JPS63181496A - 厚膜回路基板の製造方法 - 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、ＩＣ、チップ部品などの電子部品の実装を高
密度に低コストに行う厚膜回路基板の製造方法に関する
ものである。

従来の技術 近年、各種電子機器の小型化や多機能化が年を追って進
んできているが、この中で回路部品の高密度実装技術は
重要な役割を演じてきている。特に、ＩＣ，ＬＳＩの発
達に伴う抵抗器、コンデンサ等のチップ化や厚膜化そし
て、配線基板の多層化などによる小型化、高密度化には
目を見張るものがある。さらに、ある回路ブロックを、
厚膜状の抵抗と配線導体を形成した厚膜回路基板上に他
のチップ状態の受動部品を搭載するいわゆる厚膜ハイブ
リッドＩＣへと移行してきている。

この厚膜ハイブリッドＩＣは、抵抗体が厚膜状であるた
め、抵抗トリミングによる調整が容易な事と、セラミッ
ク材料を用いるため高信顛性である事などから、広く普
及してきている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の厚膜回路基板
の製造方法の一例について述べる。

第３図は従来の厚膜回路基板の断面図を示すものである
。同図において、１０はセラミック基板、２０は貴金属
導体膜、３０はＲｕｂ、系グレーズ抵抗膜を示す。従来
の厚膜回路基板は、焼結されたアルミナ基板１０上に、
Ａ　ｕ　＋　Ａ　ｇ　＋　　Ｐ　ｄ　、　　Ｐ　ｔなど
の貴金属を主成分とするペーストをスクリーン印刷し、
乾燥後に８５０℃前後の温度の空気中で焼成して貴金属
系の導体膜２０を得た後、ＲｕＯ□−ガラスからなるペ
ーストを前記導体膜と接触するようにスクリーン印刷し
、乾燥後に空気中７５０〜９００℃の温度で焼成してＲ
ｕＯ２系のグレーズ抵抗膜３０を設けて得られるのが一
般的である。上記のようにして得られた厚膜回路基板は
、すべて空気中で焼成できるという手軽さと、抵抗体特
性も優れたものが得られておるため広く実用に供されて
いる。（例えば、「厚膜ＩＣ化技術」日本マイクロエレ
クトロニクス協会線、工業調査会発行）。

しかし、反面では、導体材料、抵抗材料共に高価で価格
変動の大きい貴金属材料を用いているため、いくら製造
の合理化をはかったとしても非常に高価な回路基板にな
るという問題点を有していた。そこで、両者とも貴金属
材料を用いないつまり低コストで価格変動も少ない卑金
属材料のみからなる導体材料と抵抗材料を用いた構成の
ものが提案されている。

〔例えば、プロシーデインダス　オブ　ザ　フォース　
インターナショナル　マイクロエレクトロニクス　カン
ファレンス　アイ　エム　シー１９８６　　コーベ、ア
イ　ニス　エッチ　エム　ジャパン発行；　　２６７〜
２７１Ｐ　（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ４
ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｍｉｃｒｏｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅＩＮＣ１９８
６Ｋｏｂｅ、ＩＳＨＭ　Ｊａｐａｎ発行；　　２６７〜
２７１Ｐ）　）これは、Ｃｕなどの卑金属導体を予めセ
ラミック基板１０にメタライズして導体膜２０とし、そ
の後、珪化物−ガラス系グレーズ抵抗ペーストを前記の
メタライズ導体膜と接触する様に印刷し、乾燥後、８５
０℃〜１０００℃の非酸化性雰囲気中の高温で焼付けて
グレーズ抵抗体を得るものである。確かに、この構成で
は、■電極、抵抗材料共に卑金属を用いるため安価であ
り、■Ｃｕなどの卑金属は半田付けが容易でしかもマイ
グレーシジンしにくいなどの優れた点を有しており、ま
た、抵抗体としての緒特性はＲｕＯ□系のそれと同等の
優れた特性を有している。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の構成においては、抵抗は基本特性
面では満足できるものの、抵抗値の初期バラツキが大き
いため実用上大きな不安を残している。特に、同じ面積
抵抗（Ｒｓ）の抵抗膜でありながら抵抗膜のたて・よこ
比（アスペクト比）によってＲｓが異なり、抵抗値を設
計する上で大きな障害となっている。これは、抵抗膜を
Ｘ線などで解析したところ、焼成時に電極と抵抗体の界
面で不要な反応が生じ、この反応層の抵抗変化によって
バラツキが発生するものと推測される。

このように、従来の珪化物−ガラス系グレーズ抵抗は初
期抵抗の不安定さからなかなか実用に供されないのが実
状であった。

本発明は、上記問題点に鑑み、使用する材料は卑金属材
料であるため安価で、安定な抵抗特性を有したグレーズ
抵抗と優れた導体膜とを有する高信頼性の厚膜回路基板
の製造方法を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の厚膜回路基板の製
造方法は、絶縁性磁器基板上に、珪化物−ガラス系グレ
ーズ抵抗膜を非酸化性雰囲気中の高温で焼成した後、前
記抵抗膜に接触する卑金属材料からなる導体膜を抵抗膜
の焼成温度より低い温度の非酸化性雰囲気中で焼成する
という構成を備えたものである。

作用 本発明の方法によれば、抵抗膜を予め形成しであるため
に、抵抗体中の導体成分である珪化物をガラスがおおっ
た状態となり、さらに、抵抗膜中のガラスが結晶化して
いるため、電極焼成段階において、卑金属とガラスある
いは、卑金属と珪化物の化学反応を抑えることができる
。このため、電極焼成後の抵抗膜と電極膜との界面に反
応層が生成されず、膜形状依存性のない抵抗膜を有する
厚膜回路基板を提供できるものである。

実施例 以下本発明の一実施例の厚膜回路基板の製造方法につい
て、図面を参照しながら説明する。第１図は本発明の実
施例における厚膜回路基板の断面図を示すものである。

第１図において、１０はセラミック基板、４０は卑金属
導体、５０は珪化物−ガラス系グレーズ抵抗膜を示す。

３種類の珪化物組成ををする珪化物粉体を特開昭５６−
１５３７０２号公報に示す手順で得た。この珪化物粉体
に、Ｂａｄ、Ｂｚ　Ｏｘ　、ＭｇＯ，Ｃａｂ。

ＳｉＯ□からなるガラスフリフトと、アクリル系バイン
ダをテレピン油に１０％溶解したビヒクルとを加え、よ
く混練して珪化物−ガラス系グレーズ抵抗ペーストとし
た。この時、珪化物粉体とガラスフリフトとの合計量に
対する珪化物粉体を５〜５０重量％になるようにした。

また、ペースト作製時に用いる有機バインダーとしては
、非酸化性雰囲気で焼き付けするため、熱分解性のアク
リル系バインダーが望ましい。以上の様にして作製した
抵抗ペーストを、アルミナ純度が９６％の焼結体である
セラミック基板１０上にスクリーン印刷し、１２０℃で
１０分間乾燥した後、最高温度が８５０〜１０００℃で
、Ｎ２のみか、またはＮ２とＮ２の混合ガスの非酸化性
雰囲気に保たれた連続ベルト炉に通して焼成し、珪化物
−ガラス系グレーズ抵抗体５０を形成した。この時、焼
付温度は、ガラス組成と導体材料の組合せによって異な
る。

次に、導体材料としてＣｕを主成分としたペーストを抵
抗膜５０に接触するようにスクリーン印刷し、１２０℃
で１０分間乾燥した後、最高温度が８５０〜９５０℃　
（ただし、抵抗焼成よりも低い温度）で、Ｎ２のみか、
またはＮ２とＮ２混合ガスの非酸化性雰囲気に保たれた
連続ベルト炉に通して焼成しＣｕの導体膜４０を形成し
た。この時の電極間距離（Ｌ）は０．５〜１０１ｍで０
，５ｎ＋おきに異なっており、また抵抗体幅はｌｌｌで
一定とした。

このようにして得られた厚膜回路基板のグレーズ抵抗の
面積抵抗Ｒｓ　　（Ω／口）Ｒ５＝ＲＯ／Ｌ、２５℃と
１２５℃における抵抗の温度変化率ＴＣＲ（ｐｐｍ／”
Ｃ）　、電流ノイズ（ｄＢ）、１５０ｍＷ／ｍｕ２の負
荷を５秒間印加した時の抵抗変化率ΔＲ（％）について
それぞれ調べた。また、電極界面のＲｓへの影響を明ら
かにするために、Ｌ＝１０１ｍのときの面積抵抗ＲＩＧ
とＬ＝０．５ｍｍの時の面積抵抗Ｒ０，５の比（ＡＲ）
をとって調べた。

（ＡＲ）”ＲＩＧ／ＲＯ，Ｓ 第１表に実施例で得られた抵抗体の材料組成と代表的抵
抗体特性であるＲｓ、ＴＣＲ，Ｎ、　　ΔＲ１ＡＲを示
す。同表から、珪化物組成の違いによらず、抵抗値の形
状依存性が極めて少ないことがわかる。

第１表 比較例 本発明の効果を明らかにするために、従来の方法、すな
わち卑金属電極形成後に、珪化物−ガラス系グレーズ抵
抗体を形成する方法で得られた厚膜回路基板の抵抗の代
表的特性を実施例の代表的特性と共に第２表に示し両者
を比較する。

第２表 第２表の比較例との比較から、本発明の製造方法によっ
て、優れた抵抗体特性を有する厚膜回路基板が得られる
事がわかる。とりわけ、電極との反応が少な（、膜形状
依存性の小さい（ＡＲが１に近い）抵抗の形成が可能と
なる。さらに、第２図には、電極間距離（Ｌ）と面積抵
抗Ｒｓとの関係を、実施例（ａ）と比較例（ｂ）の代表
的なものについて示した。第２図から、本発明の製造方
法により形成した抵抗は膜形状依存性が全くない事がわ
かる。さらに、第１表から、本発明の製造方法のなかで
、抵抗体としては、珪化物−ガラス系のグレーズ抵抗体
であればよく珪化物の種類によって、その効果が著しく
変わらない事がわかる。

なお、本実施例ではグレーズ抵抗体のガラス成分として
硼珪酸バリウム系のものを用いたが、非酸化性雰囲気の
高温で安定な抵抗膜を形成できるものであればこれに限
らない。

発明の効果 以上のように本発明の製造方法は、絶縁性磁器基板上に
、珪化物−ガラス系グレーズ抵抗膜を非酸化性雰囲気中
の高温で焼成した後、前記抵抗膜に接触する卑金属材料
からなる導体膜を抵抗膜の焼成温度より低い温度の非酸
化性雰囲気中で焼成することにより、高信頼性で膜形状
依存性の小さい抵抗体と、優れた導体膜を有する厚膜回
路基板を提供することができる。

さらに、導体膜としてＣｕの持っている導体抵抗の低さ
、半田付は性の良さ、耐マイグレーション性の良さ、低
コストを充分に生かせるものであり、工業上極めて効果
的な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における厚膜回路基板の断面図
、第２図は電極間距離りと面積抵抗Ｒｓとの関係を示す
特性図、第３図は従来の厚膜回路基板の断面図である。 １０・・・・・・セラミック基板、２０・・・・・・導
体膜、３０・・・・・・グレーズ抵抗膜、４０・・・・
・・卑金属導体膜、５０・・・・・・珪化物−ガラス系
グレーズ抵抗膜。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名Ｌ　（ｘｑ
す

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　絶縁性磁器基板上に、珪化物−ガラス系グレーズ抵抗
   膜を非酸化性雰囲気中の高温で焼成した後、前記抵抗膜
   に接触する卑金属材料からなる導体膜を抵抗膜の焼成温
   度より低い温度の非酸化性雰囲気中で焼成することを特
   徴とする厚膜回路基板の製造方法。