JP3633028B2 - 厚膜印刷基板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、セラミック基板上に厚膜導体と厚膜抵抗体とを印刷形成した厚膜印刷基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、厚膜印刷基板は、セラミック基板上に厚膜導体を焼成によってスクリーン印刷し、その上に、回路に必要な複数のシート抵抗を個別に印刷し、一括して焼成することによって形成される。その際、図１０に示すように、厚膜抵抗体３と厚膜導体２とは、厚膜導体２上に厚膜抵抗体３が適当量重なるように配置される。なお、図１０において（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【０００３】
ここで、厚膜導体２をＣｕ系材料とした場合、厚膜抵抗体３は、シート抵抗値が１０Ω／□〜１０ｋΩ／□となるＬａＢ６ 系（ほう化ランタン系）の抵抗体ペーストが用いられる。このＬａＢ６ 系の抵抗体ペーストにより形成した厚膜抵抗体３をＬａＢ６ 抵抗体と以下称する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような厚膜印刷基板において、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が１０Ω／□〜５０Ω／□と小さい時、厚膜導体２が抵抗値異常となり製造上の歩留りの低下や抵抗体の信頼性の低下を引き起こす。
また、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が５ｋΩ／□〜１０ｋΩ／□と大きい時にも同じく抵抗値が著しく増加し抵抗値異常となることがあった。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みたもので、厚膜印刷基板において厚膜抵抗体の抵抗値を適正に保つことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
図１２に、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値を１０Ω／□、５０Ω／□、１００Ω／□と変化させたものについて、２０個のサンプルの平均の抵抗値を調べた結果を示す。縦軸は、その平均の抵抗値を示しており、１ｍｍ×１ｍｍの大きさでの焼成後の抵抗値である。なお、後述する図３、図５、図８、図１３に示すグラフも、この図１２と同様にして調べたものである。
【０００７】
図１２に示すように、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値を１０Ω／□、５０Ωとした場合には、設計値から大きく抵抗値が増加している。
また、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値を、図１３に示すように、１ｋΩ／□、５ｋΩ／□、１０ｋΩ／□と変化させたものについても検討した。この図から分かるように、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値を５ｋΩ／□、１０ｋΩ／□とした場合には、抵抗値が設計値から大きく増加している。
【０００８】
本発明者等は、上記の点について種々考察したところ、上記のような抵抗値異常が生じている原因として、図１１のように厚膜導体２に亀裂（クラック）２ａが生じて断線を起こすこと、及び図１４のように厚膜導体に含まれるガラス中の成分と厚膜抵抗体中の成分とが反応することによるとの結論を得た。すなわち、ＬａＢ6 抵抗体３の抵抗値が低い場合（少なくとも５０Ω以下の場合）には、厚膜導体２中の成分と抵抗体中のＬａＢ6 が反応し、厚膜導体２が変質する。これは、抵抗体の端部下で強く現れ、厚膜導体２に断線を引き起こす。
【０００９】
また、ＬａＢ６ 抵抗体３の抵抗値が大きい場合（少なくとも５ｋΩ／□以上の場合）には、厚膜導体２中の成分とＬａＢ６ とが反応して、図１４に示すように、ＬａＢ６ 抵抗体３側にガラス化した抵抗体層３ａが形成され、このガラス化した抵抗体層３ａの抵抗値が大きいため、抵抗値異常が生じる。
本発明は、上記した検討に基づき、抵抗値異常が厚膜導体と厚膜抵抗体との反応によって生じることに着目し、厚膜導体と厚膜抵抗体との間に、厚膜抵抗体の焼成形成時に厚膜導体と厚膜抵抗体とが反応するのを阻止する中間層を設けたことを特徴としている。
【００１０】
従って、厚膜導体と厚膜抵抗体との間に中間層を設けることによって、厚膜抵抗体の焼成形成時に厚膜導体と厚膜抵抗体とが反応するのが阻止され、その反応によって生じるクラックの発生、あるいはガラス化した抵抗体層の形成が抑制され、厚膜抵抗体の抵抗値を適正なものに維持することができる。
なお、中間層としては、厚膜導体及び厚膜抵抗体と反応しない抵抗体又は導体を用いることができる。
【００１１】
また、本発明は、シート抵抗値が５０Ω／□以下のほう化ランタン系の抵抗体に対し、厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体との間に、シート抵抗値が１００Ω／□以上のほう化ランタン系の抵抗体中間層を設けたことを特徴としている。
ほう化ランタン系の抵抗体のシート抵抗値が５０Ω／□以下の場合には、図１２に示すように抵抗値が増大するが、シート抵抗値が１００Ω／□以上のほう化ランタン系の抵抗体中間層を介在させることにより、後述する図３、図５の結果に示すように抵抗値の増大を防ぐことができる。
【００１２】
これは、ほう化ランタン系の抵抗体のシート抵抗値が５０Ω／□以下の場合には、抵抗体中にＬａＢ６ が過剰にあるため、厚膜導体中の成分とＬａＢ６ が反応しやすくなるが、シート抵抗値が１００Ω／□以上のほう化ランタン系の抵抗体では、その中のＬａＢ６ が適量であるため、厚膜導体中の成分とＬａＢ６ との反応が生じにくくなるからである。
【００１３】
また、本発明は、ほう化ランタン系の抵抗体の端部と厚膜導体との間に、ほう化ランタン系の抵抗体中間層が形成され、厚膜抵抗体の端部以外の領域においてほう化ランタン系の抵抗体と厚膜導体とが直接接触していることを特徴としている。
このように厚膜抵抗体の端部以外の領域において、ほう化ランタン系の抵抗体と厚膜導体とを直接接触させるように構成することにより、ほう化ランタン系の抵抗体中間層を介在させたことによる抵抗値の増大を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明は、シート抵抗値が５ｋΩ／□以上のほう化ランタン系の抵抗体に対し、厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体との間に、シート抵抗値が１ｋΩ／□以下のほう化ランタン系の抵抗体層を設けたことを特徴としている。
ほう化ランタン系の抵抗体のシート抵抗値が５ｋΩ／□以上の場合には、図１３に示すように抵抗値が増大するが、シート抵抗値が１ｋΩ／□以下のほう化ランタン系の抵抗体中間層を介在させることにより、ガラス化抵抗体層の形成が抑制され、後述する図８の結果に示すように抵抗値の増大を防ぐことができる。なお、この図８において抵抗体にはシート抵抗値として１０ｋΩ／□を用いた。
【００１５】
これは、ほう化ランタン系の抵抗体のシート抵抗値が５ｋΩ／□以上の場合には、その中のＬａＢ６ は少なく、厚膜導体中のガラス中の成分とＬａＢ６ とが反応すると、ＬａＢ６ が非常に少なくなり、抵抗値が増大するのに対し、１ｋΩ以下のほう化ランタン系の抵抗体ではＬａＢ６ が減少してもその影響が少ないため、抵抗値の増加が防止されるからである。
【００１６】
また、本発明は、厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体とはオーバーラップしない状態でセラミック基板上に形成され、ほう化ランタン系の抵抗体中間層は、厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体のそれぞれに電気的接続のための重なり部をもって形成されていることを特徴としている。
このように厚膜導体、抵抗体及び中間層の全てが重なり合うことを無くすことにより、表面の凹凸段差を通常の基板と同等にすることができる。
【００１７】
さらに、本発明は、厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体との間に、シート抵抗値が１００Ω／□以上１ｋΩ／□以下のほう化ランタン系の抵抗体中間層を設けたことを特徴している。
ほう化ランタン系の抵抗体中間層のシート抵抗値を１００Ω／□以上１ｋΩ／□以下にすることにより、その上に形成されるほう化ランタン系の抵抗体の抵抗値がどのようなものであっても、ほう化ランタン系の抵抗体の抵抗値を適正なものに維持することができる。
【００１８】
また、本発明に係る厚膜印刷基板の製造方法においては、抵抗体ペーストを印刷する前に、その抵抗体ペーストの焼成により抵抗体ペーストと焼成された導体とが反応するのを阻止する中間層を介在させたことを特徴としている。
このような製造方法を用いることにより、請求項１に記載と同様、厚膜抵抗体の抵抗値を適正なものに維持することができる。
【００１９】
また、本発明は、抵抗体ペーストを印刷する工程において、抵抗体ペーストと同じ材料の抵抗体ペーストで、焼成された導体と抵抗体ペーストとの間に、その抵抗体ペーストの焼成により導体と抵抗体ペーストとが反応するのを阻止する中間層をも印刷するものであることを特徴としている。
このように、中間層を、厚膜抵抗体を形成するための抵抗体ペーストと同じ材料で形成することにより、中間層形成のための製造工程を簡略化することができる。
【００２０】
【実施例】
以下本発明を図に示す実施例について説明する。
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【００２１】
この第１実施例は、シート抵抗値が小さい厚膜抵抗体を用いた場合の実施例である。図１において、セラミック基板１上にＣｕ系の厚膜導体２が形成され、厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３との間に、それぞれに電気的接続のための重なり部をもつ中間層４が形成されている。
この中間層４の材料としては、厚膜導体２及びＬａＢ６ 抵抗体３と反応しない抵抗体又は導体を用いることができる。しかし、セラミック基板１に印刷されるＬａＢ６ 抵抗体３と同じ材料で中間層４を形成するのが製造上好ましい。すなわち、セラミック基板１上には種々の抵抗値のＬａＢ６ 抵抗体３が個別に印刷形成されるので、中間層４をそのうちの１つのＬａＢ６ 抵抗体とすれば、他のＬａＢ６ 抵抗体と同じようにして形成することができ、印刷回数及び焼成回数を増加することなく中間層４を形成することができるという効果を有する。
【００２２】
以下、中間層４としてＬａＢ６ 抵抗体を用い、それをＬａＢ６ 中間抵抗体４と称して説明する。
図２に、図１に示す厚膜印刷基板の概略製造工程を示す。
まず、セラミック基板１上にＣｕ系の厚膜導体を印刷し乾燥させ（ステップ１０１）、その後、導体を９００℃で焼成する（ステップ１０２）。その上にＬａＢ６ 系の抵抗体ペーストを印刷し乾燥させる。この抵抗体の印刷・乾燥は、ＬａＢ６ 中間抵抗体を含み必要なシート抵抗分繰り返し行う（ステップ１０３）。その後、一括して抵抗体を焼成する（ステップ１０４）。従って、中間層としてＬａＢ６ 抵抗体を用いれば、他のＬａＢ６ 抵抗体の形成と同時に製造することができる。
【００２３】
図３に、ＬａＢ６ 抵抗体３としてシート抵抗値が１０Ω／□のものを用い、中間層４の無いものとＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□、１ｋΩ／□、１０ｋΩ／□としたものそれぞれについて検討を行った結果を示す。
この図に示すように、中間層４の無いものでは、平均の抵抗値が１０Ωから大きく増加しているが、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□、１ｋΩ／□とした場合には、安定した所望の抵抗値を得ることができた。しかし、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１０ｋΩ／□とした場合には、抵抗値が増加した。
【００２４】
これは、図１のように厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３の接合部全体にＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成すると、中間抵抗体４の抵抗値の影響がでるためである。従って、図１のように構成した場合には、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値は、１００Ω／□〜１ｋΩ／□とする必要がある。
（第２実施例）
この第２実施例は、上述したＬａＢ６ 中間抵抗体４の抵抗値の影響をなくすように構成したものである。
【００２５】
厚膜導体２に発生するクラックは、抵抗体中の成分との反応によってＬａＢ６ 抵抗体３の端部下に発生する。この点に着目して、この第２実施例では、図４に示すように、ＬａＢ６ 抵抗体３の端部と厚膜導体２との間にのみＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成している。この場合、ＬａＢ６ 中間抵抗体４の形成されていない部分においてはＬａＢ６ 抵抗体３と厚膜導体２とが直接接触するため、抵抗値は変化しない。なお、図４（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【００２６】
図５に、そのように構成した場合の実験結果を示す。ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□、１ＫΩ／□、１０ＫΩ／□のいずれにしても安定した所望の抵抗値を得ることができた。
上述した第１、第２実施例における図３、図５の実験結果から分かるように、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が小さい場合には、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□以上とすることによりクラックの発生を防止することができる。
【００２７】
これは、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値が５０Ω／□以下の場合には、ＬａＢ６ 中間抵抗体４中にＬａＢ６ が過剰にあることになり、厚膜導体２に含まれる成分とＬａＢ６ とが反応しやすくなるのに対し、シート抵抗値が１００Ω／□以上であればＬａＢ６ 中間抵抗体４中のＬａＢ６ が適量になり、厚膜導体２に含まれるガラス中の成分とＬａＢ６ との反応が生じにくくなるからである。
（第３実施例）
図６に、上記第２実施例を変形させた例を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。この実施例は、厚膜導体２がセラミック基板１上に平行に形成されている時に、２つの厚膜導体２を覆うようにしてＬａＢ６ 抵抗体３を形成し、厚膜導体２上でＬａＢ６ 抵抗体３の端部が存在する領域のみにＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成している。
【００２８】
このように構成することによって、第２実施例と同様、抵抗値変動を防止することができるとともに、ＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成したことによる抵抗体長手方向（図の左右方向）のサイズを小さくすることができる。
すなわち、第２実施例のように厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３の間にＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成した場合には、図７に示すような形状になるが、この場合、Ｌ１ 〜Ｌ４ の重なり部が必要となる。これは、厚膜印刷基板の製造において、印刷ずれ等を考慮する必要があるからである。Ｌ１ 〜Ｌ４ としては、それぞれ例えば０．２ｍｍ程度である。これに対し、図６のように、厚膜導体２を覆うようにＬａＢ６ 抵抗体３を形成した場合には、厚膜導体２の配線方向にＬａＢ６ 中間抵抗体４が部分的に形成され、抵抗体長手方向においては厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３が並ぶのみとなるので、ＬａＢ６ 中間抵抗体４を設けたことによる重なり部が不要となり、その分サイズを小さくすることができる。
（第４実施例）
この第４実施例は、シート抵抗値が大きい（５ｋ／□〜１０ｋΩ／□程度）ＬａＢ６ 抵抗体３を用いた場合の実施例である。構成は図１に示すものと同じである。
【００２９】
ＬａＢ６ 抵抗体３としてシート抵抗値１０ｋΩ／□のものを用い、中間層４の無いものとＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□及び１ｋΩ／□としたものそれぞれについて、平均の抵抗値を調べた結果を図８に示す。
中間層４の無いものでは、抵抗値が著しく大きくなるが、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□、１ｋΩ／□とした場合には、いずれも安定した所望の抵抗値を得ている。
【００３０】
従って、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が大きい場合には、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１ｋΩ／□以下とすることにより抵抗値の増加を防ぐことができる。
これは、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を大きくすると、ＬａＢ６ 中間抵抗体４中のＬａＢ６ は少なくなり、厚膜導体２に含まれる成分とＬａＢ６ とが反応してＬａＢ６ が一層少なくなり、抵抗値が増大するからである。従って、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１ｋΩ／□以下とすれば、ＬａＢ６ 中間抵抗体４中のＬａＢ６ の減少の影響がそれほどなく、抵抗値の増大を抑制することができる。
（第５実施例）
ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が大きい場合には、厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３の接合部全体にＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成してもそれによる抵抗値変動への影響は少ない。このため、図１に示すような構成としてもよいが、その場合には、ＬａＢ６ 中間抵抗体４を設けた分だけ表面の凹凸段差が大きくなる。
【００３１】
そこで、この実施例においては、図９に示すように、厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３とがオーバラップしないように構成し、その間にＬａＢ６ 中間抵抗体４を介在させるようにしている。このように構成したことにより、表面の凹凸段差を小さくすることができる。なお、図９（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【００３２】
上記した実施例によれば、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が小さい場合にはＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□以上とし、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が大きい場合にはＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１ｋΩ／□以下とした。従って、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□〜１ｋΩ／□とすれば、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値がどのようなものであっても、クラックの発生あるいはガラス化抵抗体層の形成による抵抗値の異常を防ぐことができる。
（第６実施例）
この第６実施例は、第１実施例あるいは第２実施例を変形させたもので、ＬａＢ６ 抵抗体３の横方向の４つの端部と厚膜導体２間に、ＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成し、ＬａＢ６ 抵抗体３の縦方向の端部を厚膜導体２と直接接触するようにしている。
【００３３】
この実施例では、ＬａＢ６ 抵抗体３の横方向に電流を流すようにしたものであるため、ＬａＢ６ 抵抗体３の縦方向の端部下の厚膜導体２中にクラックが発生したとしても、ＬａＢ６ 抵抗体３に流れる電流には影響せず、従って抵抗値の異常を防ぐことができる。
なお、上記いずれの実施例においても厚膜導体２としてＣｕ系の材料を用いるものを示したが、Ａｇ系の材料を用いてもよく、また厚膜抵抗４においてもＬａＢ６ 抵抗体に限らずＲｕＯ２ （酸化ルテニウム）を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る厚膜印刷基板の製造工程を示す図である。
【図３】図１に示す構成に対し、中間層の無いものとＬａＢ６ 中間抵抗体のシート抵抗値を１００Ω／□、１ｋΩ／□、１０ｋΩ／□としたものそれぞれについて平均の抵抗値を調べた結果を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【図５】図４に示す構成に対し、中間層の無いものとＬａＢ６ 中間抵抗体のシート抵抗値を１００Ω／□、１ｋΩ／□、１０ｋΩ／□としたものそれぞれについて平均の抵抗値を調べた結果を示す図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【図７】図６に示す構成のものがサイズ的に小さくなることを比較説明するための図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る厚膜印刷基板の構成において、中間層の無いものとＬａＢ６ 中間抵抗体のシート抵抗値を１００Ω／□及び１ｋΩ／□としたものそれぞれについて平均の抵抗値を調べた結果を示す図である。
【図９】本発明の第５実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【図１０】従来の厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【図１１】ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が小さい時に厚膜導体２にクラックが生じて断線が生じることを示す説明図である。
【図１２】ＬａＢ６ 抵抗体のシート抵抗値を１０Ω／□、５０Ω／□、１００Ω／□と変化させた場合に抵抗値が増大していることを示す図である。
【図１３】ＬａＢ６ 抵抗体のシート抵抗値を１ｋΩ／□、５ｋΩ／□、１０ｋΩ／□と変化させたに抵抗値が増大していることを示す図である。
【図１４】ＬａＢ６ 抵抗体の抵抗値が大きい場合にＬａＢ６ 抵抗体３側にガラス化した抵抗体層が形成されることを示す図である。
【図１５】本発明の第６実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…セラミック基板、２…厚膜導体、３…ＬａＢ６ 抵抗体、
４…ＬａＢ６ 中間抵抗体。
【産業上の利用分野】
本発明は、セラミック基板上に厚膜導体と厚膜抵抗体とを印刷形成した厚膜印刷基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、厚膜印刷基板は、セラミック基板上に厚膜導体を焼成によってスクリーン印刷し、その上に、回路に必要な複数のシート抵抗を個別に印刷し、一括して焼成することによって形成される。その際、図１０に示すように、厚膜抵抗体３と厚膜導体２とは、厚膜導体２上に厚膜抵抗体３が適当量重なるように配置される。なお、図１０において（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【０００３】
ここで、厚膜導体２をＣｕ系材料とした場合、厚膜抵抗体３は、シート抵抗値が１０Ω／□〜１０ｋΩ／□となるＬａＢ６ 系（ほう化ランタン系）の抵抗体ペーストが用いられる。このＬａＢ６ 系の抵抗体ペーストにより形成した厚膜抵抗体３をＬａＢ６ 抵抗体と以下称する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような厚膜印刷基板において、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が１０Ω／□〜５０Ω／□と小さい時、厚膜導体２が抵抗値異常となり製造上の歩留りの低下や抵抗体の信頼性の低下を引き起こす。
また、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が５ｋΩ／□〜１０ｋΩ／□と大きい時にも同じく抵抗値が著しく増加し抵抗値異常となることがあった。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みたもので、厚膜印刷基板において厚膜抵抗体の抵抗値を適正に保つことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
図１２に、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値を１０Ω／□、５０Ω／□、１００Ω／□と変化させたものについて、２０個のサンプルの平均の抵抗値を調べた結果を示す。縦軸は、その平均の抵抗値を示しており、１ｍｍ×１ｍｍの大きさでの焼成後の抵抗値である。なお、後述する図３、図５、図８、図１３に示すグラフも、この図１２と同様にして調べたものである。
【０００７】
図１２に示すように、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値を１０Ω／□、５０Ωとした場合には、設計値から大きく抵抗値が増加している。
また、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値を、図１３に示すように、１ｋΩ／□、５ｋΩ／□、１０ｋΩ／□と変化させたものについても検討した。この図から分かるように、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値を５ｋΩ／□、１０ｋΩ／□とした場合には、抵抗値が設計値から大きく増加している。
【０００８】
本発明者等は、上記の点について種々考察したところ、上記のような抵抗値異常が生じている原因として、図１１のように厚膜導体２に亀裂（クラック）２ａが生じて断線を起こすこと、及び図１４のように厚膜導体に含まれるガラス中の成分と厚膜抵抗体中の成分とが反応することによるとの結論を得た。すなわち、ＬａＢ6 抵抗体３の抵抗値が低い場合（少なくとも５０Ω以下の場合）には、厚膜導体２中の成分と抵抗体中のＬａＢ6 が反応し、厚膜導体２が変質する。これは、抵抗体の端部下で強く現れ、厚膜導体２に断線を引き起こす。
【０００９】
また、ＬａＢ６ 抵抗体３の抵抗値が大きい場合（少なくとも５ｋΩ／□以上の場合）には、厚膜導体２中の成分とＬａＢ６ とが反応して、図１４に示すように、ＬａＢ６ 抵抗体３側にガラス化した抵抗体層３ａが形成され、このガラス化した抵抗体層３ａの抵抗値が大きいため、抵抗値異常が生じる。
本発明は、上記した検討に基づき、抵抗値異常が厚膜導体と厚膜抵抗体との反応によって生じることに着目し、厚膜導体と厚膜抵抗体との間に、厚膜抵抗体の焼成形成時に厚膜導体と厚膜抵抗体とが反応するのを阻止する中間層を設けたことを特徴としている。
【００１０】
従って、厚膜導体と厚膜抵抗体との間に中間層を設けることによって、厚膜抵抗体の焼成形成時に厚膜導体と厚膜抵抗体とが反応するのが阻止され、その反応によって生じるクラックの発生、あるいはガラス化した抵抗体層の形成が抑制され、厚膜抵抗体の抵抗値を適正なものに維持することができる。
なお、中間層としては、厚膜導体及び厚膜抵抗体と反応しない抵抗体又は導体を用いることができる。
【００１１】
また、本発明は、シート抵抗値が５０Ω／□以下のほう化ランタン系の抵抗体に対し、厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体との間に、シート抵抗値が１００Ω／□以上のほう化ランタン系の抵抗体中間層を設けたことを特徴としている。
ほう化ランタン系の抵抗体のシート抵抗値が５０Ω／□以下の場合には、図１２に示すように抵抗値が増大するが、シート抵抗値が１００Ω／□以上のほう化ランタン系の抵抗体中間層を介在させることにより、後述する図３、図５の結果に示すように抵抗値の増大を防ぐことができる。
【００１２】
これは、ほう化ランタン系の抵抗体のシート抵抗値が５０Ω／□以下の場合には、抵抗体中にＬａＢ６ が過剰にあるため、厚膜導体中の成分とＬａＢ６ が反応しやすくなるが、シート抵抗値が１００Ω／□以上のほう化ランタン系の抵抗体では、その中のＬａＢ６ が適量であるため、厚膜導体中の成分とＬａＢ６ との反応が生じにくくなるからである。
【００１３】
また、本発明は、ほう化ランタン系の抵抗体の端部と厚膜導体との間に、ほう化ランタン系の抵抗体中間層が形成され、厚膜抵抗体の端部以外の領域においてほう化ランタン系の抵抗体と厚膜導体とが直接接触していることを特徴としている。
このように厚膜抵抗体の端部以外の領域において、ほう化ランタン系の抵抗体と厚膜導体とを直接接触させるように構成することにより、ほう化ランタン系の抵抗体中間層を介在させたことによる抵抗値の増大を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明は、シート抵抗値が５ｋΩ／□以上のほう化ランタン系の抵抗体に対し、厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体との間に、シート抵抗値が１ｋΩ／□以下のほう化ランタン系の抵抗体層を設けたことを特徴としている。
ほう化ランタン系の抵抗体のシート抵抗値が５ｋΩ／□以上の場合には、図１３に示すように抵抗値が増大するが、シート抵抗値が１ｋΩ／□以下のほう化ランタン系の抵抗体中間層を介在させることにより、ガラス化抵抗体層の形成が抑制され、後述する図８の結果に示すように抵抗値の増大を防ぐことができる。なお、この図８において抵抗体にはシート抵抗値として１０ｋΩ／□を用いた。
【００１５】
これは、ほう化ランタン系の抵抗体のシート抵抗値が５ｋΩ／□以上の場合には、その中のＬａＢ６ は少なく、厚膜導体中のガラス中の成分とＬａＢ６ とが反応すると、ＬａＢ６ が非常に少なくなり、抵抗値が増大するのに対し、１ｋΩ以下のほう化ランタン系の抵抗体ではＬａＢ６ が減少してもその影響が少ないため、抵抗値の増加が防止されるからである。
【００１６】
また、本発明は、厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体とはオーバーラップしない状態でセラミック基板上に形成され、ほう化ランタン系の抵抗体中間層は、厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体のそれぞれに電気的接続のための重なり部をもって形成されていることを特徴としている。
このように厚膜導体、抵抗体及び中間層の全てが重なり合うことを無くすことにより、表面の凹凸段差を通常の基板と同等にすることができる。
【００１７】
さらに、本発明は、厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体との間に、シート抵抗値が１００Ω／□以上１ｋΩ／□以下のほう化ランタン系の抵抗体中間層を設けたことを特徴している。
ほう化ランタン系の抵抗体中間層のシート抵抗値を１００Ω／□以上１ｋΩ／□以下にすることにより、その上に形成されるほう化ランタン系の抵抗体の抵抗値がどのようなものであっても、ほう化ランタン系の抵抗体の抵抗値を適正なものに維持することができる。
【００１８】
また、本発明に係る厚膜印刷基板の製造方法においては、抵抗体ペーストを印刷する前に、その抵抗体ペーストの焼成により抵抗体ペーストと焼成された導体とが反応するのを阻止する中間層を介在させたことを特徴としている。
このような製造方法を用いることにより、請求項１に記載と同様、厚膜抵抗体の抵抗値を適正なものに維持することができる。
【００１９】
また、本発明は、抵抗体ペーストを印刷する工程において、抵抗体ペーストと同じ材料の抵抗体ペーストで、焼成された導体と抵抗体ペーストとの間に、その抵抗体ペーストの焼成により導体と抵抗体ペーストとが反応するのを阻止する中間層をも印刷するものであることを特徴としている。
このように、中間層を、厚膜抵抗体を形成するための抵抗体ペーストと同じ材料で形成することにより、中間層形成のための製造工程を簡略化することができる。
【００２０】
【実施例】
以下本発明を図に示す実施例について説明する。
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【００２１】
この第１実施例は、シート抵抗値が小さい厚膜抵抗体を用いた場合の実施例である。図１において、セラミック基板１上にＣｕ系の厚膜導体２が形成され、厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３との間に、それぞれに電気的接続のための重なり部をもつ中間層４が形成されている。
この中間層４の材料としては、厚膜導体２及びＬａＢ６ 抵抗体３と反応しない抵抗体又は導体を用いることができる。しかし、セラミック基板１に印刷されるＬａＢ６ 抵抗体３と同じ材料で中間層４を形成するのが製造上好ましい。すなわち、セラミック基板１上には種々の抵抗値のＬａＢ６ 抵抗体３が個別に印刷形成されるので、中間層４をそのうちの１つのＬａＢ６ 抵抗体とすれば、他のＬａＢ６ 抵抗体と同じようにして形成することができ、印刷回数及び焼成回数を増加することなく中間層４を形成することができるという効果を有する。
【００２２】
以下、中間層４としてＬａＢ６ 抵抗体を用い、それをＬａＢ６ 中間抵抗体４と称して説明する。
図２に、図１に示す厚膜印刷基板の概略製造工程を示す。
まず、セラミック基板１上にＣｕ系の厚膜導体を印刷し乾燥させ（ステップ１０１）、その後、導体を９００℃で焼成する（ステップ１０２）。その上にＬａＢ６ 系の抵抗体ペーストを印刷し乾燥させる。この抵抗体の印刷・乾燥は、ＬａＢ６ 中間抵抗体を含み必要なシート抵抗分繰り返し行う（ステップ１０３）。その後、一括して抵抗体を焼成する（ステップ１０４）。従って、中間層としてＬａＢ６ 抵抗体を用いれば、他のＬａＢ６ 抵抗体の形成と同時に製造することができる。
【００２３】
図３に、ＬａＢ６ 抵抗体３としてシート抵抗値が１０Ω／□のものを用い、中間層４の無いものとＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□、１ｋΩ／□、１０ｋΩ／□としたものそれぞれについて検討を行った結果を示す。
この図に示すように、中間層４の無いものでは、平均の抵抗値が１０Ωから大きく増加しているが、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□、１ｋΩ／□とした場合には、安定した所望の抵抗値を得ることができた。しかし、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１０ｋΩ／□とした場合には、抵抗値が増加した。
【００２４】
これは、図１のように厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３の接合部全体にＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成すると、中間抵抗体４の抵抗値の影響がでるためである。従って、図１のように構成した場合には、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値は、１００Ω／□〜１ｋΩ／□とする必要がある。
（第２実施例）
この第２実施例は、上述したＬａＢ６ 中間抵抗体４の抵抗値の影響をなくすように構成したものである。
【００２５】
厚膜導体２に発生するクラックは、抵抗体中の成分との反応によってＬａＢ６ 抵抗体３の端部下に発生する。この点に着目して、この第２実施例では、図４に示すように、ＬａＢ６ 抵抗体３の端部と厚膜導体２との間にのみＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成している。この場合、ＬａＢ６ 中間抵抗体４の形成されていない部分においてはＬａＢ６ 抵抗体３と厚膜導体２とが直接接触するため、抵抗値は変化しない。なお、図４（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【００２６】
図５に、そのように構成した場合の実験結果を示す。ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□、１ＫΩ／□、１０ＫΩ／□のいずれにしても安定した所望の抵抗値を得ることができた。
上述した第１、第２実施例における図３、図５の実験結果から分かるように、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が小さい場合には、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□以上とすることによりクラックの発生を防止することができる。
【００２７】
これは、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値が５０Ω／□以下の場合には、ＬａＢ６ 中間抵抗体４中にＬａＢ６ が過剰にあることになり、厚膜導体２に含まれる成分とＬａＢ６ とが反応しやすくなるのに対し、シート抵抗値が１００Ω／□以上であればＬａＢ６ 中間抵抗体４中のＬａＢ６ が適量になり、厚膜導体２に含まれるガラス中の成分とＬａＢ６ との反応が生じにくくなるからである。
（第３実施例）
図６に、上記第２実施例を変形させた例を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。この実施例は、厚膜導体２がセラミック基板１上に平行に形成されている時に、２つの厚膜導体２を覆うようにしてＬａＢ６ 抵抗体３を形成し、厚膜導体２上でＬａＢ６ 抵抗体３の端部が存在する領域のみにＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成している。
【００２８】
このように構成することによって、第２実施例と同様、抵抗値変動を防止することができるとともに、ＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成したことによる抵抗体長手方向（図の左右方向）のサイズを小さくすることができる。
すなわち、第２実施例のように厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３の間にＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成した場合には、図７に示すような形状になるが、この場合、Ｌ１ 〜Ｌ４ の重なり部が必要となる。これは、厚膜印刷基板の製造において、印刷ずれ等を考慮する必要があるからである。Ｌ１ 〜Ｌ４ としては、それぞれ例えば０．２ｍｍ程度である。これに対し、図６のように、厚膜導体２を覆うようにＬａＢ６ 抵抗体３を形成した場合には、厚膜導体２の配線方向にＬａＢ６ 中間抵抗体４が部分的に形成され、抵抗体長手方向においては厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３が並ぶのみとなるので、ＬａＢ６ 中間抵抗体４を設けたことによる重なり部が不要となり、その分サイズを小さくすることができる。
（第４実施例）
この第４実施例は、シート抵抗値が大きい（５ｋ／□〜１０ｋΩ／□程度）ＬａＢ６ 抵抗体３を用いた場合の実施例である。構成は図１に示すものと同じである。
【００２９】
ＬａＢ６ 抵抗体３としてシート抵抗値１０ｋΩ／□のものを用い、中間層４の無いものとＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□及び１ｋΩ／□としたものそれぞれについて、平均の抵抗値を調べた結果を図８に示す。
中間層４の無いものでは、抵抗値が著しく大きくなるが、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□、１ｋΩ／□とした場合には、いずれも安定した所望の抵抗値を得ている。
【００３０】
従って、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が大きい場合には、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１ｋΩ／□以下とすることにより抵抗値の増加を防ぐことができる。
これは、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を大きくすると、ＬａＢ６ 中間抵抗体４中のＬａＢ６ は少なくなり、厚膜導体２に含まれる成分とＬａＢ６ とが反応してＬａＢ６ が一層少なくなり、抵抗値が増大するからである。従って、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１ｋΩ／□以下とすれば、ＬａＢ６ 中間抵抗体４中のＬａＢ６ の減少の影響がそれほどなく、抵抗値の増大を抑制することができる。
（第５実施例）
ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が大きい場合には、厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３の接合部全体にＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成してもそれによる抵抗値変動への影響は少ない。このため、図１に示すような構成としてもよいが、その場合には、ＬａＢ６ 中間抵抗体４を設けた分だけ表面の凹凸段差が大きくなる。
【００３１】
そこで、この実施例においては、図９に示すように、厚膜導体２とＬａＢ６ 抵抗体３とがオーバラップしないように構成し、その間にＬａＢ６ 中間抵抗体４を介在させるようにしている。このように構成したことにより、表面の凹凸段差を小さくすることができる。なお、図９（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【００３２】
上記した実施例によれば、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が小さい場合にはＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□以上とし、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が大きい場合にはＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１ｋΩ／□以下とした。従って、ＬａＢ６ 中間抵抗体４のシート抵抗値を１００Ω／□〜１ｋΩ／□とすれば、ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値がどのようなものであっても、クラックの発生あるいはガラス化抵抗体層の形成による抵抗値の異常を防ぐことができる。
（第６実施例）
この第６実施例は、第１実施例あるいは第２実施例を変形させたもので、ＬａＢ６ 抵抗体３の横方向の４つの端部と厚膜導体２間に、ＬａＢ６ 中間抵抗体４を形成し、ＬａＢ６ 抵抗体３の縦方向の端部を厚膜導体２と直接接触するようにしている。
【００３３】
この実施例では、ＬａＢ６ 抵抗体３の横方向に電流を流すようにしたものであるため、ＬａＢ６ 抵抗体３の縦方向の端部下の厚膜導体２中にクラックが発生したとしても、ＬａＢ６ 抵抗体３に流れる電流には影響せず、従って抵抗値の異常を防ぐことができる。
なお、上記いずれの実施例においても厚膜導体２としてＣｕ系の材料を用いるものを示したが、Ａｇ系の材料を用いてもよく、また厚膜抵抗４においてもＬａＢ６ 抵抗体に限らずＲｕＯ２ （酸化ルテニウム）を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る厚膜印刷基板の製造工程を示す図である。
【図３】図１に示す構成に対し、中間層の無いものとＬａＢ６ 中間抵抗体のシート抵抗値を１００Ω／□、１ｋΩ／□、１０ｋΩ／□としたものそれぞれについて平均の抵抗値を調べた結果を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【図５】図４に示す構成に対し、中間層の無いものとＬａＢ６ 中間抵抗体のシート抵抗値を１００Ω／□、１ｋΩ／□、１０ｋΩ／□としたものそれぞれについて平均の抵抗値を調べた結果を示す図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【図７】図６に示す構成のものがサイズ的に小さくなることを比較説明するための図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る厚膜印刷基板の構成において、中間層の無いものとＬａＢ６ 中間抵抗体のシート抵抗値を１００Ω／□及び１ｋΩ／□としたものそれぞれについて平均の抵抗値を調べた結果を示す図である。
【図９】本発明の第５実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【図１０】従来の厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【図１１】ＬａＢ６ 抵抗体３のシート抵抗値が小さい時に厚膜導体２にクラックが生じて断線が生じることを示す説明図である。
【図１２】ＬａＢ６ 抵抗体のシート抵抗値を１０Ω／□、５０Ω／□、１００Ω／□と変化させた場合に抵抗値が増大していることを示す図である。
【図１３】ＬａＢ６ 抵抗体のシート抵抗値を１ｋΩ／□、５ｋΩ／□、１０ｋΩ／□と変化させたに抵抗値が増大していることを示す図である。
【図１４】ＬａＢ６ 抵抗体の抵抗値が大きい場合にＬａＢ６ 抵抗体３側にガラス化した抵抗体層が形成されることを示す図である。
【図１５】本発明の第６実施例に係る厚膜印刷基板の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…セラミック基板、２…厚膜導体、３…ＬａＢ６ 抵抗体、
４…ＬａＢ６ 中間抵抗体。
Claims (6)
- セラミック基板上に厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体とを印刷し焼成して形成した厚膜印刷基板において、
前記ほう化ランタン系の抵抗体はシート抵抗値が５０Ω／□以下であり、前記厚膜導体と前記ほう化ランタン系の抵抗体との間に、前記焼成時に前記厚膜導体と前記ほう化ランタン系の抵抗体とが反応するのを阻止する中間層として、シート抵抗値が１００Ω／□以上のほう化ランタン系の抵抗体中間層を設けたことを特徴とする厚膜印刷基板。 - 前記ほう化ランタン系の抵抗体の端部と前記厚膜導体との間に前記ほう化ランタン系の抵抗体中間層が形成され、前記厚膜抵抗体の端部以外の領域において前記ほう化ランタン系の抵抗体と前記厚膜導体とが直接接触していることを特徴とする請求項１に記載の厚膜印刷基板。
- セラミック基板上に厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体とを印刷し焼成して形成した厚膜印刷基板において、
前記ほう化ランタン系の抵抗体はシート抵抗値が５ｋΩ／□以上であり、前記厚膜導体と前記ほう化ランタン系の抵抗体との間に、前記焼成時に前記厚膜導体と前記ほう化ランタン系の抵抗体とが反応するのを阻止する中間層として、シート抵抗値が１ｋΩ／□以下のほう化ランタン系の抵抗体中間層を設けたことを特徴とする厚膜印刷基板。 - 前記厚膜導体と前記ほう化ランタン系の抵抗体とはオーバーラップしない状態で前記セラミック基板上に形成され、前記ほう化ランタン系の抵抗体中間層は、前記厚膜導体と前記ほう化ランタン系の抵抗体のそれぞれに電気的接続のための重なり部をもって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の厚膜印刷基板。
- セラミック基板上に厚膜導体とほう化ランタン系の抵抗体とを印刷し焼成して形成した厚膜印刷基板において、
前記厚膜導体と前記ほう化ランタン系の抵抗体との間に、前記焼成時に前記厚膜導体と前記ほう化ランタン系の抵抗体とが反応するのを阻止する中間層として、シート抵抗値が１００Ω／□以上１ｋΩ／□以下のほう化ランタン系の抵抗体中間層を設けたことを特徴とする厚膜印刷基板。 - セラミック基板上に導体ペーストを印刷し焼成する工程と、複数のほう化ランタン系の抵抗体ペーストを個別に印刷する工程と、この印刷された複数の抵抗体ペーストを一括して焼成する工程とを有する厚膜印刷基板の製造方法において、
前記抵抗体ペーストを印刷する工程は、前記抵抗体ペーストと同じ材料の抵抗体ペーストで、前記焼成された導体と前記抵抗体ペーストとの間に、その抵抗体ペーストの焼成により前記導体と前記抵抗体ペーストとが反応するのを阻止する中間層をも印刷するものであることを特徴とする厚膜印刷基板の製造方法。
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