JP2003031920A

JP2003031920A - 配線基板

Info

Publication number: JP2003031920A
Application number: JP2001218537A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamamoto; 弘司山本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラスセラミックスからなる絶縁基体と抵抗
体を同時焼成で焼結させるときに、抵抗体成分が拡散し
て抵抗値がばらついてしまう。【解決手段】ガラスセラミックス焼結体からなる絶縁
基体３と、その内部および／または表面に同時焼成によ
り形成された配線層２および抵抗体１とからなる配線基
板であって、抵抗体３が40〜70ｗｔ％の酸化錫と30〜60
ｗｔ％の白金とからなる配線基板である。抵抗体組成物
のガラスセラミックスとの反応・拡散現象を抑えること
ができ、抵抗体３の抵抗値が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】本発明はガラスセラミックス
焼結体からなる絶縁基体の内部および／または表面に同
時焼成による配線層および抵抗体を備え、抵抗体の抵抗
値ばらつきを抑制した配線基板に関するものである。【０００２】【従来の技術】従来のセラミック配線基板の回路中に抵
抗体を形成する方法としては、配線基板表面に実装する
方法が主であった。この表面実装の方法としては、チッ
プ抵抗の半田付け・薄膜抵抗の蒸着・厚膜抵抗ペースト
の塗布および焼成等がある。なお、薄膜および厚膜抵抗
については抵抗体を形成するだけでは抵抗値ばらつきが
大きいため、トリミングにより抵抗値の微調整を行なう
ことが一般的である。【０００３】しかし、近年、各種電子部品はＩＣやＬＳ
Ｉ等の半導体集積回路素子の利用によって急速に小型化
・高密度化されており、それに伴って半導体集積回路素
子を搭載するＩＣ基板やＩＣパッケージ用基板の多層回
路基板に対しての小型化・高密度化の要求が高まってい
る。この要求に応える方法の一つとして、従来は表面に
実装されていた抵抗体を内層化することが挙げられる。
この方法によれば、従来はビアホール等の貫通導体を通
して基板表面に引き出していた回路構造を単純化できる
ことと、表面実装面積を増加できることが見込まれる。【０００４】このような抵抗体を内層化する方法とし
て、セラミックグリーンシート上に厚膜抵抗体ペースト
を塗布し、その上にさらにセラミックグリーンシートを
積層して、セラミックと抵抗体の両方を同時に焼成する
方法がある。この同時焼成の方法によれば、工程を大幅
に増加させずに抵抗体を内層化できる。なお、抵抗体を
同時焼成する場合は、通常のＲｕＯ₂やＳｎＯ₂系抵抗体
の焼成温度が約800〜900℃であることから、絶縁基体に
はこの温度で同時焼成が可能なガラスセラミックスが用
いられる。【０００５】【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような抵抗体の内層化においては、ガラスセラミックグ
リーンシート加工時に抵抗体ペーストを塗布しておく必
要があり、内層化された抵抗体をガラスセラミックスと
同時に焼結させる工程となってしまうので焼成後に抵抗
体のトリミングができず、抵抗値ばらつきが制御できな
いという問題点があった。【０００６】また、通常の抵抗体ペーストは、抵抗を示
すための抵抗材、焼結させるためのガラス材およびその
他の添加剤等から構成される。そのため、セラミック材
がガラスセラミックスの場合には、焼成時に抵抗体ペー
スト中のガラス成分がガラスセラミックス中のガラス成
分と反応し、相互拡散が生じて、焼成後の抵抗値が大幅
にずれてしまう、またはばらつきが大きくなってしまう
という問題点があった。【０００７】さらに、配線層として低抵抗のＣｕを用い
る場合には、焼成雰囲気が加湿窒素雰囲気となり、ガラ
スセラミックス焼結時に抵抗体成分が雰囲気中の水分と
反応し、またイオン化してガラスセラミックス中に拡散
する現象が生じる。このため、焼成後の抵抗値がばらつ
くことがあるという問題点もあった。【０００８】なお、焼き上げたセラミック基板の表面に
抵抗体を焼き付け、これにトリミング加工を行なった後
にセラミック基板を貼り合せる方法もあるが、これは工
程が長くなるという問題点がある。【０００９】本発明は上記従来技術における問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、ガラスセラミッ
クスからなる絶縁基体と同時焼成される抵抗体の抵抗値
ばらつきを抑制し、ばらつき範囲をトリミングによる調
整が不要な±15％とした配線基板を提供することにあ
る。【００１０】【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、ガ
ラスセラミックス焼結体からなる絶縁基体と、該絶縁基
体の内部および／または表面に絶縁基体と同時焼成によ
り形成された配線層および抵抗体とからなる配線基板で
あって、前記抵抗体が40〜70ｗｔ％の酸化錫と30〜60ｗ
ｔ％の白金とからなることを特徴とするものである。【００１１】本発明の配線基板によれば、抵抗体の組成
を化合物として安定な酸化錫および反応性の低い白金の
組成物としたことから、ガラスセラミックス焼結時の水
分との反応、およびガラスセラミックスへのイオン化し
た金属成分の拡散現象を抑えることが可能となる。その
結果、焼成雰囲気に影響されることなく、焼成後の抵抗
値のばらつきを抑制できる配線基板とすることができ
る。【００１２】また、抵抗体組成中の酸化錫および白金を
それぞれ40〜70ｗｔ％および30〜60ｗｔ％の範囲にする
ことによって、抵抗体組成物を均一に焼結させることが
可能になり、抵抗値ばらつきを±15％以内、レンジで30
％以下の範囲に抑制することができる。【００１３】【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。【００１４】図１は本発明の配線基板の実施の形態の一
例を示す断面図であり、１は内層された抵抗体、２は配
線層、３はガラスセラミックスからなる絶縁基体であ
る。【００１５】絶縁基体３は、複数のガラスセラミックス
層が積層されて構成されており、その内部および／また
は表面、この例では内部いわゆる内層に抵抗体１および
配線層２が配線の形状に形成されている。【００１６】ガラスセラミックスからなる絶縁基体３の
作製に当たっては、まず、ガラス粉末・フィラー粉末
（セラミック粉末）、さらに有機バインダ・可塑剤・有
機溶剤等を混合してスラリーを得て、これをドクターブ
レード法・圧延法・カレンダーロール法等によってガラ
スセラミックグリーンシートを製作する。【００１７】ガラス粉末としては、例えばＳｉＯ₂−Ｂ₂
Ｏ₃系・ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃系・ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ
₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，
ＢａまたはＺｎを示す）・ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｍ¹Ｏ−
Ｍ²Ｏ系（但し、Ｍ¹およびＭ ²は同一または異なってＣ
ａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）・ＳｉＯ₂−
Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｍ¹Ｏ−Ｍ²Ｏ系（但し、Ｍ¹および
Ｍ²は前記と同じである）・ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｍ³ ₂Ｏ系
（但し、Ｍ³はＬｉ，ＮａまたはＫを示す）・ＳｉＯ₂−
Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｍ³ ₂Ｏ系（但し、Ｍ³は前記と同じ
である）・Ｐｂ系ガラス・Ｂｉ系ガラス等を用いること
ができる。【００１８】また、フィラー粉末としては、例えばＡｌ
₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂，ＺｒＯ₂とアルカリ土類金属酸化物との
複合酸化物・ＴｉＯ₂とアルカリ土類金属酸化物との複
合酸化物・Ａｌ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂から選ばれる少なく
とも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル・ムライト
・コージェライト）等を用いることができる。【００１９】次に、配線層ペーストとしてＣｕ・Ａｇ・
Ａｕ・Ａｇ合金等の金属粉末に、適当な有機バインダ・
溶剤を混練してペースト化したものを、スクリーン印刷
法やグラビア印刷法等によりガラスセラミックグリーン
シート表面に塗布する。【００２０】また同様に、抵抗体ペーストとして白金お
よび酸化錫の粉末に、適当な有機バインダ・溶剤を混練
してペースト化したものを、スクリーン印刷法やグラビ
ア印刷法等によりガラスセラミックグリーンシート表面
に塗布する。【００２１】抵抗体ペーストの白金および酸化錫の粉末
は粒径が均一で球形状に近い粒が望ましい。これは均一
な焼結状態を得るためのものであり、例えば白金粉末で
部分的に大きい粒径が存在した場合、その部分のみ局所
的に抵抗値が低下し抵抗値が安定しにくい傾向がある。【００２２】また、抵抗体中の酸化錫および白金は、そ
れぞれ40〜70ｗｔ％および30〜60ｗｔ％の範囲にするこ
とが好ましい。白金が60％を超えると、白金同士の焼結
により低抵抗パス（低抵抗経路）の形成が多くなりやす
く、抵抗値が１Ω以下になりばらつきが大きくなる傾向
がある。一方、白金が30％未満では白金同士の焼結によ
る低抵抗パスの形成が少なくなりやすく、抵抗値が10ｋ
Ω以上になり抵抗値のばらつきが大きくなる傾向があ
る。【００２３】このガラスセラミックグリーンシートを複
数枚積み重ね、50〜100℃の熱と３〜20ＭＰａの圧力を
加えて熱圧着することによって、積層体を製作する。【００２４】この積層体を、温度約900℃・露点約50℃
の加湿窒素雰囲気にて焼成することにより、配線基板と
することができる。【００２５】【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。【００２６】まず、抵抗体ペーストとして平均粒径１〜
1.5μｍの白金および酸化錫の粉末を表１に示す７種の
組成で有機バインダ・溶剤と混練してテスト抵抗ペース
トを作製した。【００２７】【表１】【００２８】同様に、配線層ペーストとしてＣｕ粉末と
有機バインダ・溶剤を混練してＣｕペーストを作製し
た。【００２９】次に、ガラスセラミックグリーンシートに
まず配線層となるＣｕペーストを塗布し乾燥させる。そ
の後、焼成後に抵抗体となるテスト抵抗体ペーストを所
定のテストパターンで塗布し、乾燥する。今回用いた抵
抗体のテストパターンはアスペクト比が１であり、膜厚
は20〜25μｍであった。その後、ガラスセラミックグリ
ーンシートを積層して、温度910℃・露点50℃の加湿窒
素雰囲気にて焼成した。【００３０】このようにして作製した配線基板につき、
各テスト抵抗の抵抗値をデジタルマルチメータを用いて
測定した。測定結果について、白金（Ｐｔ）添加量に対
する平均の抵抗値の変化を図２に線図で示し、また抵抗
値ばらつきを表２に示す。【００３１】【表２】【００３２】図２において、横軸は白金（Ｐｔ）添加量
（単位：重量％）を、縦軸は平均の抵抗値（単位：Ω／
□）を表わし、黒菱形および特性曲線は測定結果および
その変化を示している。図２により、白金添加量の調整
により抵抗値が10〜10ｋΩ間で制御可能であることが分
かる。また、表２より、抵抗値ばらつき（単位：％）が
30％以内に入っていることが分かる。なお、配線基板と
しての機能上、図２のグラフデータにおける抵抗値はシ
ート抵抗を示しているが、シート抵抗10〜10ｋΩは、体
積固有抵抗に換算すると2.3×10^-4〜0.3Ω・ｍに相当す
る。【００３３】なお、表１に示した抵抗組成を外れた酸化
錫および白金の組成の場合は、抵抗値自体が大きく変動
し、抵抗値ばらつきも30％を越えてしまう結果であっ
た。酸化錫の組成が40％未満となり白金の組成が60％を
超える場合は、抵抗値は１Ωまたはそれ以下にまで急激
に低下し、同一の焼成ロット内においても十分な再現性
が得られない傾向があった。また、酸化錫の組成が70％
を超え白金の組成が30％未満となる場合は、抵抗値が数
10ｋΩで抵抗値ばらつきが100％以上にまで増加する傾
向があった。【００３４】なお、本発明は上述の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲
であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施
の形態の例では配線層はＣｕペーストを塗布して形成し
たが、これをＣｕ等の金属箔を転写して配線パターン化
することにより形成してもよい。【００３５】【発明の効果】以上のように、本発明の配線基板によれ
ば、ガラスセラミックスから成る絶縁基体の内部および
／または表面に同時焼成により形成される抵抗体を酸化
錫および白金からなるものとし、その組成を40〜70ｗｔ
％の酸化錫と30〜60ｗｔ％の白金とすることで、ガラス
セラミックスからなる絶縁基体との同時焼成時にガラス
セラミックスとの反応または金属元素の拡散現象を抑制
することができ、その結果、抵抗値ばらつきをトリミン
グによる調整が不要な±15％以内、レンジで30％以内と
することができる配線基板を得ることができた。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断
面図である。【図２】本発明の配線基板に用いる抵抗体における白金
（Ｐｔ）添加量に対する平均の抵抗値の変化を示す線図
である。【符号の説明】１：抵抗体２：配線層３：絶縁基体

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】ガラスセラミックス焼結体からなる絶縁
基体と、該絶縁基体の内部および／または表面に絶縁基
体と同時焼成により形成された配線層および抵抗体とか
らなる配線基板であって、前記抵抗体が４０〜７０ｗｔ
％の酸化錫と３０〜６０ｗｔ％の白金とからなることを
特徴とする配線基板。