JP3067580B2 - 絶縁ペースト及びそれを用いた厚膜印刷多層回路 - Google Patents
絶縁ペースト及びそれを用いた厚膜印刷多層回路Info
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Description
として含む絶縁ペーストを絶縁層に用いた厚膜印刷多層
回路に関する。
ない、これらの電子機器に使用される厚膜印刷多層回路
において、絶縁層の低誘電率化が求められている。
ラスペーストを塗布した後、焼成して形成されている。
そして、絶縁層として用いられる材料としては、Al2
O3−B2 O3 −SiO2 系などの比誘電率が10程度
の結晶化ガラス、又は非晶質ガラスに耐熱性のフィラー
を混合した材料が用いられるようになっている。
絶縁層として用いた厚膜印刷多層回路の場合、この非晶
質ガラスからなる絶縁層とその下層あるいは上層の厚膜
導体及び厚膜抵抗体を、共に850℃付近で焼成して得
ている。このため、非晶質ガラス、厚膜導体及び抵抗体
間の相互拡散が起こって、絶縁層の絶縁抵抗の低下、厚
膜導体の配線抵抗の上昇、厚膜抵抗体の抵抗値や抵抗温
度係数の変化など特性の劣化が生じるという問題点を有
していた。
決して、厚膜印刷多層回路の絶縁層として用いたとき、
厚膜導体の配線抵抗が上昇することなく、厚膜抵抗体の
抵抗値や抵抗温度係数などの特性が劣化することのない
低誘電率・高絶縁の絶縁ペーストを用いた厚膜印刷多層
回路を提供することにある。
め、本発明の厚膜印刷多層回路は、SiO2とB2O3と
K2Oとからなり、これをxSiO2−yB2O3−zK2
Oとしたとき、各構成成分x,y,zが以下のwt%の
各頂点A,B,C,Dを結ぶ領域内にあるガラス成分を
主成分とした絶縁層と、前記絶縁層に形成された厚膜導
体及び/又は厚膜抵抗体とを備えることを特徴とする。
質であって低誘電率を示す。そして、このガラス成分
は、ペーストとして塗布・焼成したときに厚膜導体や厚
膜抵抗体との相互拡散が少なく、これら厚膜導体や厚膜
抵抗体の特性の劣化を抑えた高絶縁の絶縁層となる。
て、図面に基づき説明する。
厚膜印刷多層回路の断面図である。同図において、1は
基板、2a及び2bは共に下層導体であり、そのうち2
aはコンデンサを形成するための一方の容量電極であ
り、2bは導体の抵抗変化を調べる細線である。又、3
a,3b,3cは本発明の絶縁ペーストを塗布し焼成し
た絶縁層、4はRu2 O3 系の厚膜抵抗体、5a、5c
及び5dは上層導体であり、そのうち5aはコンデンサ
を形成するための他方の容量電極であり、5c及び5d
は厚膜抵抗体4のターミナル電極である。
方法を示す。まず、絶縁ペーストを作製した。即ちガラ
ス成分の出発原料としてSiO2、B2O3及びK2Oをそ
れぞれ準備し、これらを表1に示すガラス組成となるよ
うに混合した後、得られた混合物を1600〜1750
℃の温度下で溶融させて溶融ガラスを作製した。その
後、この溶融ガラスを乾式急冷した後、粉砕してガラス
粉末を得た。次に、これらガラス粉末100重量部それ
ぞれに、アクリル樹脂をα−テルピネオールに溶解した
有機ビヒクル40重量部を加え混練して絶縁ペーストを
作製した。
焼成して絶縁層とした厚膜印刷多層回路を作製した。ま
ず、基板1としてアルミナ基板を準備し、その上にAg
ペーストをスクリーン印刷し、空気中850℃で焼成し
て下層導体2a,2bを形成した。この場合、2aはコ
ンデンサの一方の電極用として直径8mmの円板状と
し、2bは導体の抵抗測定用として長さ1.2mm、幅
100μmとした。そして、下層導体2bの両端間の抵
抗を測定しておいた。その後、先に作製した絶縁ペース
トをスクリーン印刷し、空気中で表2に示す温度で焼成
して、下層導体2aの上に直径6mmの円板状の絶縁層
3aを、下層導体2bの上に下層導体2bの両端を露出
させた形状の絶縁層3bを、さらに抵抗体を形成すべき
基板上に絶縁層3cをそれぞれ形成した。
抗ペーストをスクリーン印刷し、空気中850℃で焼成
して抵抗体4を形成した。なお、抵抗体は、面積抵抗が
20Ω/□、2kΩ/□および2MΩ/□の抵抗ペース
トを用いて、3種類の抵抗体を作製した。
気中850℃で焼成して、絶縁層3aの上にコンデンサ
の他方の電極としての直径4mmの上層導体5aを、抵
抗体4の両端にターミナル電極としての上層導体5c、
5dをそれぞれ形成し、特性評価用の厚膜印刷多層回路
を完成させた。
電極として絶縁層3aを誘電体層としたコンデンサの特
性を測定して、絶縁層3aの特性を評価した。即ち、周
波数1MHz、電圧1Vrms、温度25℃の条件で静
電容量及び誘電損失(tanδ)を測定し、得られた静
電容量とコンデンサの寸法より比誘電率(εr )を算出
した。又、100V.DCを1分間印加して絶縁抵抗
(IR)を測定した。さらに、下層導体2bの両端間の
抵抗を測定し、先に絶縁層3bを形成する前に測定した
値を基準とした抵抗の変化率を配線抵抗変化率として求
めた。以上の結果を表2に示す。
4について、その抵抗値と抵抗温度係数を測定した。即
ち、抵抗値は、50個の抵抗体について温度25℃で抵
抗値を測定し、その平均とばらつきを求めた。なお、ば
らつきについては、ばらつき(CV)=試料標準偏差
(σ)/平均値×100(%)を採用した。又、抵抗温
度係数は、25℃での抵抗値を基準として、25℃〜1
50℃間の抵抗変化率(HTCR)と25℃〜−55℃
間の抵抗変化率(CTCR)をppm/℃の単位で求め
た。
を作製して特性評価を行なった。即ち、絶縁ペーストと
してAl−B−Si系の結晶化ガラスペーストを用い、
その他は上記実施例と同様にして抵抗体を形成した比較
例試料Aと、絶縁ペーストで形成した絶縁層上でなく、
アルミナ基板上に抵抗体を直接形成した比較試料Bとを
作製して、上記実施例と同様に、その抵抗値と抵抗温度
係数を測定した。以上、抵抗特性の結果を表3に示す。
た絶縁ペーストを塗布、焼成した絶縁層は、比誘電率が
4.0〜7.0と低い。又、絶縁層は絶縁性に優れ、厚
膜導体の配線抵抗変化率が10%以下であって、厚膜抵
抗体の抵抗値や抵抗温度係数については、従来の結晶化
ガラスからなる絶縁層上やアルミナ基板上に形成した場
合とほぼ同様の特性が得られている。即ち、上述した絶
縁ペーストは、厚膜印刷多層回路の絶縁層として用いた
とき、厚膜導体や厚膜抵抗体との相互拡散による特性劣
化が起こらないことを示している。
由を、図1の三元組成図に基づいて以下に説明する。領
域Xでは、試料番号1に示すように、絶縁層の絶縁抵抗
が1×1010Ωと低下し、厚膜導体の配線抵抗変化率が
15%と大きくなるため好ましくない。さらに、抵抗値
のばらつき及び抵抗温度係数も大きくなる。
誘電率が8.0と高く、絶縁層の絶縁抵抗が1×1010
Ωと低下し、厚膜導体の配線抵抗変化率が12%と大き
くなるため好ましくない。
ガラス軟化点が高く1000℃で焼成しても膜が形成で
きないため好ましくない。
用の有機ビヒクルとして、アクリル樹脂をα−テルピネ
オールに溶解したものを用いているが、本発明はこれの
みに限定されるものではない。即ち、上記有機ビヒクル
以外に、樹脂成分としては、エチルセルロース系樹脂、
ニトロセルロース系樹脂、ブチラール系樹脂などを、ま
た、溶剤成分としては、ブチルカルビトールなどのアル
コール系溶剤、ブチルカルビトールアセテートや酪酸エ
ステルなどのエステル系溶剤、あるいはケロシンなど
を、適宜用いることができる。さらに、用途に応じてフ
タル酸エステルなどの可塑剤を添加することも可能であ
る。
トを空気中で焼成しているが、中性雰囲気(N2 )中で
焼成しても同様の効果が得られる。
ビヒクルとからなる絶縁ペーストにSiO2 、Al2 O
3 などの金属酸化物粉末を耐熱性フィラーとして添加
し、複合ペースト化することもできる。これによって、
ガラス層の高強度化も可能となる。
刷多層回路のみならず、単層の回路においても、抵抗体
や配線の特性ばらつき低減のためにアンダーグレーズと
して用いることもできる。
は、導体がAgの場合について示しているが、Cu、A
g/Pd、Ag/Pt、Auなどを導体とする場合にお
いても同様の効果が得られる。
B6 系などの抵抗体を有する多層配線基板の場合におい
ても、同様の効果が得られる。
絶縁ペーストを塗布、焼成して厚膜印刷多層回路の絶縁
層として用いることによって、非晶質で低誘電率であり
ながら、厚膜印刷多層回路の厚膜導体の配線抵抗が上昇
することなく、厚膜抵抗体の抵抗値や抵抗温度係数など
の特性が劣化することのない高絶縁の絶縁層が得られ
る。したがって、上述した絶縁ペーストを用いることに
よって、高密度化、高速信号化した厚膜印刷多層回路を
得ることができる。以上
示す三元組成図である。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 SiO2とB2O3とK2Oとからなり、こ
れをxSiO2−yB2O3−zK2Oとしたとき、各構成
成分x,y,zが以下のwt%の各頂点A,B,C,D
を結ぶ領域内にあるガラス成分を主成分とした絶縁層
と、前記絶縁層に形成された厚膜導体及び/又は厚膜抵抗体
と を備えることを特徴とする、厚膜印刷多層回路。
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