JP2839350B2 - グレーズ抵抗材料及びその製造方法 - Google Patents
グレーズ抵抗材料及びその製造方法Info
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- JP2839350B2 JP2839350B2 JP2273537A JP27353790A JP2839350B2 JP 2839350 B2 JP2839350 B2 JP 2839350B2 JP 2273537 A JP2273537 A JP 2273537A JP 27353790 A JP27353790 A JP 27353790A JP 2839350 B2 JP2839350 B2 JP 2839350B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非酸化性雰囲気中での焼成で実用可能な抵
抗体を形成するためのグレーズ抵抗材料に関するもので
ある。
抗体を形成するためのグレーズ抵抗材料に関するもので
ある。
従来の技術 従来、厚膜ハイブリッドIC分野では、配線導体にAg、
AgPd、AgPt等のAg系の貴金属導体ペーストを、抵抗体に
RuO2系抵抗ペーストをそれぞれ用い、空気中焼成方法に
より回路を形成していた。（例えば、『厚膜IC技術』日
本マイクロエレクトロニクス協会編、工業調査会刊行
第26頁〜第34頁） そして近年、厚膜ハイブリッドIC分野では、高密度回
路、高速ディジタル回路への要望が高まっている。しか
し、従来のAg系配線導体では、マイグレイション、回路
インピーダンスの問題があり、この要望を十分に満たす
ことができない。
AgPd、AgPt等のAg系の貴金属導体ペーストを、抵抗体に
RuO2系抵抗ペーストをそれぞれ用い、空気中焼成方法に
より回路を形成していた。（例えば、『厚膜IC技術』日
本マイクロエレクトロニクス協会編、工業調査会刊行
第26頁〜第34頁） そして近年、厚膜ハイブリッドIC分野では、高密度回
路、高速ディジタル回路への要望が高まっている。しか
し、従来のAg系配線導体では、マイグレイション、回路
インピーダンスの問題があり、この要望を十分に満たす
ことができない。
そこで、Cu配線導体を用いた厚膜ハイブリッドICが有
望視されているが、Cu配線導体は空気中で焼成すると酸
化するため、Cu配線導体に用いる抵抗体は非酸化雰囲気
中で焼成して形成しなければならない。しかし、前述の
RuO2系抵抗ペーストではRuO2の還元反応のため実用可能
な抵抗体を形成できない。
望視されているが、Cu配線導体は空気中で焼成すると酸
化するため、Cu配線導体に用いる抵抗体は非酸化雰囲気
中で焼成して形成しなければならない。しかし、前述の
RuO2系抵抗ペーストではRuO2の還元反応のため実用可能
な抵抗体を形成できない。
このようなRuO2系抵抗ペーストに代わって、非酸化性
雰囲気中の焼成で還元反応を起こさない珪化物−ガラス
系のグレーズ抵抗材料が考案されているが（特開昭56−
153702公報）、珪化物とガラスの濡れ性が悪いため、微
細な導電ネットワークを形成できず、過負荷試験等の電
気的特性が弱く、実用上大きな不安を残していた。
雰囲気中の焼成で還元反応を起こさない珪化物−ガラス
系のグレーズ抵抗材料が考案されているが（特開昭56−
153702公報）、珪化物とガラスの濡れ性が悪いため、微
細な導電ネットワークを形成できず、過負荷試験等の電
気的特性が弱く、実用上大きな不安を残していた。
そこで、これを改善するために金属珪化物とSi、およ
びIV a、V a、VI a族の酸化物を含むホウ酸塩ガラスか
らなる抵抗材料が考案されている。この抵抗材料は焼成
時に、ホウ酸塩ガラス中のIV a、V a、VI a族の酸化物
とB2O3が、金属珪化物およびSiと化学反応を起こし、IV
a、V a、VI a族の金属硼化物を生成する。これらの金
属硼化物は耐候性が高く、しかも化学反応により生成さ
れるため抵抗体中に微細な導電ネットワークを形成す
る。このため焼成後の抵抗体は過負荷試験等の電気的特
性に優れ、かつ耐候性の高いものになる。
びIV a、V a、VI a族の酸化物を含むホウ酸塩ガラスか
らなる抵抗材料が考案されている。この抵抗材料は焼成
時に、ホウ酸塩ガラス中のIV a、V a、VI a族の酸化物
とB2O3が、金属珪化物およびSiと化学反応を起こし、IV
a、V a、VI a族の金属硼化物を生成する。これらの金
属硼化物は耐候性が高く、しかも化学反応により生成さ
れるため抵抗体中に微細な導電ネットワークを形成す
る。このため焼成後の抵抗体は過負荷試験等の電気的特
性に優れ、かつ耐候性の高いものになる。
発明が解決しようとする課題 しかし、前記の金属珪化物とSi、およびIV a、V a、V
I a族の酸化物を含むホウ酸塩ガラスからなる抵抗材料
は、10kΩ／□以上の高抵抗域を実現するには、金属珪
化物およびガラス中のIV a、V a、VI a族の酸化物を減
らして抵抗体中の導電硼化物濃度を低くするため、十分
な導電ネットワークが形成できず、過負荷試験等の電気
的特性に劣化を示すようになる。
I a族の酸化物を含むホウ酸塩ガラスからなる抵抗材料
は、10kΩ／□以上の高抵抗域を実現するには、金属珪
化物およびガラス中のIV a、V a、VI a族の酸化物を減
らして抵抗体中の導電硼化物濃度を低くするため、十分
な導電ネットワークが形成できず、過負荷試験等の電気
的特性に劣化を示すようになる。
本発明は、上記課題を解決するもので、Cu配線導体等
の卑金属配線導体に用いることができる、非酸化性雰囲
気中の焼成で高性能な高抵抗値抵抗体を形成できるグレ
ーズ抵抗材料を提供することを目的とするものである。
の卑金属配線導体に用いることができる、非酸化性雰囲
気中の焼成で高性能な高抵抗値抵抗体を形成できるグレ
ーズ抵抗材料を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するための本発明のグレーズ抵抗材料
は、TiSi2と、Siと、Ta2O5を含むホウ酸塩ガラスとから
成り、前記TiSi2とSiの平均粒径が0.1〜0.5μｍの範囲
に、前記ホウ酸塩ガラスの平均粒径が0.2〜1.0μｍの範
囲にあり、ホウ酸塩ガラスの平均粒径がTiSi2とSiの平
均粒径の0.8〜３倍の範囲にあるものである。
は、TiSi2と、Siと、Ta2O5を含むホウ酸塩ガラスとから
成り、前記TiSi2とSiの平均粒径が0.1〜0.5μｍの範囲
に、前記ホウ酸塩ガラスの平均粒径が0.2〜1.0μｍの範
囲にあり、ホウ酸塩ガラスの平均粒径がTiSi2とSiの平
均粒径の0.8〜３倍の範囲にあるものである。
作用 本発明のグレーズ抵抗材料は、ホウ酸塩ガラスの粒径
が１μｍ以下と従来の５μｍ前後よりもかなり小さく、
TiSi2やSiなどとほぼ同じであるため、焼成時にホウ酸
塩ガラス中のTa2O5とB2O3が、TiSi2およびSiと化学反応
を起こし、金属硼化物を生成する際、金属硼化物の粒成
長が抑制され、従来よりもより微細な導電ネットワーク
が形成される。このため従来と同じ硼化物濃度でも高抵
抗側にシフトし、高抵抗域でも導電粒子濃度を低くする
必要はなく、十分な導電ネットワークを形成することが
でき、電気特性を劣化させることなく高抵抗値抵抗体を
形成できる。
が１μｍ以下と従来の５μｍ前後よりもかなり小さく、
TiSi2やSiなどとほぼ同じであるため、焼成時にホウ酸
塩ガラス中のTa2O5とB2O3が、TiSi2およびSiと化学反応
を起こし、金属硼化物を生成する際、金属硼化物の粒成
長が抑制され、従来よりもより微細な導電ネットワーク
が形成される。このため従来と同じ硼化物濃度でも高抵
抗側にシフトし、高抵抗域でも導電粒子濃度を低くする
必要はなく、十分な導電ネットワークを形成することが
でき、電気特性を劣化させることなく高抵抗値抵抗体を
形成できる。
実施例 次に本発明の一実施例のグレーズ抵抗材料について述
べる。
べる。
ガラス組成がB2O3、BaO、Al2O3、MgO、CaO、Ta2O5か
らなるガラス粉と、TiSi2粉と、Si粉とを用意する。こ
れらの粉体を各々、内径140mm、容積２リットルのアル
ミナポットに粉体400g、アルコール500cc、直径10mmの
ボール1000cc（ガラス粉の場合は安定化ジルコニアボー
ル、TiSi2粉およびSi粉の場合はアルミナボール）とと
もに仕込み、約67rpmで第１表に示した平均粒径までボ
ールミル粉砕する。粉砕されたガラス粉、TiSi2粉、Si
粉をそれぞれ80℃の恒温器で乾燥し、重量比86:8:6でビ
ークル（アクリル系樹脂をターピネオールに溶かしたも
の）と混練し、第１表に示すように試料No.11〜15の抵
抗ペーストとする。
らなるガラス粉と、TiSi2粉と、Si粉とを用意する。こ
れらの粉体を各々、内径140mm、容積２リットルのアル
ミナポットに粉体400g、アルコール500cc、直径10mmの
ボール1000cc（ガラス粉の場合は安定化ジルコニアボー
ル、TiSi2粉およびSi粉の場合はアルミナボール）とと
もに仕込み、約67rpmで第１表に示した平均粒径までボ
ールミル粉砕する。粉砕されたガラス粉、TiSi2粉、Si
粉をそれぞれ80℃の恒温器で乾燥し、重量比86:8:6でビ
ークル（アクリル系樹脂をターピネオールに溶かしたも
の）と混練し、第１表に示すように試料No.11〜15の抵
抗ペーストとする。
これら抵抗ペーストを、Cu厚膜電極を形成した96％ア
ルミナ基板上に300メッシュのステンレススクリーンを
用いて印刷し、120℃の温度で乾燥させてから、窒素ガ
スパージされ、トップ温度900℃に加熱したトンネル炉
を通して焼成し、抵抗体を形成した。これら抵抗体の25
℃における面積抵抗値と、短時間過負荷（STOL）試験
（125×6.25/mm2の負荷電力を５秒間印加）での抵抗値
変化率をそれぞれ第１表に示す。
ルミナ基板上に300メッシュのステンレススクリーンを
用いて印刷し、120℃の温度で乾燥させてから、窒素ガ
スパージされ、トップ温度900℃に加熱したトンネル炉
を通して焼成し、抵抗体を形成した。これら抵抗体の25
℃における面積抵抗値と、短時間過負荷（STOL）試験
（125×6.25/mm2の負荷電力を５秒間印加）での抵抗値
変化率をそれぞれ第１表に示す。
比較のために第２表に従来の粒径のガラス粉を用いた
抵抗ペーストで同程度の抵抗値の抵抗低を形成して評価
した結果を示す。これから明らかなように本発明のグレ
ーズ抵抗材料は従来のガラス粉を用いたものに比べ、明
らかに短時間過負荷試験での抵抗値変化が小さい。
抵抗ペーストで同程度の抵抗値の抵抗低を形成して評価
した結果を示す。これから明らかなように本発明のグレ
ーズ抵抗材料は従来のガラス粉を用いたものに比べ、明
らかに短時間過負荷試験での抵抗値変化が小さい。
なお、第１図、第２図はそれぞれ、ガラス粉のSi粉、
金属珪化物粉（Siと金属珪化物の平均粒径は等しい）に
対する平均粒径比と抵抗体の短時間過負荷試験での抵抗
値変化率、シート抵抗値の関係を示したものである。平
均粒径比が0.8以下では短時間過負荷での抵抗値変化率
が急激に大きくなり、また、３以上ではシート抵抗値が
低くなってしまい、本発明の目的が薄れてしまうことが
わかる。
金属珪化物粉（Siと金属珪化物の平均粒径は等しい）に
対する平均粒径比と抵抗体の短時間過負荷試験での抵抗
値変化率、シート抵抗値の関係を示したものである。平
均粒径比が0.8以下では短時間過負荷での抵抗値変化率
が急激に大きくなり、また、３以上ではシート抵抗値が
低くなってしまい、本発明の目的が薄れてしまうことが
わかる。
また、ボールミル粉砕で、Siと金属珪化物の場合にジ
ルコニアボールを用いると、Si及び金属珪化物がジルコ
ニアボールと反応し、抵抗体の電気特性、耐湿性に劣化
が起こるため、アルミナボールが好ましい。ホウ酸塩ガ
ラスの場合にアルミナボールを用いると、アルミナボー
ルからのアルミナ混入量が大きく、抵抗体の電気特性に
劣化が起こるが、ジルコニアボールではジルコニアの混
入はほとんどなく好ましい特性を示す。
ルコニアボールを用いると、Si及び金属珪化物がジルコ
ニアボールと反応し、抵抗体の電気特性、耐湿性に劣化
が起こるため、アルミナボールが好ましい。ホウ酸塩ガ
ラスの場合にアルミナボールを用いると、アルミナボー
ルからのアルミナ混入量が大きく、抵抗体の電気特性に
劣化が起こるが、ジルコニアボールではジルコニアの混
入はほとんどなく好ましい特性を示す。
なお、金属珪化物、Si、ホウ酸塩ガラスの配合比は本
実施例に限定されるものではない。
実施例に限定されるものではない。
このように、本実施例のグレーズ抵抗材料は、ホウ酸
塩ガラスの粒径が１μｍ以下と従来の５μｍ前後よりも
かなり小さく、TiSi2やSiなどとほぼ同じであるため、
焼成時にホウ酸塩ガラス中のTa2O5とB2O3が、TiSi2およ
びSiと化学反応を起こし、金属硼化物を生成する際、金
属硼化物の粒成長が抑制され、従来よりもより微細な導
電ネットワークが形成される。このため従来と同じ硼化
物濃度でも高抵抗側にシフトし、高抵抗域でも導電粒子
濃度を低くする必要はなく、十分な導電ネットワークを
形成することができ、電気特性を劣化させることなく高
抵抗値抵抗体を形成できる。
塩ガラスの粒径が１μｍ以下と従来の５μｍ前後よりも
かなり小さく、TiSi2やSiなどとほぼ同じであるため、
焼成時にホウ酸塩ガラス中のTa2O5とB2O3が、TiSi2およ
びSiと化学反応を起こし、金属硼化物を生成する際、金
属硼化物の粒成長が抑制され、従来よりもより微細な導
電ネットワークが形成される。このため従来と同じ硼化
物濃度でも高抵抗側にシフトし、高抵抗域でも導電粒子
濃度を低くする必要はなく、十分な導電ネットワークを
形成することができ、電気特性を劣化させることなく高
抵抗値抵抗体を形成できる。
発明の効果 以上のように本発明のグレーズ抵抗材料によれば、非
酸化性雰囲気中の焼成により実用可能な高抵抗値の抵抗
体を形成することが可能であるため、Cu等の卑金属配線
導体と共に回路を形成することができる。従って、本発
明はCu配線厚膜ハイブリッドICを実用化し、厚膜ハイブ
リッドICの高密度化、高速ディジタル化に寄与する。
酸化性雰囲気中の焼成により実用可能な高抵抗値の抵抗
体を形成することが可能であるため、Cu等の卑金属配線
導体と共に回路を形成することができる。従って、本発
明はCu配線厚膜ハイブリッドICを実用化し、厚膜ハイブ
リッドICの高密度化、高速ディジタル化に寄与する。
第１図、第２図はそれぞれ、本発明の一実施例のグレー
ズ抵抗材料の効果を示す、材料粒径と抵抗値変化率、シ
ート抵抗値との関係図である。
ズ抵抗材料の効果を示す、材料粒径と抵抗値変化率、シ
ート抵抗値との関係図である。
Claims (4)
- 【請求項１】TiSi2と、Siと、Ta2O5を含むホウ酸塩ガラ
スとから成り、前記TiSi2とSiの平均粒径が0.1〜0.5μ
ｍの範囲に、前記ホウ酸塩ガラスの平均粒径が0.2〜1.0
μｍの範囲にあり、ホウ酸塩ガラスの平均粒径がTiSi2
とSiの平均粒径の0.8〜３倍の範囲にあるグレーズ抵抗
材料。 - 【請求項２】TiSi2とSiはアルミナボールを用いて、ホ
ウ酸塩ガラスは安定化ジルコニアボールを用いて、ボー
ルミル粉砕する請求項１記載のグレーズ抵抗材料の製造
方法。 - 【請求項３】請求項１記載のグレーズ抵抗材料を有機媒
体中に分散させることからなるグレーズ抵抗ペースト。 - 【請求項４】セラミック基板上に請求項３記載のグレー
ズ抵抗ペーストを印刷、焼成して抵抗体を形成した混成
集積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2273537A JP2839350B2 (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | グレーズ抵抗材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2273537A JP2839350B2 (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | グレーズ抵抗材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04148504A JPH04148504A (ja) | 1992-05-21 |
| JP2839350B2 true JP2839350B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=17529221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2273537A Expired - Fee Related JP2839350B2 (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | グレーズ抵抗材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2839350B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-12 JP JP2273537A patent/JP2839350B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04148504A (ja) | 1992-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |