JP3499588B2 - Method of manufacturing thick film electrical component on hybrid circuit substrate - Google Patents

Method of manufacturing thick film electrical component on hybrid circuit substrate

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JP3499588B2
JP3499588B2 JP28253093A JP28253093A JP3499588B2 JP 3499588 B2 JP3499588 B2 JP 3499588B2 JP 28253093 A JP28253093 A JP 28253093A JP 28253093 A JP28253093 A JP 28253093A JP 3499588 B2 JP3499588 B2 JP 3499588B2
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oxygen concentration
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ルドルフ・ウルフ
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks

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  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の目的】本発明はハイブリッド回路製造分野にお
ける改良に関する。さらに詳しくは、本発明は、ハイブ
リッド基体上にAg/Pd導体を形成することを特徴と
したハイブリッド回路の改良製造方法に関する。 【0002】 【従来技術】ICやLSIのような半導体の高密度化や
高集積化の傾向が高まる中で、ハイブリッドモジュール
の高性能および高信頼性に対する要求が増えつつある。 【0003】従来ハイブリッド回路の導体としてAg、
Pt、Au、Ag/Pd等の貴金属が使用されて来た。
これらの貴金属導体は通常空気雰囲気で焼成されてい
る。空気中には21%の酸素しかないために誘電体のよ
うなバインダーのバーンアウトを必要とする材料に対し
ては焼成時間を充分にかける必要がある。また、多層厚
膜を作る場合、この誘電体の焼成が不充分であると漏れ
電流が過大となって製品の不良を起す原因となってき
た。 【0004】 【発明により解決すべき課題】本発明者は、ハイブリッ
ド回路に使用するAg/Pd導体について漏れ電流を少
なくするため且つ、多層厚膜の生産性を上げるべく誘電
体の焼成時間を出来る限り短くするため、鋭意研究を行
ない、特定な条件で焼成を行なうことにより、漏れ電流
を少なくし、かつ他の性質がそれほど悪くならないこと
を発見し、本発明に至った。 【0005】 【発明の構成】本発明は、(a)基体上にAd/Pd導
体ペーストを塗布すること(b)そのペーストの焼成は
ベルト炉で行なわれ、その焼成のバーンアウト区域では
酸素を導入してその区域の酸素濃度を40%以上に保
ち、その焼成においてはその被処理物は850℃以上の
温度で少なくとも10分間保持され、そして(c)次い
でその上に絶縁体層を塗布して上記(b)に記載した条
件の範囲内でその絶縁体層を処理することを含むハイブ
リッド回路基体上での厚フィルム電気部品の製造方法に
関する。 【0006】バーンアウトにおける酸素濃度は40%以
上であることが必須であるが、好ましくは60%以上、
もっとも好ましくは75%以上である。焼成において、
その被処理物は850℃以上の温度において、10分間
保持しないと漏れ電流が大きくなる。 【0007】本発明では導体を焼成後、絶縁体層(誘電
体層)を好ましくは2回塗布した。絶縁体層の厚みは5
0μm程度必要なので塗布を2回以上にわたって行な
う。 【0008】絶縁体層を塗布後、焼成時の条件の範囲内
で絶縁体層の焼成を行なう。すなわち絶縁体層の焼成に
おいて、バーンアウトにおける酸素濃度は40%以上で
あり、そして焼成においては、850℃以上の温度でそ
の被処理物を10分間以上保持する。 【0009】 【実施例】 実施例及び比較例 実験 実験に使用した材料は次のものであった。 【0010】 基板 :96%アルミナ、1″×1″または2″×2″ Ag/Pd導体:DuPont 6134 誘電体 :DuPont 5704 抵抗体 :DuPont 1921(100オーム) DuPont 1939(10キロオーム) DuPont 1959(1メガオーム) 3−1 誘電体および導体 供試試料の調製には、半自動印刷機を用いて、アルミナ
基板(寸法2″×2″)にAg/Pd導体をスクリーン
印刷した。各実験ごとに50個の試料を調製した。基板
は、室温で5−10分放置後、赤外乾燥ベルトコンベア
オーブンで150℃において15分乾燥した。 【0011】次に試料を、1フート長さの加熱帯域を8
個有するリンドバーグ(Lindberg)6インチ幅
ベルト炉内で、種々の雰囲気中で焼成した。該炉は、ま
た、入口および出口パージチャンバー、ならびにバーン
アウト帯域と焼成帯域との間に動力排気系の付いた雰囲
気セパレーターを具備している。バインダーバーンアウ
ト区画は、入ってくる酸素および排出する揮発性物質の
ための多数の交互ポートを含むレーク集成体を備え、排
気はベンチュリーによって動力を与えられる。この炉は
窒素、空気または酸素中で操作するように設備されてい
る。 【0012】主要流量は質量流量制御装置によって調節
される。この方法を用いて、総流量500SCFHに達
した。次のように分配した:入口パージ−−80、出口
パージ−−40、バーンアウトレーク−−220、セパ
レーター−−30、焼成帯域−−70、および冷却帯域
−−60。炉のマッフルおよび配管の略図を図1に示
す。炉内温度分布を走向熱電対を用いて調べ、図3に示
す。図3において、各温度分布は次の通りである。 【0013】温度分布1:ベルト速度は3インチ/分。
最高温度は852℃で、850℃を超える最高温度帯域
は6分間。 【0014】温度分布2:ベルト速度は3インチ/分。
最高温度は860℃で、850℃を超える最高温度帯域
は10分間。 【0015】温度分布3:ベルト速度は6インチ/分。
最高温度は870℃で、850℃を超える最高温度帯域
は10分間。 【0016】導体焼成後、導体に絶縁体層をスクリーン
印刷して、150℃で乾燥した。第1絶縁体層の上に第
2の絶縁体層をスクリーン印刷して、乾燥し、絶縁体層
の厚さの合計を約2ミルとした。次に導体をLindb
erg炉内で150℃で焼成したときと同じ雰囲気で両
絶縁体層を同時焼成した。走向配管および酸素分析装置
を用いて、炉内の酸素濃度分布をモニターし、図4に示
す。この二層印刷/乾燥絶縁体層を8種類の雰囲気条件
で同時焼成した。 【0017】実験1 雰囲気として空気を用いて炉を操作した。温度分布を図
3の温度分布1として示す。 【0018】実験2 酸素をドーピングした空気を雰囲気として炉を操作し
た。酸素は、ドーパントガス入口からバーンアウト帯域
および焼成帯域に導入して、最高酸素濃度を66%とし
た。炉内酸素濃度分布を図4のO2 ドーパントとして示
す。温度分布を図3の温度分布1として示す。 【0019】実験3 酸素濃度を最高83%に、酸素でドーピングした窒素を
用いて炉を操作した。酸素はドーパントガス入口からバ
ーンアウト帯域だけに導入した。炉内酸素濃度分布を図
4のO2 ドーパント+N2 冷却として示す。温度分布を
図3の温度分布1として示す。 【0020】実験4 酸素を雰囲気として用いて炉を操作し、入口および出口
領域は、空気でパージした。炉内酸素濃度分布を図4の
2 雰囲気として示す。最高酸素濃度は90%であっ
て、温度分布を図3の温度分布1として示す。 【0021】実験5 空気雰囲気で炉を操作した。温度分布を図3の温度分布
2として示す。 【0022】実験6 酸素雰囲気で炉を操作し、入口および出口領域は空気で
パージした。炉内酸素温度分布を図4のO2 雰囲気とし
て示す。最高酸素濃度は90%であって、温度分布を図
3の温度分布2として示す。 【0023】実験7 空気雰囲気で炉を操作した。温度分布を図3の温度分布
3として示す。 【0024】実験8 空気雰囲気で炉を操作し、酸素はドーパントガス入口か
らバーンアウト帯域だけに導入した。炉内酸素濃度分布
を図4のO2 ドーパント+空気冷却として示す。最高酸
素濃度は75%で、温度分布を図3の温度分布3として
示す。 【0025】3−2 抵抗体 供試試料の調製には、半自動印刷機を用いて、アルミナ
基板(寸法1″×1″または2″×2″)に、Ag/P
d導体をスクリーン印刷した。各実験ごとに10個の試
料を調製した。次にこれらの基板を赤外乾燥ベルトコン
ベアオーブンで乾燥し、3−1項に記載したLindb
erg炉で焼成した。個々の帯域の温度を設定すること
により、昇温、保持および冷却の概ね好ましい操業に適
合する炉内温度分布が得られた。温度分布を図5に示
す。最高温度は870℃で、850℃を超える時間は1
0分間であった。抵抗体の実験中は、この温度分布を採
用した。 【0026】導体調製後、抵抗体をスクリーン印刷し、
乾燥して、Lindberg炉内で導体を焼成したとき
と同じ雰囲気で焼成した。抵抗体試料は5種類の雰囲気
条件で焼成した。炉内酸素濃度分布を図6に示す。 【0027】実験9 空気雰囲気を用いて炉を操作した。 【0028】実験10 窒素雰囲気で炉を操作し、酸素はドーパントガス入口か
らバーンアウト帯域だけに導入した。炉内酸素濃度分布
を図6のO2 ドーパント+N2 冷却として示す。最高酸
素濃度は83%であった。 【0029】実験11 窒素雰囲気で炉を操作した。 【0030】実験12 空気雰囲気で炉を操作し、酸素はドーパントガス入口か
らバーンアウト帯域だけに導入した。炉内酸素濃度分布
を図6のO2 ドーパント+空気冷却として示す。最高酸
素濃度は75%であった。 【0031】実験13 酸素を用いて炉を操作したが、入口および出口区画は、
空気でパージした。炉内酸素濃度分布を図6のO2 雰囲
気として示す。最高酸素濃度は90%であった。 【0032】試験4−1 導体 供試試料の調製には、誘電体の上に付着試験用導体をス
クリーン印刷した。次に基板を、赤外乾燥ベルトコンベ
アオーブン内で150℃において15分間乾燥した。さ
らに試料を、実験1ないし8で、二層印刷/乾燥絶縁体
層を同時焼成したときと同じ8種類の雰囲気で焼成し
た。 【0033】付着力 kg単位の引張り力として表わされる付着力を、63Sn
/37Pbのはんだ合金中の浸漬はんだ付によって、8
0×80ミルのパッドにはんだ付した20ゲージの銅線
を引張ることによって測定した。テスト結果を表1に示
す。 【0034】 【表1】 4−2.誘電体 雰囲気によって影響を受けるかもしれない重要な機能特
性、すなわち漏れ電流、比誘電率および破壊電圧の測定
に関する試験を行った。比誘電率および破壊電圧試験の
ために誘電体に表面導体をスクリーン印刷した。次に供
試試料を乾燥して、誘電体を同時焼成したときと同じ雰
囲気条件で焼成した。 【0035】漏れ電流 一方の電極に供試試料上のAg/Pdを用い、他方の電
極に白金箔を用いて、両極を約1インチ離して1N N
aCl溶液中に浸漬させた電解槽を用いて漏れ電流を測
定した。漏れ電流は両極間に10ボルトの電位をかける
ことにより測定した。試験方法を図2に示す。 【0036】比誘電率K Hewlett Packardの4192A型LCR
メーターを用いて比誘電率Kを測定した。キャパシタン
スの測定はすべて、室温条件下10KHzの周波数で行
った。比誘電率は次式を用いて計算した。 【0037】K=(0.95 CT)/(EA) 式中、C=測定したキャパシタンス(ファラド) T=誘電体の厚さ(インチ) E=自由空間の誘電率、2.249×10ファラド/イ
ンチ A=コンデンサープレートの表面積 0.95=縁効果の相関係数破壊電圧 Associated Researchの4045型
hypotテスターを用いて直流破壊電圧を測定した。
次に、破壊時のアークを抑制するために、試料をシリコ
ーン油の中に浸漬した。破壊が生じるまで、約100ボ
ルト/秒の割合で電圧を上げた。 【0038】4−3 抵抗体 抵抗体の抵抗率およびTCRの測定に関する試験を行っ
た。抵抗値は環境チャンバー内で、−55、25および
125℃の温度で、Keithleyマルチメーターを
用いて測定し、またこれらの値を用いて、変化係数C
V、HTCR(高温TCR)およびCTCR(低温TC
R)を計算した。 【0039】5.試験結果および考察5−1 導体 Ag/Pd導体の付着力の試験結果を表1に示す。Kg
単位の引張り力で表わされる付着力は浸漬はんだ付けに
よってはんだ付けした導線を引張って測定した。温度分
布2および3の条件では付着力が若干向上した。温度分
布2および3の最高温度帯域(>850℃)は温度分布
1よりも長い。実験5ないし8の試験結果は付着力が酸
素濃度と関連性がないことを示す。 【0040】5−2 誘電体 二層付着絶縁体(誘導体)層の試験結果を表2に示す。 【0041】 【表2】実験6および8は、著しくすぐれた漏れ電流値を示す。
漏れ電流が小さいことは、望ましい特徴である良好な気
密性を示す。実験5は空気雰囲気で、68分サイクルで
ある。実験6は酸素雰囲気で、68分サイクルである。
実験6の漏れ電流値17μA/cm2 は実験5の値58
μA/cm2 よりもはるかに良い。実験7は空気雰囲気
で、34分サイクルである。実験8はO2 ドーパントの
バーンアウト帯域への導入および34分サイクルであ
る。両実験で、最高温度帯域(>850℃)は10分で
あった。漏れ電流値は、実験8において、5.8μA/
cm2 と、驚くべきほど向上する。これらの結果から酸
素は空気焼成銀/パラジウム誘電体にとって有効である
ことがわかる。 【0042】5−3 抵抗体 種々の雰囲気条件下で得られる抵抗率およびTCRの平
均値を表3ないし表5で比較する。 【0043】 【表3】 【表4】【表5】 雰囲気組成の関数としてのデータには明らかな傾向が現
われている。空気雰囲気の場合の値はすべて、O2 のバ
ーンアウトへの導入/N2 冷却の場合またはN2 雰囲気
の場合よりも良好であった。O2 のバーンアウトへの導
入/空気冷却の場合またはO2 雰囲気中で加工した抵抗
体の抵抗率およびTCRの値は空気雰囲気中で加工した
ものの値に近い。しかし、空気雰囲気の場合に比べて、
これらの条件下の抵抗体には好ましい効果は認められな
かった。 【0044】抵抗体 DuPont 1921(107
オーム) 空気、O2 のバーンアウトへの導入/空気冷却、および
2 の雰囲気の場合には設計値の10%以内の抵抗率の
値が得られた。しかし、CV値は空気雰囲気の場合が最
良であった。N2 雰囲気を除き、これらの雰囲気条件の
場合にはHTCR値は50未満であった。CTCRの場
合には、空気雰囲気の場合の値だけが50未満であっ
た。 【0045】抵抗体 DuPont 1934(10.
4キロオーム)2 雰囲気の場合の抵抗率は空気雰囲気の場合の値に近
かったが、O2 のバーンアウトへの導入/空気冷却の雰
囲気の場合よりも小さかった。O2 のバーンアウトへの
導入/空気冷却の場合またはO2 雰囲気中で加工したC
V値は空気雰囲気中で加工した場合の値よりも良好であ
った。両TCR値は空気雰囲気の場合がもっとも小さ
い。 【0046】抵抗体 DuPont 1959(1.0
2メガオーム) 空気雰囲気の場合の抵抗率値は他の雰囲気条件でつくっ
たものよりも設計値に近かった。O2 のバーンアウトへ
の導入/空気冷却の場合の両TCR値は空気雰囲気の場
合の値に近く、また概ね許容できるCV値を有するもの
の値に近かった。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in the field of hybrid circuit manufacturing. More specifically, the present invention relates to an improved method for manufacturing a hybrid circuit, wherein an Ag / Pd conductor is formed on a hybrid substrate. 2. Description of the Related Art With the trend toward higher density and higher integration of semiconductors such as ICs and LSIs, demands for higher performance and higher reliability of hybrid modules are increasing. Conventionally, Ag, as a conductor of a hybrid circuit,
Noble metals such as Pt, Au, Ag / Pd have been used.
These noble metal conductors are usually fired in an air atmosphere. Since there is only 21% oxygen in the air, it is necessary to allow sufficient firing time for materials that require burnout of the binder such as a dielectric. In the case of forming a multi-layer thick film, if the firing of the dielectric is insufficient, the leakage current becomes excessive, which causes a product failure. The inventor of the present invention has made it possible to reduce the leakage current of the Ag / Pd conductor used in the hybrid circuit and to increase the firing time of the dielectric to increase the productivity of the multilayer thick film. In order to keep the length as short as possible, the present inventors have conducted intensive studies and have found that by performing firing under specific conditions, the leakage current is reduced and other properties are not significantly deteriorated, leading to the present invention. The present invention relates to (a) applying an Ad / Pd conductor paste on a substrate, (b) firing the paste in a belt furnace, and removing oxygen in a burnout area of the firing. The oxygen concentration in the area is maintained above 40% by introduction, in the firing the object is kept at a temperature above 850 ° C. for at least 10 minutes, and (c) then an insulating layer is applied thereon. The present invention also relates to a method for producing a thick film electric component on a hybrid circuit substrate, comprising treating the insulator layer within the range described in the above (b). It is essential that the oxygen concentration in the burnout be 40% or more, but preferably 60% or more.
Most preferably, it is at least 75%. In firing,
If the object is not held at a temperature of 850 ° C. or higher for 10 minutes, the leakage current increases. In the present invention, the insulator layer (dielectric layer) is preferably applied twice after firing the conductor. The thickness of the insulator layer is 5
Since about 0 μm is required, coating is performed twice or more. After the application of the insulator layer, the insulator layer is fired within the range of firing conditions. That is, in firing the insulator layer, the oxygen concentration in the burnout is 40% or more, and in firing, the object is held at a temperature of 850 ° C. or more for 10 minutes or more. EXAMPLES Examples and Comparative Examples Materials used in the experiments were as follows. Substrate: 96% alumina, 1 ″ × 1 ″ or 2 ″ × 2 ″ Ag / Pd Conductor: DuPont 6134 Dielectric: DuPont 5704 Resistor: DuPont 1921 (100 ohm) DuPont 1939 (10 kohm) DuPont 1959 ( (1 Megohm) 3-1 Dielectric and Conductor For the preparation of the test sample, an Ag / Pd conductor was screen-printed on an alumina substrate (dimensions 2 ″ × 2 ″) using a semi-automatic printing machine. Fifty samples were prepared for each experiment. The substrate was left at room temperature for 5-10 minutes, and then dried in an infrared drying belt conveyor oven at 150 ° C. for 15 minutes. Next, the sample was heated in a heating zone having a length of 1 foot for 8 hours.
Calcination was performed in various atmospheres in a Lindberg 6 inch wide belt furnace. The furnace also includes an inlet and outlet purge chamber, and an atmosphere separator with a powered exhaust system between the burnout zone and the firing zone. The binder burnout compartment has a rake assembly that includes multiple alternating ports for incoming oxygen and outgoing volatiles, and the exhaust is powered by a venturi. The furnace is equipped to operate in nitrogen, air or oxygen. The main flow is regulated by a mass flow controller. Using this method, a total flow rate of 500 SCFH was reached. Dispensed as follows: inlet purge--80, outlet purge--40, burnout lake--220, separator--30, firing zone--70, and cooling zone--60. A schematic diagram of the muffle and piping of the furnace is shown in FIG. The temperature distribution in the furnace was examined using a strike thermocouple, and is shown in FIG. In FIG. 3, each temperature distribution is as follows. Temperature distribution 1: The belt speed is 3 inches / minute.
The maximum temperature is 852 ° C, and the maximum temperature zone exceeding 850 ° C is 6 minutes. Temperature distribution 2: The belt speed is 3 inches / minute.
The maximum temperature is 860 ° C, and the maximum temperature zone exceeding 850 ° C is 10 minutes. Temperature distribution 3: The belt speed is 6 inches / minute.
The maximum temperature is 870 ° C, and the maximum temperature zone exceeding 850 ° C is 10 minutes. After firing the conductor, an insulator layer was screen-printed on the conductor and dried at 150 ° C. A second insulator layer was screen printed over the first insulator layer and dried to a total thickness of about 2 mils. Next, change the conductor to Lindb
Both insulator layers were simultaneously fired in the same atmosphere as when firing at 150 ° C. in an erg furnace. The oxygen concentration distribution in the furnace was monitored using the strike pipe and the oxygen analyzer, and is shown in FIG. The two-layer printing / dried insulator layer was simultaneously fired under eight kinds of atmosphere conditions. Experiment 1 The furnace was operated using air as the atmosphere. The temperature distribution is shown as temperature distribution 1 in FIG. Experiment 2 The furnace was operated in an atmosphere doped with oxygen. Oxygen was introduced from the dopant gas inlet into the burnout and firing zones to a maximum oxygen concentration of 66%. The oxygen concentration distribution in the furnace is shown as the O 2 dopant in FIG. The temperature distribution is shown as temperature distribution 1 in FIG. Experiment 3 The furnace was operated with oxygen doped nitrogen up to an oxygen concentration of 83%. Oxygen was introduced only from the dopant gas inlet to the burnout zone. The oxygen concentration distribution in the furnace is shown as O 2 dopant + N 2 cooling in FIG. The temperature distribution is shown as temperature distribution 1 in FIG. Experiment 4 The furnace was operated with oxygen as atmosphere and the inlet and outlet areas were purged with air. The oxygen concentration distribution in the furnace is shown as the O 2 atmosphere in FIG. The maximum oxygen concentration is 90%, and the temperature distribution is shown as temperature distribution 1 in FIG. Experiment 5 The furnace was operated in an air atmosphere. The temperature distribution is shown as temperature distribution 2 in FIG. Experiment 6 The furnace was operated in an oxygen atmosphere and the inlet and outlet areas were purged with air. The oxygen temperature distribution in the furnace is shown as the O 2 atmosphere in FIG. The maximum oxygen concentration is 90%, and the temperature distribution is shown as temperature distribution 2 in FIG. Experiment 7 The furnace was operated in an air atmosphere. The temperature distribution is shown as temperature distribution 3 in FIG. Experiment 8 The furnace was operated in an air atmosphere and oxygen was introduced only from the dopant gas inlet into the burnout zone. The oxygen concentration distribution in the furnace is shown as O 2 dopant + air cooling in FIG. The maximum oxygen concentration is 75%, and the temperature distribution is shown as temperature distribution 3 in FIG. 3-2 Resistor To prepare a test sample, a semi-automatic printing machine was used to deposit Ag / P on an alumina substrate (dimension 1 ″ × 1 ″ or 2 ″ × 2 ″).
The d conductor was screen printed. Ten samples were prepared for each experiment. Next, these substrates were dried in an infrared drying belt conveyor oven, and Lindb described in Section 3-1 was used.
Fired in an erg furnace. By setting the temperatures of the individual zones, an in-furnace temperature distribution suitable for the generally favorable operation of heating, holding and cooling was obtained. FIG. 5 shows the temperature distribution. The maximum temperature is 870 ° C, and the time exceeding 850 ° C is 1
0 minutes. This temperature distribution was employed during the resistor experiment. After preparation of the conductor, the resistor is screen-printed,
It was dried and fired in the same atmosphere as when the conductor was fired in the Lindberg furnace. The resistor sample was fired under five types of atmosphere conditions. FIG. 6 shows the oxygen concentration distribution in the furnace. Experiment 9 The furnace was operated using an air atmosphere. Experiment 10 The furnace was operated in a nitrogen atmosphere and oxygen was introduced only from the dopant gas inlet to the burnout zone. The oxygen concentration distribution in the furnace is shown as O 2 dopant + N 2 cooling in FIG. The maximum oxygen concentration was 83%. Experiment 11 The furnace was operated in a nitrogen atmosphere. Experiment 12 The furnace was operated in an air atmosphere and oxygen was introduced only from the dopant gas inlet to the burnout zone. The oxygen concentration distribution in the furnace is shown as O 2 dopant + air cooling in FIG. The maximum oxygen concentration was 75%. Experiment 13 The furnace was operated with oxygen, but the inlet and outlet compartments were
Purged with air. The oxygen concentration distribution in the furnace is shown as the O 2 atmosphere in FIG. The maximum oxygen concentration was 90%. Test 4-1 Conductor To prepare a test sample, a conductor for an adhesion test was screen-printed on a dielectric. The substrate was then dried in an infrared drying belt conveyor oven at 150 ° C. for 15 minutes. In addition, the samples were fired in the same eight atmospheres as when firing the two-layer print / dry insulator layer simultaneously in Experiments 1-8. The adhesive force , expressed as tensile force in kg, is 63 Sn
By immersion soldering in a / 37Pb solder alloy, 8
Measured by pulling a 20 gauge copper wire soldered to a 0x80 mil pad. Table 1 shows the test results. [Table 1] 4-2. Tests were performed on measurements of important functional properties that may be affected by the dielectric atmosphere, namely leakage current, dielectric constant and breakdown voltage. A surface conductor was screen printed on the dielectric for relative permittivity and breakdown voltage tests. Next, the test sample was dried and fired under the same atmosphere conditions as when the dielectric was fired simultaneously. Leakage current : Ag / Pd on the test sample was used for one electrode, and platinum foil was used for the other electrode.
The leakage current was measured using an electrolytic cell immersed in an aCl solution. Leakage current was measured by applying a potential of 10 volts between the electrodes. The test method is shown in FIG. Dielectric constant K Hewlett Packard type 4192A LCR
The relative dielectric constant K was measured using a meter. All measurements of capacitance were performed at room temperature and at a frequency of 10 KHz. The relative permittivity was calculated using the following equation. K = (0.95 CT) / (EA) where C = measured capacitance (Farad) T = dielectric thickness (inches) E = dielectric constant of free space, 2.249 × 10 Farad / inch a = measured DC breakdown voltage using 4045 type hypot tester correlation coefficient breakdown voltage the Associated Research of surface area 0.95 = edge effect of the capacitor plates.
Next, the sample was immersed in silicone oil to suppress arcing at the time of destruction. The voltage was increased at a rate of about 100 volts / second until failure occurred. 4-3 Resistor A test for measuring the resistivity and TCR of the resistor was performed. The resistance is measured using a Keithley multimeter in an environmental chamber at temperatures of −55, 25 and 125 ° C. and using these values, the coefficient of change C
V, HTCR (high temperature TCR) and CTCR (low temperature TC)
R) was calculated. 5. Test results of adhesion test results and Discussion 5-1 conductor Ag / Pd conductors are shown in Table 1. Kg
Adhesive force, expressed in units of tensile force, was measured by pulling a wire soldered by immersion soldering. Under the conditions of temperature distributions 2 and 3, the adhesion was slightly improved. The highest temperature zones of temperature distributions 2 and 3 (> 850 ° C.) are longer than temperature distribution 1. The results of experiments 5 to 8 show that adhesion is not related to oxygen concentration. 5-2 Dielectric Table 2 shows the test results of the two-layer adhered insulator (derivative) layer. [Table 2] Experiments 6 and 8 show significantly better leakage current values.
Low leakage current indicates good airtightness, a desirable feature. Experiment 5 is a 68 minute cycle in an air atmosphere. Experiment 6 is a 68 minute cycle in an oxygen atmosphere.
The leakage current value of 17 μA / cm 2 in Experiment 6 was 58 in Experiment 5
Much better than μA / cm 2 . Experiment 7 is a 34 minute cycle in an air atmosphere. Experiment 8 are introduced and 34 minute cycle to burnout zone of O 2 dopant. In both experiments, the highest temperature zone (> 850 ° C.) was 10 minutes. In Experiment 8, the leakage current value was 5.8 μA /
cm 2 , surprisingly improved. These results show that oxygen is effective for air fired silver / palladium dielectrics. 5-3 Resistors Tables 3 to 5 compare the average values of resistivity and TCR obtained under various atmospheric conditions. [Table 3] [Table 4] [Table 5] There is a clear trend in the data as a function of atmosphere composition. The value for air atmosphere were all better than the case where the introduction / N 2 cooling or N 2 atmosphere to burn out the O 2. In the case of introducing O 2 into the burnout / air cooling or in a O 2 atmosphere, the resistivity and the TCR value of the resistor processed in the O 2 atmosphere are close to those of the resistor processed in the air atmosphere. However, compared to the air atmosphere,
No favorable effect was observed for the resistor under these conditions. The resistor DuPont 1921 (107
Ohms) air introduction / air cooling to burnout of O 2, and in the case of an atmosphere of O 2 values of resistivity of less than 10% of the design value is obtained. However, the CV value was best in an air atmosphere. Except for the N 2 atmosphere, the HTCR value was less than 50 under these atmosphere conditions. In the case of CTCR, only the value in the case of the air atmosphere was less than 50. The resistor DuPont 1934 (10.
(4 kOhm) The resistivity in the O 2 atmosphere was close to the value in the air atmosphere, but lower than in the atmosphere of O 2 introduction to burnout / air cooling. Introducing O 2 into burnout / air cooling or C processed in O 2 atmosphere
The V value was better than the value obtained when processing was performed in an air atmosphere. Both TCR values are smallest in an air atmosphere. The resistor DuPont 1959 (1.0
The resistivity values in an air atmosphere ( 2 megohms) were closer to the design values than those made under other atmosphere conditions. Both TCR value when introducing / air cooling of O 2 to burnout was close to the value of having a CV value close to the value in the case of an air atmosphere, also capable generally acceptable.

【図面の簡単な説明】 【図1】炉内マッフルおよび雰囲気配管略図。 【図2】試験用気密電解槽略図。 【図3】温度分布を示すグラフ。 【図4】酸素濃度分布を示すグラフ。 【図5】温度分布を示すグラフ。 【図6】酸素濃度分布を示すグラフ。[Brief description of the drawings] FIG. 1 is a schematic diagram of a muffle and an atmosphere pipe in a furnace. FIG. 2 is a schematic diagram of a test airtight electrolytic cell. FIG. 3 is a graph showing a temperature distribution. FIG. 4 is a graph showing an oxygen concentration distribution. FIG. 5 is a graph showing a temperature distribution. FIG. 6 is a graph showing an oxygen concentration distribution.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 茂樹 大阪府堺市大仙中町2−13−309 (72)発明者 マーク・ジェイ・カーシュナー アメリカ合衆国ニュージャージー州 07960,モリスタウン,フェアマウン ト・アベニュー 26 (72)発明者 ルドルフ・ウルフ アメリカ合衆国ニュージャージー州 07060,ノース・プレインフィールド, ハーリー・アベニュー 11 (72)発明者 サティシュ・エス・タムハンカー アメリカ合衆国ニュージャージー州 07076,スコッチ・プレインズ,アルゴ ンクイン・ドライブ 2011 (56)参考文献 特開 昭60−3149(JP,A) 特開 平2−126700(JP,A) 特開 平1−235291(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/10 - 3/38 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shigeki Hayashi 2-13-309, Daisennakacho, Sakai City, Osaka (72) Inventor Mark Jay Kirshner, New Jersey, USA 07960, Morristown, Fairmount Avenue 26 ( 72) Inventor Rudolf Wolf, New Jersey, USA 07060, North Plainfield, Harley Avenue 11 (72) Inventor Satish es Tamhanker, New Jersey, USA 07076, Scotch Plains, Argonquin Drive 2011 (56) References JP-A-60-3149 (JP, A) JP-A-2-126700 (JP, A) JP-A-1-235291 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H05K 3/10-3/38

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 (a)基体上にAg/Pd導体ペースト
を塗布すること (b)そのペーストの焼成はベルト炉で行なわれ、その
焼成のバーンアウト区域では酸素を導入してその区域の
酸素濃度を40%以上に保ち、その焼成においてはその
被処理物は850℃以上の温度で少なくとも10分間保
持され、そして (c)次いでその上に絶縁体層を塗布して上記(b)に
記載した条件の範囲内でその絶縁体層を処理することを
含むハイブリッド回路基体上での厚フィルム電気部品の
製造方法。
(57) [Claim 1] (a) applying an Ag / Pd conductor paste on a substrate (b) baking of the paste is performed in a belt furnace, and in a burnout area of the baking, Oxygen is introduced to keep the oxygen concentration in the area above 40%, in the firing the object is kept at a temperature above 850 ° C. for at least 10 minutes, and (c) then an insulating layer is placed thereon. A method of manufacturing a thick film electrical component on a hybrid circuit substrate, comprising applying and treating the insulator layer within the conditions described in (b) above.
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