焼成工程の第1の加熱領域は50
0℃〜650℃までの加熱領域である。これは図1の曲
線Aのイの部分に相当する。図1の曲線Aの実施態様で
は第1の加熱領域は570℃となっているが勿論第1の
加熱領域の終点は500〜650℃である。
【0015】図1の曲線Aのイの部分は y=1.2(x−5)2+50(式中yは温度(℃)そし
てxは時間(分)である) により表わされる。
【0016】焼成工程の第2の加熱領域は、第1の加熱
領域の終点から700℃〜850℃の温度までの加熱領
域である。図1の曲線Aの実施態様では第2の加熱領域
の終点は750℃となっているが勿論第2の加熱領域の
終点は700℃〜850℃である。第2の加熱領域は図
1の曲線Aのロ部分に相当する。図1の曲線Aのロ部分
は y=0.4(x−25)2+570(式中y及びxは前述
の通り)となる。
【0017】第2の加熱領域における単位時間当りの加
熱速度は第1の加熱領域における単位時間当りの加熱速
度よりも遅いことが必要である。
【0018】焼成工程の第3の加熱領域は、第2の加熱
領域の終点から870℃〜1000℃の温度までの加熱
領域である。図1の曲線Aの実施態様では第3の加熱領
域の終点は、900℃となっているが勿論第3の加熱領
域の終点は870℃〜1000℃である。第3の加熱領
域は図1の曲線Aのハ部分に相当する。図1の曲線Aの
ハの部分は y=−5(x−50)2+900(式中y及びxは前述
の通り)となる。
【0019】第3の加熱領域における単位時間当りの加
熱速度は第2の加熱領域における単位時間当りの加熱速
度よりも速いことが必要である。
【0020】第1の加熱領域の終点は570℃、第2の
加熱領域の終点は750℃そして第3の加熱領域の終点
は900℃であると仮定した場合、好ましい態様では3
つの加熱領域は下記の式で表わされる:yは温度(℃)
そしてxは時間(分)である。
【0021】(i)第1の加熱領域 y=1.2(x−x1)a+50(式中x1は50℃とな
った時の時間(分) そして1.7<a<2.5 (ii)第2の加熱領域 y=0.4(x−x2)b+570 式中x2は570℃になった時の時間(分)、そして
1.7<b<2.5 (iii)第3の加熱領域 y=−5(x−x3−5.5)2+900 (式中x3は750℃となった時の時間(分)である) 第3の加熱領域の後、その抵抗体被覆セラミック基板を
冷却する。
【0022】総加熱時間は15〜120分であり、好ま
しい総加熱時間は、20〜60分である。
【0023】図1の曲線B及びCは、本発明による別の
温度プロファイルを示す。
【0024】図1の曲線Bの式は次の通りである。
【0025】(i)50℃〜570℃(第1の加熱領
域) y=1.2(x−5)2.5+50 (ii)570℃〜750℃(第2の加熱領域) y=0.4(x−16)2.5+570 (iii)750℃〜900℃(第3の加熱領域) y=−5(x−32)2+900 図1の曲線Cの式は次の通りである。
【0026】(i)50℃〜570℃(第1の加熱領
域) y=1.2(x−5)1.7+50 (ii)570℃〜750℃(第2の加熱領域) y=0.4(x−40)1.7+570 (iii)750℃〜900℃ y=−5(x−77)2+900 本発明で使用される抵抗体ペーストは、例示 本発明を下記の実施例によってさらに説明するが、これ
らの実施例は特許請求の範囲の全範囲を限定するもので
はない。
【0027】実施例1 厚膜抵抗体の製造方法の典型的な例には、次のような工
程が含まれる:(a)セラミック基体への塗布に適した
ペーストを形成する; (b)スクリーン印刷のような通常の方法によって、基
体にペーストを塗布する; (c)印刷した基体を乾燥する; (d)基体とペーストを下記の組成から成る雰囲気中で
高温において、図1に示されるような温度プロフィルで
焼成して抵抗体を形成する。
【0028】次の例における抵抗体はマルチゾーンベル
ト炉内で焼成した。ベルトの速度は一定であり、加熱ゾ
ーンを通る。
【0029】抵抗体ペーストは、デュポン社製の100
00Kオームの抵抗体(QP604)であった。
【0030】ガス雰囲気は、 CO2 2% O2 5ppm H2O 100ppm バランスガス N2 印刷屋の厚みは25μmであった。
【0031】比較のため、図2に示されるような温度プ
ロファイルに従って、同一のサンプルの焼成を行なっ
た。図2に示される温度プロファイルは従来公知の温度
プロファイルであった。その結果は比較例として下記に
示す。得られた焼成品についてH−TCR及びC−TC
Rを測定した。HTCR;CTCR及び比抵抗値は次の
ように計算される。
【0032】
【式】
TCRとは温度が1℃変化すると抵抗値はどれくらい変
化するかを示すもので、当然値の絶対値が少ない程、結
果が良好であることを示す。
【0033】本発明に従えばTCRにおいて大きな改善
が見られた。
【0034】実施例2 デュポン製抵抗体において10Kオーム(QP604)
以外の抵抗体(10オーム(QP601)、100オー
ム(QP602)及び1000オーム(QP603)を
使用した。
【0035】雰囲気 O2 5ppm CO2 2% H2O 100ppm バランスガス N2 温度プロファイル (i)50〜570℃ 50℃になった時間をx1とすると y=1.2(x−x1)2+50 (ii)570℃〜750℃ 570℃になった時間をx2とすると y=0.4(x−x2)2.05+570 750℃〜900℃ 750℃になった時間をx3とすると y=−5(x−x3−5.5)3+900 比較のため図2に示す公知の温度プロファイルによって
上記のテストを繰返した。その結果を図3に示す。図3
には実施例1の結果(10000Kオーム)も一緒に示
されている。
【0036】図3から明らかなごとく、実施例(本発
明)の抵抗体の方が比較例(従来技術)より、H−TC
R及びC−TCRの変化が少ない。
【0037】本発明の実施態様は次の通りである。
【0038】1.次の工程 (a) セラミック基板上に導電体層及び/又は誘電体
層を介して又は介せずに抵抗体ペーストを塗布する工
程、 (b) 基板上の抵抗体ペーストを乾燥させる工程、 (c) 過半量以上の不活性ガスを含む雰囲気で下記の
条件でその抵抗体層を焼成する: (i) 500℃〜650℃の温度の第1の加熱領域 (ii) 第1の加熱領域から700℃〜850℃の温度
までの第2の加熱領域 (iii) 第2の加熱から870℃〜1000℃の温度
までの第3の加熱領域、第2の加熱領域における一定時
間当りの加熱速度は第1の加熱領域の一定時間当りの加
熱速度よりも遅く、第3の加熱領域における一定時間当
りの加熱速度は第2の加熱領域における一定時間当りの
加熱速度よりも速く、そして (d) 加熱焼成過程における第2の加熱領域までの平
均の昇温速度の絶対値の2倍以上の冷却速度でその抵抗
体層を冷却させ、総処理時間はともに15〜120分の
範囲であることを特徴とするハイブリッド回路基体上で
の抵抗体の形成方法。
【0039】2. ペーストに含まれる有機成分を分解
させる工程において温度が160℃から650℃の過程
に要する時間が10分から60分とする上記1に記載の
方法。
【0040】3.セラミックと抵抗部品を焼結する工程
において温度が650℃から1000℃の過程に要する
時間が15分以下とする上記1に記載の方法。
【0041】4.セラミックと抵抗部品を焼鈍する工程
において3項に示した最高温度から常温まで冷却に要す
る時間が2分から30分とする上記1に記載の方法。
【0042】5.雰囲気が0.5から20容量%の二酸
化炭素を含む上記1に記載の方法。
【0043】6.雰囲気が10から2000ppmの水
を含む上記1に記載の方法。
【0044】7.不活性ガスが窒素、アルゴン及びヘリ
ウムより成る上記1に記載の方法。
【0045】8.スクリーン印刷によって抵抗ペースト
を基板に塗布する上記1に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の焼成工程のもっとも好ましい態様の
温度プロファイルを示すグラフ。
【図2】 従来技術の焼成工程の温度プロファイルを示
すグラフ。
【図3】 本発明の方法と従来技術の方法で得られた抵
抗体サンプルのH−TCR及びC−TCRの結果を示す
グラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 麻 秀吉 大阪府堺市上670 大阪酸素工業株式会社 内 (72)発明者 橋本 泰司 大阪府堺市上670 大阪酸素工業株式会社 内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の工程 (a) セラミック基板上に導電体層及び/又は誘電体
    層を介して又は介せずに抵抗体ペーストを塗布する工
    程、 (b) 基板上の抵抗体ペーストを乾燥させる工程、 (c) 過半量以上の不活性ガスを含む雰囲気で下記の
    条件でその抵抗体層を焼成する: (i) 500℃〜650℃の温度の第1の加熱領域 (ii) 第1の加熱領域から700℃〜850℃の温度
    までの第2の加熱領域 (iii) 第2の加熱から870℃〜1000℃の温度
    までの第3の加熱領域、 第2の加熱領域における一定時間当りの加熱速度は第1
    の加熱領域の一定時間当りの加熱速度よりも遅く、第3
    の加熱領域における一定時間当りの加熱速度は第2の加
    熱領域における一定時間当りの加熱速度よりも速く、そ
    して (d) 加熱焼成過程における第2の加熱領域までの平
    均の昇温速度の絶対値の2倍以上の冷却速度でその抵抗
    体層を冷却させ、 総処理時間はともに15〜120分の範囲であることを
    特徴とするハイブリッド回路基体上での抵抗体の形成方
    法。
JP5165633A 1993-07-05 1993-07-05 ハイブリッド回路基体上での抵抗体の製造方法 Pending JPH0722219A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101529230B1 (ko) * 2013-12-31 2015-06-16 한국표준과학연구원 면저항 인증표준물질 및 그 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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