JP2018092730A - Composition for resistor and resistor paste containing the same furthermore thick film resistor therewith - Google Patents

Composition for resistor and resistor paste containing the same furthermore thick film resistor therewith Download PDF

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勝弘 川久保
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resistor composition that does not contain a lead component and has excellent characteristics that a resistance temperature coefficient is close to 0 within ±100 ppm/°C, a resistor paste, furthermore, a thick film resistor therewith.SOLUTION: A composition for resistors characterized by containing ruthenium-based conductive particles that do not contain lead and glass powder as main constituents, in which the glass powder is a powder of Si-B-Al-Ba-Zn-O system glass containing SiO, BO, AlO, BaO, and ZnO, relative to 100% by mass of the glass powder, 20% by mass or larger and 45% by mass or smaller of SiO, 5% by mass or larger and 12% by mass or smaller of BO, 5% by mass or larger and 20% by mass or smaller of AlO, 4% by mass or larger and 35% by mass or smaller of BaO, and 5% by mass or larger and 35% by mass or smaller of ZnO are contained, a sum total of these SiO, BO, AlO, BaO, and ZnO is 39% by mass or larger relative to a total of the glass powder.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、チップ抵抗器、ハイブリットIC、または、抵抗ネットワーク等の電子部品の製造に用いられる抵抗体を形成するための抵抗体ペーストと、そのペーストを構成する抵抗体用組成物、および、抵抗体ペーストを用いて形成した厚膜抵抗体に関する。   The present invention relates to a resistor paste for forming a resistor used for manufacturing an electronic component such as a chip resistor, a hybrid IC, or a resistor network, a resistor composition constituting the paste, and a resistor. The present invention relates to a thick film resistor formed using a body paste.

一般に、チップ抵抗器、ハイブリットIC、または、抵抗ネットワーク等の電子部品の製造に用いられる厚膜抵抗体は、セラミック基板に抵抗体ペーストを印刷、焼成することによって形成されている。この厚膜抵抗体の形成に用いられる組成物は、酸化ルテニウムを代表とするルテニウム系導電粒子とガラス粉末を主な成分としたものが広く用いられている。
このルテニウム系導電粒子とガラス粉末が厚膜抵抗体用の組成物に広く用いられる理由は、空気中での焼成ができ、抵抗温度係数(TCR)を0に近づける事が可能である事に加え、広い領域の抵抗値の抵抗体が形成可能である事などが挙げられる。
Generally, a thick film resistor used for manufacturing an electronic component such as a chip resistor, a hybrid IC, or a resistor network is formed by printing and baking a resistor paste on a ceramic substrate. As a composition used for forming this thick film resistor, a composition mainly composed of ruthenium-based conductive particles typified by ruthenium oxide and glass powder is widely used.
The reason why these ruthenium-based conductive particles and glass powder are widely used in the composition for thick film resistors is that they can be fired in air and the resistance temperature coefficient (TCR) can be brought close to zero. In other words, it is possible to form a resistor having a wide range of resistance values.

このようなルテニウム系導電粒子とガラス粉末からなる抵抗体用組成物は、その配合比によって抵抗値を変えることができる。即ち、ルテニウム系導電粒子の配合比を多くすると抵抗値が下がり、ルテニウム系導電粒子の配合比を少なくすると抵抗値が上がる。この事を利用して、厚膜抵抗体では、ルテニウム系導電粒子とガラス粉末の配合比を調整して所望する抵抗値を出現させている。   The resistance composition of such a ruthenium-based conductive particle and glass powder can be changed in resistance value depending on its blending ratio. That is, when the mixing ratio of the ruthenium-based conductive particles is increased, the resistance value is decreased, and when the mixing ratio of the ruthenium-based conductive particles is decreased, the resistance value is increased. By utilizing this fact, in the thick film resistor, a desired resistance value appears by adjusting the mixing ratio of the ruthenium-based conductive particles and the glass powder.

厚膜抵抗体にもっとも多く使用されているルテニウム系導電粒子としては、ルチル型の結晶構造を有する酸化ルテニウム(RuO)、パイロクロア型の結晶構造を有するルテニウム酸鉛(PbRu)が挙げられる。これらはいずれも金属的な導電性を示す酸化物である。 Ruthenium-based conductive particles most frequently used in thick film resistors include ruthenium oxide (RuO 2 ) having a rutile crystal structure and lead ruthenate (Pb 2 Ru 2 O 7 ) having a pyrochlore crystal structure. Is mentioned. These are all oxides showing metallic conductivity.

一方、厚膜抵抗体に使用されるガラス粉末には、一般的に抵抗体ペーストの焼成温度よりも低い軟化点のガラス粉末が用いられており、酸化鉛(PbO)を含むガラス粉末が多く用いられていた。その理由としては、PbOにはガラス粉末の軟化点を下げる効果があるため、含有率を変える事によって広範囲に渡り厚膜抵抗体に適した軟化点に容易に変更できる事、またPbOを含有させることにより、比較的化学的な耐久性が高いガラス粉末が作れる事、絶縁性が高く耐電圧性に優れる事が挙げられる。   On the other hand, the glass powder used for the thick film resistor is generally a glass powder having a softening point lower than the firing temperature of the resistor paste, and a glass powder containing lead oxide (PbO) is often used. It was done. The reason for this is that PbO has the effect of lowering the softening point of the glass powder, so it can be easily changed to a softening point suitable for thick film resistors over a wide range by changing the content rate, and PbO is contained. As a result, it is possible to produce glass powder with relatively high chemical durability, and high insulation and excellent voltage resistance.

ところで、ルテニウム系導電粒子とガラス粉末からなる抵抗体組成物において、低い抵抗値が望まれる場合にはルテニウム系導電粒子を多く、ガラス粉末を少なく配合し、高い抵抗値が望まれる場合にはルテニウム系導電粒子を少なく、ガラス粉末を多く配合して抵抗値を調整している。この時、ルテニウム系導電粒子を多く配合する低い抵抗値領域では抵抗温度係数が大きく正の値になりやすく、ルテニウム系導電粒子の配合が少ない高い抵抗値領域では抵抗温度係数が負の値になりやすい特徴がある。
なお、抵抗温度係数とは、温度変化に対する抵抗値の変化の割合を表したもので、抵抗体の重要な特性の一つである。
By the way, in a resistor composition composed of ruthenium-based conductive particles and glass powder, if a low resistance value is desired, a large amount of ruthenium-based conductive particles and a small amount of glass powder are blended, and if a high resistance value is desired, ruthenium. The resistance value is adjusted by blending a large amount of glass powder with few conductive particles. At this time, the resistance temperature coefficient tends to be a large positive value in the low resistance region where many ruthenium-based conductive particles are blended, and the resistance temperature coefficient becomes negative in the high resistance region where there are few ruthenium-based conductive particles blended. There are easy features.
The temperature coefficient of resistance represents the rate of change of the resistance value with respect to the temperature change, and is one of the important characteristics of the resistor.

一般的に各種電子部品は動作中に発熱するが、発熱により抵抗値が変化してしまうと電子部品の動作が変化してしまうため、0に近い抵抗温度係数が求められる場合が多い。
この抵抗温度係数は、調整剤と呼ばれる主に金属酸化物からなる添加物を、抵抗体用組成物に加える事で調整が可能である。この調整の内、抵抗温度係数を負側に調整する事は比較的容易であり、調整剤としてはマンガン酸化物、ニオブ酸化物、チタン酸化物等が挙げられる。
しかし、抵抗温度係数を正の値に調整する調整剤はほとんど無く、負の抵抗温度係数を有する抵抗体組成物の抵抗温度係数を0付近に調整する事は実質上行えなかった。
In general, various electronic components generate heat during operation, but if the resistance value changes due to heat generation, the operation of the electronic component changes, so a resistance temperature coefficient close to 0 is often required.
This resistance temperature coefficient can be adjusted by adding an additive mainly made of a metal oxide called a modifier to the resistor composition. Of these adjustments, it is relatively easy to adjust the resistance temperature coefficient to the negative side, and examples of the adjusting agent include manganese oxide, niobium oxide, and titanium oxide.
However, there is almost no regulator that adjusts the resistance temperature coefficient to a positive value, and it has been practically impossible to adjust the resistance temperature coefficient of a resistor composition having a negative resistance temperature coefficient to near zero.

したがって、抵抗温度係数が負になりやすい高い抵抗値領域では、抵抗温度係数が正になる、導電粒子とガラス粉末の組み合わせの利用が必要であった。
そのような組み合わせとして利用されるルテニウム酸鉛(PbRu)は酸化ルテニウム(RuO)よりも比抵抗が高く、厚膜抵抗体を形成した時の抵抗温度係数が高く正の値になる特徴がある。このため、高い抵抗値領域では導電粒子としてルテニウム酸鉛(PbRu)が多く使用されてきた。
Therefore, in a high resistance value region where the temperature coefficient of resistance tends to be negative, it is necessary to use a combination of conductive particles and glass powder that has a positive temperature coefficient of resistance.
Lead ruthenate (Pb 2 Ru 2 O 7 ) used as such a combination has a higher specific resistance than ruthenium oxide (RuO 2 ), and has a high resistance temperature coefficient and a positive value when a thick film resistor is formed. There is a feature to become. For this reason, in the high resistance value region, lead ruthenate (Pb 2 Ru 2 O 7 ) has been frequently used as conductive particles.

このように、特に高い抵抗値領域の従来の抵抗体組成物には、導電粒子およびガラス粉末の両方に鉛成分を含有した材料が用いられていた。
しかしながら、鉛成分は人体への影響および公害の点から望ましくなく、RoHS指令などで規制対象物質となっており、鉛を含有しない抵抗体組成物の開発が強く求められている。
Thus, a material containing a lead component in both conductive particles and glass powder has been used in a conventional resistor composition having a particularly high resistance value region.
However, the lead component is undesirable from the viewpoint of influence on the human body and pollution, and is a regulated substance under the RoHS Directive, etc., and there is a strong demand for the development of a resistor composition that does not contain lead.

そのような組成物として特許文献1には、ルテニウム系導電粒子としてルテニウム酸カルシウム、ルテニウム酸ストロンチウム、ルテニウム酸バリウムを組成物に用いた抵抗体ペーストが開示され、その特徴として平均粒径が5μm以上50μm以下である導電粒子が用いられている。
しかしながら、通常、粒径の大きい導電粒子を用いると、その形成された抵抗体は電流ノイズが大きく、良好な負荷特性を得ることができない場合があり、特許文献1に記載の粒径ではノイズを低く抑えることが困難である、という課題を抱えている。
As such a composition, Patent Document 1 discloses a resistor paste using calcium ruthenate, strontium ruthenate, and barium ruthenate as ruthenium-based conductive particles, and has an average particle diameter of 5 μm or more as a feature. Conductive particles having a size of 50 μm or less are used.
However, usually, when conductive particles having a large particle size are used, the formed resistor has a large current noise, and it may not be possible to obtain good load characteristics. It has a problem that it is difficult to keep it low.

特許文献2には、ルテニウム系導電粒子としてルテニウム酸ビスマスとビスマスを含有するガラス粉末との組成物が開示されているが、この組み合わせで形成された抵抗体の抵抗温度係数は負の値に大きくなってしまうため、抵抗温度係数を±100ppm/℃以内の0に近い値にする事ができない。   Patent Document 2 discloses a composition of bismuth ruthenate and glass powder containing bismuth as ruthenium-based conductive particles, but the resistance temperature coefficient of the resistor formed by this combination has a large negative value. Therefore, the temperature coefficient of resistance cannot be a value close to 0 within ± 100 ppm / ° C.

特許文献3では、酸化ルテニウムとSiO−B−KOガラス粉末を含む厚膜抵抗体が開示され、この厚膜抵抗体は、その抵抗温度係数が負にならないと記載されているが、ガラス組成中に1質量部以上のアルカリ金属酸化物を含有させているため、ガラス絶縁性の低下、抵抗体の負荷特性の低下を生じる恐れがある。 Patent Document 3 discloses a thick film resistor including ruthenium oxide and SiO 2 —B 2 O 3 —K 2 O glass powder, and describes that the thick film resistor does not have a negative temperature coefficient of resistance. However, since 1 part by mass or more of the alkali metal oxide is contained in the glass composition, there is a possibility that the glass insulating property and the load characteristic of the resistor are deteriorated.

特許文献4では、酸化ルテニウムを溶解させたガラス粉末を用いる事によって鉛を含有しないルテニウム系導電粒子の分解を抑制する方法が提案されている。しかし、ガラス粉末中に溶解する酸化ルテニウムの量は、製造条件のばらつきに大きく影響され変動が大きいため、抵抗値が安定しないという課題がある。   Patent Document 4 proposes a method of suppressing decomposition of ruthenium-based conductive particles not containing lead by using glass powder in which ruthenium oxide is dissolved. However, since the amount of ruthenium oxide dissolved in the glass powder is greatly affected by variations in manufacturing conditions and greatly fluctuates, there is a problem that the resistance value is not stable.

また、特許文献5には、ガラス粉末の塩基度をルテニウム複合酸化物の塩基度に近づけ、さらにガラス中に結晶相を析出させる事によってルテニウム複合酸化物の酸化ルテニウムへの分解を抑制する方法が提案されている。この方法では、厚膜抵抗体中にMSiAl結晶(M:Ba及び/又はSr)が存在することを特徴としているが、この様な結晶を均一に分散させることは困難であり、抵抗値が安定しない場合がある。 Patent Document 5 discloses a method of suppressing the decomposition of ruthenium composite oxide into ruthenium oxide by bringing the basicity of glass powder close to the basicity of ruthenium composite oxide and further precipitating a crystal phase in the glass. Proposed. This method is characterized by the presence of MSi 2 Al 2 O 8 crystals (M: Ba and / or Sr) in the thick film resistor, but it is difficult to uniformly disperse such crystals. The resistance value may not be stable.

以上のように、鉛を含有しない抵抗体組成物に関する技術は提案されているが、鉛を含有する抵抗体に匹敵するようなものは未だに発明されていない。この最大の理由としては、鉛を含有する導電物質であるルテニウム酸鉛(PbRu)を用いる事ができない点が挙げられる。このルテニウム酸鉛(PbRu)は、前述のように酸化ルテニウム(RuO)よりも比抵抗が高いだけではなく、抵抗温度係数が正になりやすい特徴がある。 As described above, a technique related to a resistor composition not containing lead has been proposed, but a device comparable to a resistor containing lead has not yet been invented. The biggest reason for this is that lead ruthenate (Pb 2 Ru 2 O 7 ), which is a conductive material containing lead, cannot be used. As described above, this lead ruthenate (Pb 2 Ru 2 O 7 ) has not only a higher specific resistance than ruthenium oxide (RuO 2 ), but also has a feature that the temperature coefficient of resistance tends to be positive.

そこで、酸化ルテニウム(RuO)と従来の鉛を含有するガラス粉末を用いて形成した厚膜抵抗体に対し、ランタン酸化物によって高抵抗領域でも抵抗温度係数を0に近づける技術が提案されている。(特許文献6〜7)。
特許文献6、7では、ランタン酸化物やネオジム酸化物が酸化ルテニウム(RuO)とガラス粉末を用いて形成した厚膜抵抗体の抵抗値を大きく上昇させる事を見出し、酸化ルテニウム(RuO)の配合量を多くしたまま抵抗値を増大させて高い抵抗値領域でも抵抗温度係数を0に近づける技術を提案している。
しかし、特許文献6、7は具体的には鉛を含有したガラス粉末を用いた実施例しか記載が無く、鉛を含有しないガラス粉末と酸化ルテニウム(RuO)を用いて形成した厚膜抵抗体では、ランタン酸化物によって大幅に抵抗値が増大しないため、高抵抗領域で抵抗温度係数を0に近づける事が非常に困難であった。
Therefore, a technique has been proposed in which the temperature coefficient of resistance is brought close to 0 even in a high resistance region by using lanthanum oxide, compared with a thick film resistor formed using ruthenium oxide (RuO 2 ) and conventional lead-containing glass powder. . (Patent Documents 6 to 7).
Patent Documents 6 and 7 have found that lanthanum oxide and neodymium oxide greatly increase the resistance value of a thick film resistor formed using ruthenium oxide (RuO 2 ) and glass powder, and ruthenium oxide (RuO 2 ). A technique has been proposed in which the resistance value is increased while increasing the blending amount, and the temperature coefficient of resistance approaches 0 even in a high resistance region.
However, Patent Documents 6 and 7 specifically describe only examples using glass powder containing lead, and thick film resistors formed using glass powder containing no lead and ruthenium oxide (RuO 2 ). However, since the resistance value is not significantly increased by lanthanum oxide, it is very difficult to bring the temperature coefficient of resistance close to 0 in the high resistance region.

特開2005−129806号公報JP-A-2005-129806 特開平8−253342号公報JP-A-8-253342 特開2001−196201号公報JP 2001-196201 A 特開2003−7517号公報JP 2003-7517 A 特開2007−103594号公報JP 2007-103594 A 特開昭58−117264号公報JP 58-117264 A 特開昭62−124164号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-124164

上述のように、鉛を含まない導電粒子とガラス粉末を用いた試みが成されて、様々な抵抗体ペーストが開示されているが、まだ実用化の面で十分に満足できる特性を有する抵抗体ペーストは量産化されていない。
そこで、本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、鉛成分を含有せずに抵抗温度係数が±100ppm/℃以内の0に近い優れた特性を有する厚膜抵抗体を形成するための抵抗体用組成物、抵抗体ペーストを提供し、さらにそれらを用いた厚膜抵抗体の提供を目的とするものである。
As described above, attempts have been made to use lead-free conductive particles and glass powder, and various resistor pastes have been disclosed, but the resistors still have satisfactory characteristics in terms of practical use. The paste has not been mass-produced.
Therefore, the present invention has been made in view of such a situation, and forms a thick film resistor having excellent characteristics close to 0 with a temperature coefficient of resistance within ± 100 ppm / ° C. without containing a lead component. It is an object of the present invention to provide a resistor composition and a resistor paste, and to provide a thick film resistor using them.

目的を達成するため、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、鉛を含有しない導電粒子と鉛を含有しないガラス粉末を主な構成成分とする抵抗体用組成物において、ガラス粉末の成分がSiO、B、Al、BaO、ZnOを含む事を必須とし、その成分組成をガラス粉末総量100質量%に対し、SiOが20質量%以上45質量%以下、Bが5質量%以上12質量%以下、Alが5質量%以上20質量%以下、BaOが4質量%以上35質量%以下、ZnOが5質量%以上35質量%以下に制御することによって、鉛成分を含有せずに抵抗温度係数が±100ppm/℃以内の0に近い優れた特性を有する厚膜抵抗体、及びその抵抗体を形成するための抵抗体用組成物、抵抗体ペーストが得られることを見出し、本発明に至ったものである。 In order to achieve the object, the present inventor has conducted extensive research, and as a result, in the composition for a resistor mainly composed of conductive particles not containing lead and glass powder not containing lead, the component of the glass powder is SiO. 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , BaO, ZnO are essential, and the composition of the components is 20% by mass to 45% by mass of SiO 2 with respect to 100% by mass of the total amount of glass powder, B 2 O 3 is 5% by mass to 12% by mass, Al 2 O 3 is 5% by mass to 20% by mass, BaO is 4% by mass to 35% by mass, and ZnO is 5% by mass to 35% by mass. , A thick film resistor having an excellent temperature coefficient of resistance close to 0 within ± 100 ppm / ° C. without containing a lead component, and a resistor composition and a resistor paste for forming the resistor Can be obtained And the present invention has been achieved.

本発明の第1の発明は、鉛を含有しないルテニウム系導電粒子と、鉛を含有しないガラス粉末を主な構成成分として含む抵抗体用組成物であって、そのガラス粉末が、SiO、B、Al、BaO、及びZnOを含むSi−B−Al−Ba−Zn−O系ガラスの粉末で、ガラス粉末の総量100質量%に対し、SiOが20質量%以上、45質量%以下、Bが5質量%以上、12質量%以下、Alが5質量%以上、20質量%以下、BaOが4質量%以上、35質量%以下、ZnOが5質量%以上、35質量%以下を含み、それらSiO、B、Al、BaO、ZnOの合計が、ガラス粉末の総量の39質量%以上であることを特徴とする抵抗体用組成物である。 The first aspect of the present invention includes a ruthenium-based conductive particles containing no lead, a resistance-body composition comprising a glass powder containing no lead as a major constituent, a glass powder, SiO 2, B The powder of Si—B—Al—Ba—Zn—O-based glass containing 2 O 3 , Al 2 O 3 , BaO, and ZnO, with respect to the total amount of glass powder of 100% by mass, SiO 2 is 20% by mass or more, 45 wt% or less, B 2 O 3 is 5 mass% or more, 12 wt% or less, Al 2 O 3 is 5 mass% or more, 20 wt% or less, BaO is 4 mass% or more, 35 wt% or less, ZnO 5 A resistor comprising not less than 35% by mass and not more than 35% by mass, wherein the total of SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , BaO, ZnO is 39% by mass or more of the total amount of the glass powder. Composition.

本発明の第2の発明は、第1の発明における抵抗体用組成物が、さらにランタン化合物を含み、そのランタン化合物の含有量が、鉛を含まないルテニウム系導電粒子と鉛を含有しないガラス粉末の含有量の合計を100質量部とした時に、0.01〜5質量部であることを特徴とする抵抗体用組成物である。   According to a second invention of the present invention, the resistor composition in the first invention further contains a lanthanum compound, and the content of the lanthanum compound is ruthenium-based conductive particles not containing lead and glass powder not containing lead. When the total content is 100 parts by mass, the composition for resistors is 0.01 to 5 parts by mass.

本発明の第3の発明は、第2の発明におけるランタン化合物が、酸化ランタン、水酸化ランタンの1種又は2種であることを特徴とする抵抗体用組成物である。   A third invention of the present invention is a resistor composition, wherein the lanthanum compound in the second invention is one or two of lanthanum oxide and lanthanum hydroxide.

本発明の第4の発明は、第1から第3の発明における鉛を含まないルテニウム系導電粒子と鉛を含有しないガラス粉末の質量比が、50:50〜10:90の範囲であることを特徴とする抵抗体用組成物である。   According to a fourth aspect of the present invention, the mass ratio of the lead-free ruthenium-based conductive particles to the lead-free glass powder in the first to third aspects is in the range of 50:50 to 10:90. This is a resistor composition.

本発明の第5の発明は、第1から第4発明における鉛を含有しないルテニウム系導電粒子が、酸化ルテニウム(RuO)であることを特徴とする抵抗体用組成物である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a resistor composition, wherein the ruthenium-based conductive particles not containing lead in the first to fourth aspects are ruthenium oxide (RuO 2 ).

本発明の第6の発明は、第5の発明における酸化ルテニウム(RuO)の比表面積が、5m/g以上、150m/g以下であることを特徴とする抵抗体用組成物である。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a composition for a resistor, wherein the specific surface area of ruthenium oxide (RuO 2 ) in the fifth aspect is 5 m 2 / g or more and 150 m 2 / g or less. .

本発明の第7の発明は、第1〜第6の発明のいずれかの発明に記載の抵抗体組成物と有機ビヒクルを含み、その抵抗体組成物が、有機ビヒクル中に略分散して含まれていることを特徴とする抵抗体ペーストである。   A seventh invention of the present invention includes the resistor composition according to any one of the first to sixth inventions and an organic vehicle, and the resistor composition is substantially dispersed in the organic vehicle. This is a resistor paste.

本発明の第8の発明は、第7の発明に記載の抵抗体ペーストの焼成体を備えることを特徴とする厚膜抵抗体である。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a thick film resistor including the fired body of the resistor paste according to the seventh aspect.

本発明の第9の発明は、第8の発明における厚膜抵抗体が、セラミック基板上に焼成体を備えていることを特徴とする厚膜抵抗体である。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the thick film resistor according to the eighth aspect, wherein the thick film resistor includes a fired body on a ceramic substrate.

本発明によれば、従来では抵抗温度係数が負の値になってしまう高い抵抗値領域において、その抵抗温度係数が±100ppm/℃以内の0に近い値を有する厚膜抵抗体を得ることができる。
また、その厚膜抵抗体を作製するに当たり、従来同様に酸化ルテニウムを使用した抵抗体組成物を用いた抵抗体ペーストを使用することができる。
According to the present invention, it is possible to obtain a thick film resistor whose resistance temperature coefficient has a value close to 0 within ± 100 ppm / ° C. in a high resistance value region where the resistance temperature coefficient has a negative value. it can.
In producing the thick film resistor, a resistor paste using a resistor composition using ruthenium oxide can be used as in the conventional case.

実施例の説明に先立ち、本発明の構成について説明する。
抵抗体ペーストは一般に800〜900℃前後の温度で焼成される。抵抗体ペーストの原料として使用されるガラス粉末の軟化点は、一般に焼成温度よりも低くする必要がある。鉛を含有しないガラス粉末ではSiOを骨格とし、それ以外の金属酸化物の種類と配合量によって軟化点を調整する。本発明においては、SiO以外の金属酸化物として、B、Al、BaO、ZnO等を用いる。
Prior to the description of the embodiments, the configuration of the present invention will be described.
The resistor paste is generally fired at a temperature of about 800 to 900 ° C. Generally, the softening point of the glass powder used as the raw material of the resistor paste needs to be lower than the firing temperature. In the glass powder not containing lead, SiO 2 is used as a skeleton, and the softening point is adjusted by the type and blending amount of other metal oxides. In the present invention, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , BaO, ZnO or the like is used as a metal oxide other than SiO 2 .

これらの成分の配合比を様々に変化させたガラス粉末とルテニウム系導電粒子からなる抵抗体組成物を焼成して得られた抵抗体の特性を評価した結果、一定範囲内のガラス粉末成分において、ガラス粉末成分中のBの含有率が高いと抵抗体の抵抗温度係数が負の値になりやすく、Bの含有率が低いと抵抗体の抵抗温度係数が正の値になりやすい傾向がある事を見出した。 As a result of evaluating the characteristics of the resistor obtained by firing the resistor composition comprising the glass powder and the ruthenium-based conductive particles in which the compounding ratio of these components was variously changed, in the glass powder component within a certain range, When the content of B 2 O 3 in the glass powder component is high, the resistance temperature coefficient of the resistor tends to be negative, and when the content of B 2 O 3 is low, the resistance temperature coefficient of the resistor becomes positive. I found that it tends to be.

鉛を含有しない抵抗体組成物では、抵抗体の抵抗温度係数を大きな正の値にさせる導電粒子であるルテニウム酸鉛(PbRu)を用いる事ができない。その他のルテニウム系導電粒子は抵抗温度係数を大きな正の値とすることができないため、ガラス粉末成分の配合は重要である。抵抗温度係数が負の値になり過ぎてしまうと添加剤などを用いて±100ppm/℃の0付近の値に調整する事が困難であるため、添加剤などで抵抗温度係数を±100ppm/℃の0付近の値に調整する事が可能な正の値とすることが重要である。本発明者が数多くの評価を行い鋭意検討した結果、鉛を含有しないガラス粉末の成分としてSiO−B−Al−BaO−ZnO系のガラス粉末を用いることにより抵抗温度係数を正の値としながら、適切な軟化点に調整することが可能となり、かつ化学的安定性も有していることを見出した。
以下、本発明の構成部材、及びその形態などについて詳しく説明する。
In the resistor composition not containing lead, it is not possible to use lead ruthenate (Pb 2 Ru 2 O 7 ), which is a conductive particle that makes the resistance temperature coefficient of the resistor a large positive value. Since other ruthenium-based conductive particles cannot have a large positive temperature coefficient of resistance, the composition of the glass powder component is important. If the temperature coefficient of resistance becomes too negative, it is difficult to adjust to a value near 0 of ± 100 ppm / ° C. using an additive or the like, so the temperature coefficient of resistance is ± 100 ppm / ° C. with an additive or the like. It is important to set a positive value that can be adjusted to a value near 0. As a result of extensive studies by the present inventors, as a result of using a SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —BaO—ZnO-based glass powder as a component of the lead-free glass powder, a resistance temperature coefficient is obtained. It was found that it was possible to adjust to an appropriate softening point while having a positive value, and also had chemical stability.
Hereinafter, the constituent member of the present invention, its form, and the like will be described in detail.

<SiO
SiOは本発明のガラス構造の骨格となる成分であり、SiOの配合量は、ガラス粉末総量100質量%に対し、20質量%以上45質量%以下である。
配合量が20質量%より少ないと化学的な安定が低くなり特性がばらついてしまう。また、45質量%より多いと軟化点が上がり過ぎてしまう。
<SiO 2 >
SiO 2 is a component serving as a skeleton of the glass structure of the present invention, and the amount of SiO 2 blended is 20% by mass or more and 45% by mass or less with respect to 100% by mass of the total amount of glass powder.
If the blending amount is less than 20% by mass, the chemical stability becomes low and the characteristics vary. On the other hand, if it exceeds 45% by mass, the softening point will increase too much.

<B
も本発明のガラス構造の骨格となる成分で、ガラスの軟化点を下げる効果があり、かつ、厚膜抵抗体の抵抗温度係数を正の値にするために重要な成分である。Bの配合量は、ガラス粉末総量100質量%に対し、5質量%以上12質量%以下である。
配合量が5質量%より少ないとガラスの靱性が低下しクラックが入りやすくなる。一方、12質量%より多く配合しすぎると分相を起こし易く、ガラスが水に溶けやすくなる。また、厚膜抵抗体の抵抗温度係数が負の値になりやすくなってしまい、±100ppm/℃以内の0付近に調整するのが困難になってしまう。さらに、ランタン化合物を添加した際の抵抗値を増加させる効果を抑制してしまう効果があることから、12質量%以下とする必要がある。
<B 2 O 3 >
B 2 O 3 is also a component that becomes a skeleton of the glass structure of the present invention, has an effect of lowering the softening point of the glass, and is an important component for making the resistance temperature coefficient of the thick film resistor positive. . The amount of B 2 O 3 is 100 wt% glass powder total contrast, is 12 mass% or more and 5 mass% or less.
If the blending amount is less than 5% by mass, the toughness of the glass is lowered and cracks are likely to occur. On the other hand, when the amount is more than 12% by mass, phase separation is likely to occur, and the glass is easily dissolved in water. In addition, the temperature coefficient of resistance of the thick film resistor tends to be a negative value, and it becomes difficult to adjust to near 0 within ± 100 ppm / ° C. Furthermore, since there exists an effect which suppresses the effect which increases the resistance value at the time of adding a lanthanum compound, it is necessary to set it as 12 mass% or less.

<Al
Alは本発明のガラス構造の耐久性を向上させる成分である。
Alの配合量は、ガラス粉末総量100質量%に対し、5質量%以上20質量%以下である。配合量が5質量%より少ないとガラスの分相が起こりやすくガラス構造の耐久性が低下する。20質量%より多いと軟化点が上がり過ぎてしまう。
<Al 2 O 3 >
Al 2 O 3 is a component that improves the durability of the glass structure of the present invention.
The amount of Al 2 O 3 is 100 wt% glass powder total amount to, 20 mass% or less than 5 wt%. If the blending amount is less than 5% by mass, phase separation of the glass tends to occur and the durability of the glass structure is lowered. When it is more than 20% by mass, the softening point is excessively increased.

<BaO>
BaOは本発明の様な鉛を含有しないガラス粉末に含有させると軟化点を下げる効果がある成分であり、かつ、誘電率を高くし電圧をかけた際の絶縁性を高める効果がある成分である。
BaOの配合量は、ガラス粉末総量100質量%に対し、4質量%以上35質量%以下である。配合量が4質量%より少ないとガラスの軟化点を十分に下げることができない。35質量%より多いとガラス構造の耐久性が低下してしまう。
<BaO>
BaO is a component that has the effect of lowering the softening point when contained in glass powder that does not contain lead as in the present invention, and is a component that has the effect of increasing the dielectric constant and increasing the insulation when a voltage is applied. is there.
The compounding quantity of BaO is 4 mass% or more and 35 mass% or less with respect to 100 mass% of glass powder total amount. If the blending amount is less than 4% by mass, the softening point of the glass cannot be lowered sufficiently. When it is more than 35% by mass, the durability of the glass structure is lowered.

<ZnO>
ZnOも本発明の様な鉛を含有しないガラス粉末に含有させると軟化点を下げる効果がある成分である。
ZnOの配合量は、ガラス粉末総量100質量%に対し、5質量%以上35質量%以下である。配合量が5質量%より少ないとガラスの軟化点を十分に下げることができない。35質量%より多いとガラス構造の耐久性が低下してしまう。
<ZnO>
ZnO is also a component having an effect of lowering the softening point when it is contained in glass powder not containing lead as in the present invention.
The compounding quantity of ZnO is 5 mass% or more and 35 mass% or less with respect to 100 mass% of glass powder total amount. If the blending amount is less than 5% by mass, the softening point of the glass cannot be lowered sufficiently. When it is more than 35% by mass, the durability of the glass structure is lowered.

上記ガラス成分の総量は、ガラス粉末総量に対する配合量として、少なくとも39質量%以上の配合量とすることにより、目的とする±100ppm/℃以内の0付近の抵抗温度係数とすることができると共に他の特性を満足させるものが得られる。より抵抗温度係数を0に近くし、安定した特性を得るために上記ガラス成分の総量を、ガラス粉末総量に対し50質量%以上とするのが望ましく、60質量%以上とするのが更に好ましい。   The total amount of the glass component can be set to a resistance temperature coefficient near 0 within a target ± 100 ppm / ° C. by setting the blending amount to at least 39 mass% as the blending amount with respect to the total amount of the glass powder. A product satisfying the above characteristics can be obtained. In order to make the temperature coefficient of resistance closer to 0 and to obtain stable characteristics, the total amount of the glass components is desirably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more based on the total amount of the glass powder.

<その他のガラス粉末成分>
本発明におけるガラス粉末の必須成分は上記SiO、B、Al、BaO、ZnOであるが、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の成分を含有させても良い。例として以下の様なものが挙げられる。
CaOはBaOと同様に軟化点を下げる成分として使用することができる。Biもガラスの軟化点を下げる成分として使用する事ができるが、多く含有させるとガラスが結晶化しやすくなり、各種特性が悪化する場合があるため添加量に注意が必要である。また、ZrOは、ガラスの化学的な安定性を高めることができる成分であるが、多量に含有させるとガラスの軟化点を下げることができなくなり、軟化点が高くなり過ぎてしまう場合がある。
K、Na、Liのアルカリ金属の酸化物も軟化点を下げる効果が大きいが、ガラスの絶縁性が低下するため、添加する際は抵抗体の電気的特性の低下が問題ない範囲での添加が望ましい。
<Other glass powder components>
The essential components of the glass powder in the present invention are the above-mentioned SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , BaO, and ZnO, but other components may be contained within a range not impairing the effects of the present invention. Examples include the following.
CaO can be used as a component that lowers the softening point, like BaO. Bi 2 O 3 can also be used as a component that lowers the softening point of the glass. However, if it is contained in a large amount, the glass tends to crystallize, and various properties may be deteriorated. ZrO 2 is a component that can increase the chemical stability of the glass, but if it is contained in a large amount, the softening point of the glass cannot be lowered and the softening point may become too high. .
Alkali metal oxides such as K, Na, and Li have a great effect of lowering the softening point, but since the insulating properties of the glass are lowered, the addition of the resistor within a range where there is no problem in reducing the electrical characteristics of the resistor. desirable.

<ガラス粉末の粒径>
ガラス粉末の粒径は特に規定されず、使用目的に応じて選定すれば良いが、大きすぎると抵抗体の抵抗値ばらつきが増大したり負荷特性が低下したりする原因となるので好ましくない。これらを避けるためには、ガラス粉末の粒径を平均粒径で3μm以下とすることが望ましく、1.5μm以下とすることがより好ましい。
3μmより大きいガラス粉末は、粉砕することにより小粒径化することができるが、このガラス粉末の粉砕にはボールミル、遊星ミル、ビーズミルなど用いる事ができる。粉砕したガラス粉末の粒度をシャープにするには湿式粉砕を用いることが好ましい。
<Grain size of glass powder>
The particle size of the glass powder is not particularly defined and may be selected according to the purpose of use. However, if it is too large, the resistance value variation of the resistor increases or the load characteristics deteriorate, which is not preferable. In order to avoid these, it is desirable that the average particle size of the glass powder be 3 μm or less, and more preferably 1.5 μm or less.
Glass powders larger than 3 μm can be reduced in size by pulverization, and a ball mill, a planetary mill, a bead mill, or the like can be used for pulverization of the glass powder. In order to sharpen the particle size of the pulverized glass powder, it is preferable to use wet pulverization.

<導電粒子>
本発明では導電粒子としてルテニウム系導電粒子を用いることが必須である。
鉛を含有しないルテニウム系導電粒子としては、酸化ルテニウムを用いるのが好ましい。鉛を含有しないガラス粉末と、導電粒子として酸化ルテニウムを用いて形成した抵抗体の抵抗温度係数は負の値になりやすく、抵抗値も低くなり過ぎる課題があるが、本発明の抵抗体用組成物の構成とすることで、「抵抗温度係数が負の値となり、抵抗値が低くなりすぎる欠点」を解決することができる。
<Conductive particles>
In the present invention, it is essential to use ruthenium-based conductive particles as the conductive particles.
Ruthenium oxide is preferably used as the ruthenium-based conductive particles not containing lead. The resistance temperature coefficient of the glass powder that does not contain lead and the resistor formed using ruthenium oxide as the conductive particles tends to be negative and the resistance value is too low. By adopting the structure of the object, it is possible to solve the “defect that the temperature coefficient of resistance becomes a negative value and the resistance value becomes too low”.

用いる酸化ルテニウムは、比表面積が5m/g以上、150m/g以下である事が好ましい。一般に比表面積が大きい導電粒子を用いると抵抗体の出現抵抗値が低く、同抵抗値で比較すると抵抗温度係数も低くなる傾向がある。そのため、高い抵抗値を望む組成では、比表面積が5m/g以上、50m/g以下の酸化ルテニウム粒子を用いる事が好ましい。 The ruthenium oxide to be used preferably has a specific surface area of 5 m 2 / g or more and 150 m 2 / g or less. In general, when conductive particles having a large specific surface area are used, the resistance value of the resistor appears low, and the resistance temperature coefficient tends to be low when compared with the same resistance value. Therefore, it is preferable to use ruthenium oxide particles having a specific surface area of 5 m 2 / g or more and 50 m 2 / g or less in a composition that desires a high resistance value.

酸化ルテニウム以外の導電粒子としては、ルテニウム酸ビスマス、ルテニウム酸カルシウム、ルテニウム酸ストロンチウム、ルテニウム酸バリウムなどを用いても良い。必要に応じて2種類以上の導電粒子やルテニウム系以外の導電粒子を混合して用いたりしても良い。   As conductive particles other than ruthenium oxide, bismuth ruthenate, calcium ruthenate, strontium ruthenate, barium ruthenate, or the like may be used. If necessary, two or more kinds of conductive particles or non-ruthenium-based conductive particles may be mixed and used.

<導電粒子とガラス粉末の比率>
所望する抵抗値等によって、ルテニウム系導電粒子とガラス粉末の比率は変える事ができる。通常は、ルテニウム系導電粒子の質量:ガラス粉末の質量=50:50〜5:95の範囲である。
ルテニウム系導電粒子がこれより多いと厚膜抵抗体の膜構造が脆くなり、温度サイクルなどで抵抗値が変化しやすくなったり、経時変化を起こしやすくなったりする場合があるので好ましくない。また、ルテニウム系導電粒子がこれより少ないと抵抗温度係数が負の値になりやすくなり、0に近づけるのが困難となる場合があるので好ましくない。
<Ratio of conductive particles to glass powder>
The ratio between the ruthenium-based conductive particles and the glass powder can be changed depending on the desired resistance value and the like. Usually, the mass of the ruthenium-based conductive particles: the mass of the glass powder = 50: 50 to 5:95.
If there are more ruthenium-based conductive particles, the film structure of the thick film resistor becomes fragile, and the resistance value is likely to change due to a temperature cycle or the like, and the change with time is likely to occur. Also, if the amount of ruthenium-based conductive particles is less than this, the resistance temperature coefficient tends to be a negative value, and it may be difficult to approach 0, which is not preferable.

<ランタン化合物>
ランタン化合物は、空気中で酸化物を形成するものであれば限定されないが、酸化ランタンや水酸化ランタンが好適である。ランタン化合物を含有させることにより、抵抗値を大きく増加させることができ、かつ、抵抗温度係数がマイナス方向へ変化する量を小さくすることが可能となる。
ランタン化合物の粒径は大きすぎると抵抗体の抵抗値ばらつきの増大の原因となるため、平均粒径で3μm以下が好ましく、より好ましくは1.5μm以下である。
<Lanthane compound>
The lanthanum compound is not limited as long as it forms an oxide in the air, but lanthanum oxide and lanthanum hydroxide are suitable. By including the lanthanum compound, the resistance value can be greatly increased, and the amount by which the resistance temperature coefficient changes in the negative direction can be reduced.
If the particle size of the lanthanum compound is too large, it causes an increase in the resistance value variation of the resistor. Therefore, the average particle size is preferably 3 μm or less, more preferably 1.5 μm or less.

ルテニウム系導電粒子とガラス粉末の合計100質量部に対し、ランタン化合物の含有量は0.01質量部以上5質量部以下が好ましい。0.01質量部より少ない量では抵抗値を増加させる効果がほとんど期待できなく、5質量部より多くなると抵抗値のバラツキが大きくなり過ぎる場合があるため好ましくない。   The content of the lanthanum compound is preferably 0.01 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass in total of the ruthenium-based conductive particles and the glass powder. If the amount is less than 0.01 parts by mass, the effect of increasing the resistance value can hardly be expected. If the amount exceeds 5 parts by mass, the variation in resistance value may become too large, which is not preferable.

<添加剤>
本発明の抵抗組成物には、抵抗体の抵抗値や抵抗温度係数や負荷特性、トリミング性の改善、調整を目的として一般に使用される添加剤を加えても良い。
その代表的な添加剤としては、Nb、Ta、TiO、CuO、MnO、ZrO、Al、SiO、ZrSiO等があげられる。これらの添加剤を加えることでより優れた特性を有する抵抗体を作製する事ができる。
添加する量は目的によって調整されるが、ルテニウム系導電粒子とガラス粉末の合計100質量部に対して通常10質量部以下である。
<Additives>
To the resistance composition of the present invention, an additive generally used for the purpose of improving and adjusting the resistance value, resistance temperature coefficient, load characteristic, trimming property of the resistor may be added.
Typical additives include Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , CuO, MnO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrSiO 4 and the like. By adding these additives, a resistor having more excellent characteristics can be produced.
The amount to be added is adjusted depending on the purpose, but is usually 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass in total of the ruthenium-based conductive particles and the glass powder.

<有機ビヒクル>
ルテニウム系導電粒子とガラス粉末は、必要に応じて添加剤を加えた上で、印刷用のペーストとするために有機ビヒクル中に混合、分散される。
使用する有機ビヒクルには特に制限はなく、通常ターピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート等の溶剤にエチルセルロース、アクリル酸エステル、メタアクリル酸エステル、ロジン、マレイン酸エステル等の樹脂を溶解した溶液が用いられる。また、必要に応じて、分散剤や可塑剤など加える事ができる。
<Organic vehicle>
The ruthenium-based conductive particles and glass powder are mixed and dispersed in an organic vehicle in order to obtain a paste for printing after adding an additive as necessary.
The organic vehicle to be used is not particularly limited, and a solution in which a resin such as ethyl cellulose, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, rosin, maleic acid ester is dissolved in a solvent such as terpineol, butyl carbitol, or butyl carbitol acetate is usually used. Used. Moreover, a dispersing agent, a plasticizer, etc. can be added as needed.

有機ビヒクルの配合比率は印刷や塗布方法によって適宣調整されるが、ルテニウム系導電粒子、ガラス粉末の合計100質量部に対して20〜200質量部程度である。
ルテニウム系導電粒子、ガラス粉末、添加剤等を有機ビヒクルに分散する方法は特に制限されず、微細な粒子を分散させるのに一般的に用いられている3本ロールミルやビーズミル、遊星ミル等を用いることができる。
The blending ratio of the organic vehicle is appropriately adjusted by printing or coating method, but is about 20 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the ruthenium-based conductive particles and the glass powder.
The method for dispersing ruthenium-based conductive particles, glass powder, additives and the like in the organic vehicle is not particularly limited, and a three-roll mill, a bead mill, a planetary mill or the like generally used for dispersing fine particles is used. be able to.

本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[試験1:ガラス粉末の特性評価]
まず、各種組成のガラス粉末を作製し、ガラス粉末の結晶化の発生状況、及び各ガラス粉末の軟化点を確認した。
結晶化が激しいガラス粉末を抵抗体に用いると、抵抗体の抵抗値のばらつきが大きく、電気的特性も低下するため、本発明の抵抗体用組成物として使用することはできない。本評価では、結晶化がほとんど確認されなかった場合を「○」、結晶化が顕著に確認された場合を「×」とした。
The present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to these examples.
[Test 1: Characteristic evaluation of glass powder]
First, glass powders having various compositions were prepared, and the occurrence of crystallization of the glass powder and the softening point of each glass powder were confirmed.
When glass powder that is vigorously crystallized is used for the resistor, the resistance value of the resistor varies widely and the electrical characteristics also deteriorate, so that it cannot be used as the resistor composition of the present invention. In this evaluation, “◯” indicates that almost no crystallization was confirmed, and “x” indicates that crystallization was remarkably confirmed.

また、軟化点が800℃を超すなどの、軟化点が高すぎるガラス粉末を抵抗体に用いると、抵抗体の抵抗値のばらつきが大きく、電気的特性も低下するため、本発明の抵抗体用組成物として使用することはできない。そのため、各ガラス粉末の軟化点を測定した。
軟化点の測定は、TG−DTA(セイコー電子社製TG/DTA320型)を用い、DTA曲線を測定し、得られたDTA曲線の第三変曲点から求められる値を軟化点とした。
本試験に使用したガラス粉末の組成、結晶化の状況、軟化点を表1に示す。
In addition, when glass powder having a too high softening point, such as a softening point exceeding 800 ° C., is used for the resistor, the resistance value of the resistor greatly varies and the electrical characteristics also deteriorate. It cannot be used as a composition. Therefore, the softening point of each glass powder was measured.
The softening point was measured using TG-DTA (TG / DTA320 type, manufactured by Seiko Denshi), the DTA curve was measured, and the value obtained from the third inflection point of the obtained DTA curve was taken as the softening point.
Table 1 shows the composition, crystallization state, and softening point of the glass powder used in this test.

表1に見られるように、ガラス粉末M、T、Vは結晶化が顕著であり、本発明の抵抗体用組成物として適していないのが確認された。また、ガラス粉末N、O、S、Uは軟化点が800℃を超える値となってしまい、本発明の抵抗体用組成物として適していないのが確認された。   As can be seen in Table 1, the glass powders M, T, and V were markedly crystallized, and it was confirmed that they were not suitable as the resistor composition of the present invention. Further, the glass powders N, O, S and U had a softening point exceeding 800 ° C., and it was confirmed that the glass powders N, O, S and U are not suitable as the resistor composition of the present invention.

[試験2:抵抗体組成物評価]
ルテニウム系導電粒子として2種類の比表面積の酸化ルテニウム粒子と、ガラス粉末として試験1で結晶化状況や軟化点(800℃以下)において問題の無かったガラス粉末A〜L、a〜cとP〜R、d、eを用いて、導電粒子とガラス粉末の合計100質量部に対して、43質量部の有機ビヒクルを加えて3本ロールミルで十分に分散させることにより抵抗ペーストを作製した。なお、下記表2の実施例15と16に関しては、有機ビヒクルの他、更に添加剤としてTiO及びNbを導電粒子とガラス粉末の合計100質量部に対して0.3質量部添加した。
[Test 2: Evaluation of resistor composition]
Ruthenium oxide particles having two kinds of specific surface areas as ruthenium-based conductive particles, and glass powders A to L, a to c, and P to have no problems in crystallization state and softening point (800 ° C. or less) in Test 1 as glass powders. Using R, d, and e, a resistance paste was prepared by adding 43 parts by mass of an organic vehicle to 100 parts by mass of the conductive particles and the glass powder, and sufficiently dispersing the mixture with a three roll mill. In addition, regarding Examples 15 and 16 in Table 2 below, in addition to the organic vehicle, TiO and Nb 2 O 5 were further added in an amount of 0.3 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the conductive particles and the glass powder. .

次に、予めアルミナ基板上に焼成により形成した1wt%Pd、99wt%Agの1対の電極間に、作製した抵抗ペーストを印刷し、150℃×5分で乾燥した後、ピーク温度850℃×9分、トータル30分で焼成し厚膜抵抗体を形成した。厚膜抵抗体のサイズは、抵抗体幅が1.0mm、抵抗体長さ(電極間)が1.0mmとなるようにした。   Next, the produced resistance paste is printed between a pair of electrodes of 1 wt% Pd and 99 wt% Ag previously formed by firing on an alumina substrate, dried at 150 ° C. for 5 minutes, and then a peak temperature of 850 ° C. × The thick film resistor was formed by firing in 9 minutes for a total of 30 minutes. The size of the thick film resistor was such that the resistor width was 1.0 mm and the resistor length (between electrodes) was 1.0 mm.

形成された厚膜抵抗体に関して、それぞれ、膜厚、抵抗値、を測定し、膜厚を7μmとした場合の換算面積抵抗値、25℃から−55℃までの抵抗温度係数(Cold−TCR:以下、C−TCR)、25℃から125℃までの抵抗温度係数(Hot−TCR:以下、H−TCR)、を算出した。
以下、それぞれの測定方法及び算出方法に関して説明する。
With respect to the formed thick film resistor, the film thickness and the resistance value are measured, respectively, the converted area resistance value when the film thickness is 7 μm, the temperature coefficient of resistance from 25 ° C. to −55 ° C. (Cold-TCR: Hereinafter, C-TCR), a temperature coefficient of resistance from 25 ° C. to 125 ° C. (Hot-TCR: hereinafter, H-TCR) was calculated.
Hereinafter, each measurement method and calculation method will be described.

膜厚は触針式の表面粗さ・輪郭形状測定機を用いて測定し、それぞれ5個の厚膜抵抗体の膜厚測定値の平均値を「実測膜厚」とし、下記換算面積抵抗値の算出に用いた。なお、測定値の平均値は、6.5〜8.0μmの範囲にあった。
抵抗値は四端子法にて測定し、それぞれ25個の厚膜抵抗体の実測値の平均値を「実測抵抗値」とし、下記換算面積抵抗値の算出に用いた。
試料毎に算出した「実測膜厚」と「実測抵抗値」を用いて、膜厚を7μmとした場合の換算面積抵抗値を、下記の式(1)に示す計算式によってそれぞれ算出した。
The film thickness was measured using a stylus-type surface roughness / contour shape measuring machine, and the average value of the film thickness measurement values of each of the five thick film resistors was defined as “measured film thickness”. It was used for calculation. In addition, the average value of the measured value was in the range of 6.5 to 8.0 μm.
The resistance value was measured by the four-terminal method, and the average value of the measured values of the 25 thick film resistors was set as the “measured resistance value” and used for the calculation of the converted area resistance value below.
Using the “measured film thickness” and “measured resistance value” calculated for each sample, the converted area resistance value when the film thickness was 7 μm was calculated by the following formula (1).

Figure 2018092730
Figure 2018092730

抵抗温度係数は、厚膜抵抗体を−55℃、25℃、125℃にそれぞれ15分保持してから抵抗値を測定し、それぞれの抵抗値をR−55、R25、R125とした時に下記の式(2)、(3)に示す計算式によって算出した値で、それぞれ5個の厚膜抵抗体から算出し、その値の平均値を用いた。 The temperature coefficient of resistance is obtained by measuring the resistance value after holding the thick film resistor at −55 ° C., 25 ° C., and 125 ° C. for 15 minutes, and setting the resistance values to R −55 , R 25 , and R 125. The values calculated by the following formulas (2) and (3) were calculated from five thick film resistors, and the average value of the values was used.

Figure 2018092730
Figure 2018092730

上記算出方法により得られた各試料の、換算面積抵抗値、及び抵抗温度係数(C−TCR、H−TCR)の値を、各試料のペースト時の配合条件と共に表2に示す。   Table 2 shows the converted area resistance value and resistance temperature coefficient (C-TCR, H-TCR) values of each sample obtained by the above calculation method, together with the blending conditions at the time of pasting each sample.

本発明の範囲内である実施例1〜18は、いずれもC−TCR及びH−TCRの値を±100ppm/℃以内とすることができた。
実施例1〜12は比表面積60m/gの酸化ルテニウム粒子とガラス粉末A〜Lを用いたものであり、いずれも抵抗温度係数が±100ppm/℃以内の良好な値を示していることが分かる。
In each of Examples 1 to 18 within the scope of the present invention, the values of C-TCR and H-TCR could be within ± 100 ppm / ° C.
In Examples 1 to 12, ruthenium oxide particles having a specific surface area of 60 m 2 / g and glass powders A to L were used, and all of them showed good values with a resistance temperature coefficient within ± 100 ppm / ° C. I understand.

実施例13〜16は比表面積20m/gの酸化ルテニウム粒子とガラス粉末A、Kを用いたものである。比表面積60m/gの酸化ルテニウム粒子を用いた場合よりも抵抗温度係数は正側にシフトしている。また、実施例14は抵抗温度係数が高めの値となっているが、実施例15、16に示したようにそれぞれTiO、Nbを添加する事によって、本発明の抵抗体ペーストにおいては、抵抗温度係数を調整し、より変化量を小さくすることができることが分かる。 Examples 13 to 16 use ruthenium oxide particles having a specific surface area of 20 m 2 / g and glass powders A and K. The resistance temperature coefficient is shifted to the positive side as compared with the case of using ruthenium oxide particles having a specific surface area of 60 m 2 / g. In Example 14, the resistance temperature coefficient is a high value. However, as shown in Examples 15 and 16, by adding TiO 2 and Nb 2 O 5 respectively, the resistor paste of the present invention is used. It can be seen that the amount of change can be further reduced by adjusting the temperature coefficient of resistance.

一方、比較例1〜3は比表面積60m/gの酸化ルテニウム粒子とガラス粉末P、Q、Rを用いたものである。いずれも抵抗温度係数が大きく負の値を示しており、±100ppm/℃以内には調整できないことが分かる。また比較例4〜6では比表面積20m/gの酸化ルテニウム粒子を用いた例であるが、やはり抵抗温度係数が大きく負の値になっており、±100ppm/℃以内には調整できない。 On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 use ruthenium oxide particles having a specific surface area of 60 m 2 / g and glass powders P, Q, and R. In both cases, the temperature coefficient of resistance is large and shows a negative value, and it can be seen that adjustment is not possible within ± 100 ppm / ° C. In Comparative Examples 4 to 6, although ruthenium oxide particles having a specific surface area of 20 m 2 / g are used, the temperature coefficient of resistance is also a large negative value and cannot be adjusted within ± 100 ppm / ° C.

[La化合物を含む抵抗体組成物]
また、La化合物を含む抵抗体組成物の実施例では、比表面積15m/gの酸化ルテニウム(RuO)とガラス粉末aからなる組成物に、酸化ランタンを添加した実施例19〜21では、いずれも抵抗温度係数が±100ppm/℃以内に入っているが、特に実施例21では、2質量部の酸化ランタンを添加する事によって抵抗値が大幅に増加しているのが観察された。
実施例22、23はガラス粉末b、cに、0.7質量部の酸化ランタンを添加することで、いずれも抵抗温度係数が±100ppm/℃以内に入っている。実施例24、25は比表面積90m/gの酸化ルテニウム(RuO)とガラス粉末a、bからなる抵抗体組成物に酸化ランタンを添加した例である。酸化ルテニウム(RuO)の粒径が細かい為に抵抗温度係数はやや負の値にはなるが±100ppm/℃以内に入っていることが分かる。
[Resistor Composition Containing La Compound]
In the embodiment of the resistor compositions containing La compound, a ruthenium oxide (RuO 2) and made of a glass powder a composition having a specific surface area of 15 m 2 / g, in Example 19-21 was added lanthanum oxide, In all cases, the temperature coefficient of resistance is within ± 100 ppm / ° C. However, in Example 21, it was observed that the resistance value was greatly increased by adding 2 parts by mass of lanthanum oxide.
In Examples 22 and 23, by adding 0.7 parts by mass of lanthanum oxide to the glass powders b and c, the resistance temperature coefficient is within ± 100 ppm / ° C. Examples 24 and 25 are examples in which lanthanum oxide was added to a resistor composition composed of ruthenium oxide (RuO 2 ) having a specific surface area of 90 m 2 / g and glass powders a and b. It can be seen that since the particle diameter of ruthenium oxide (RuO 2 ) is fine, the resistance temperature coefficient is slightly negative, but is within ± 100 ppm / ° C.

比較例7は、比表面積15m/gの酸化ルテニウム(RuO)とガラス粉末aからなる組成物に、酸化ランタンを添加しなかった例で、抵抗温度係数を±100ppm/℃以内にする事ができなかった。
また、比較例8、10は、比表面積15m/gの酸化ルテニウム粒子とガラス粉末d、eからなる抵抗組成物、比較例9、11は、比較例8、10のそれぞれに酸化ランタンを加えた例である。本発明の組成範囲外のガラス粉末b、cを用いると酸化ランタンを加えても抵抗値の増加が少なくなり、実施例に対して抵抗値が低いにもかかわらず抗温度係数が負の値であり±100ppm/℃以内にする事ができなかった。
Comparative Example 7 is an example in which lanthanum oxide was not added to a composition composed of ruthenium oxide (RuO 2 ) having a specific surface area of 15 m 2 / g and glass powder a, and the resistance temperature coefficient was set within ± 100 ppm / ° C. I could not.
Comparative Examples 8 and 10 are resistance compositions composed of ruthenium oxide particles having a specific surface area of 15 m 2 / g and glass powders d and e, and Comparative Examples 9 and 11 are obtained by adding lanthanum oxide to Comparative Examples 8 and 10, respectively. This is an example. When the glass powders b and c outside the composition range of the present invention are used, the increase in resistance value is reduced even when lanthanum oxide is added, and the anti-temperature coefficient is negative even though the resistance value is low compared to the examples. It was not possible to be within ± 100 ppm / ° C.

表1、2に示す実施例、比較例の試験結果から判るように、本発明によれば、従来困難であったルテニウム系導電粒子とガラス粉末を原料とする厚膜抵抗体の抵抗温度係数を正の値にする事が可能となり、また抵抗温度係数を±100ppm/℃以内の0に近い値に容易に調整する事が可能であることが分かる。   As can be seen from the test results of the Examples and Comparative Examples shown in Tables 1 and 2, according to the present invention, the resistance temperature coefficient of the thick film resistor using ruthenium-based conductive particles and glass powder as raw materials was difficult according to the present invention. It can be seen that a positive value can be obtained, and that the temperature coefficient of resistance can be easily adjusted to a value close to 0 within ± 100 ppm / ° C.

Figure 2018092730
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Figure 2018092730
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Claims (9)

鉛を含有しないルテニウム系導電粒子と、鉛を含有しないガラス粉末を主な構成成分として含む抵抗体用組成物であって、
前記ガラス粉末が、SiO、B、Al、BaO、及びZnOを含むSi−B−Al−Ba−Zn−O系ガラスの粉末で、
前記ガラス粉末の総量100質量%に対し、
前記SiOが20質量%以上、45質量%以下、
前記Bが5質量%以上、12質量%以下、
前記Alが5質量%以上、20質量%以下、
前記BaOが4質量%以上、35質量%以下、
前記ZnOが5質量%以上、35質量%以下を含み、
前記SiO、B、Al、BaO、ZnOの合計が、ガラス粉末の総量の39質量%以上であることを特徴とする抵抗体用組成物。
A composition for a resistor containing ruthenium-based conductive particles containing no lead and glass powder containing no lead as main components,
The glass powder is a powder of Si—B—Al—Ba—Zn—O-based glass containing SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , BaO, and ZnO,
For a total amount of 100% by mass of the glass powder,
The SiO 2 is 20% by mass or more and 45% by mass or less,
The B 2 O 3 is 5% by mass or more and 12% by mass or less,
The Al 2 O 3 is 5% by mass or more and 20% by mass or less,
The BaO is 4 mass% or more and 35 mass% or less,
ZnO contains 5 mass% or more and 35 mass% or less,
The composition for a resistor, wherein the total of SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , BaO, and ZnO is 39% by mass or more of the total amount of the glass powder.
前記抵抗体用組成物が、ランタン化合物を含み、
前記ランタン化合物の含有量が、前記鉛を含まないルテニウム系導電性粒子と鉛を含有しないガラス粉末の含有量の合計を100質量部とした時に、0.01〜5質量部であることを特徴とする請求項1記載の抵抗体用組成物。
The resistor composition includes a lanthanum compound,
The content of the lanthanum compound is 0.01 to 5 parts by mass when the total content of the ruthenium-based conductive particles not containing lead and the glass powder not containing lead is 100 parts by mass. The composition for resistors according to claim 1.
前記ランタン化合物が、酸化ランタン、水酸化ランタンの1種又は2種であることを特徴とする請求項2に記載の抵抗体用組成物。   The composition for a resistor according to claim 2, wherein the lanthanum compound is one or two of lanthanum oxide and lanthanum hydroxide. 前記鉛を含まないルテニウム系導電粒子と鉛を含有しないガラス粉末の質量比が、50:50〜10:90の範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の抵抗体用組成物。   4. The mass ratio of the lead-free ruthenium-based conductive particles and the lead-free glass powder is in the range of 50:50 to 10:90, according to claim 1. Resistor composition. 鉛を含有しないルテニウム系導電粒子が、酸化ルテニウム(RuO)であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の抵抗体用組成物。 The composition for resistors according to any one of claims 1 to 4, wherein the ruthenium-based conductive particles not containing lead are ruthenium oxide (RuO 2 ). 前記酸化ルテニウム(RuO)の比表面積が、5m/g以上、150m/g以下であることを特徴とする請求項5に記載の抵抗体用組成物。 The composition for a resistor according to claim 5, wherein the ruthenium oxide (RuO 2 ) has a specific surface area of 5 m 2 / g or more and 150 m 2 / g or less. 前記請求項1〜6のいずれかに記載の抵抗体組成物と有機ビヒクルを含み、
前記抵抗体組成物が、前記有機ビヒクル中に略分散して含まれていることを特徴とする抵抗体ペースト。
The resistor composition according to any one of claims 1 to 6 and an organic vehicle,
A resistor paste, wherein the resistor composition is contained in the organic vehicle in a substantially dispersed manner.
請求項7に記載の抵抗体ペーストの焼成体を備えることを特徴とする厚膜抵抗体。   A thick film resistor comprising the fired body of the resistor paste according to claim 7. 前記厚膜抵抗体が、セラミック基板上に前記焼成体を備えていることを特徴とする請求項8に記載の厚膜抵抗体。   The thick film resistor according to claim 8, wherein the thick film resistor includes the fired body on a ceramic substrate.
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