JP3673032B2

JP3673032B2 - Ceramic circuit board and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3673032B2
Application number: JP24862996A
Authority: JP
Inventors: 壽人加島; 茂多賀
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JPH1075031A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック基板上に導体皮膜及び抵抗体皮膜などが形成されたセラミック回路基板及びその製造方法に関する。本発明のセラミック回路基板では、特に断面の寸法精度に優れた抵抗体皮膜が再現性よく形成される。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の小型化が進んでおり、それに伴って抵抗体皮膜の寸法も一辺当たりの長さがミリ単位のものから数百ミクロン単位へと、小型化の要求が高まっている。抵抗体皮膜の形成に同時焼成技術を用いるのも小型化の一手法であり、印刷可能な大きさから更にセラミックの焼成収縮分だけ収縮して、よりいっそうの小型化が可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スクリーン印刷法等によって抵抗体ペーストを印刷する場合、所定の断面寸法精度でもって微小面積の抵抗体塗膜を形成することはかなり困難である。特に導体塗膜の間に印刷される抵抗体ペーストの幅方向（導体塗膜の対向端面と平行の方向をいう。）への滲み（抵抗体ペーストがセラミックグリーンシート又はセラミック基板の表面において滲んで広がっていき、抵抗体塗膜の幅が、その上面からセラミックグリーンシート又はセラミック基板との接触面に向かって広がっていく現象を、以下、滲みという用語によって表す。）、及びそれによる焼成後の抵抗体皮膜の断面の寸法精度の低下などが問題となる。
【０００４】
例えば、幅２００ミクロン、間隔２００ミクロンの一対の導体塗膜を連結するように、幅１００ミクロンの抵抗体ペーストを印刷した場合、セラミックグリーンシート又はセラミック基板上の抵抗体塗膜の幅は、その滲みによって導体塗膜の幅と同じ２００ミクロンにまで広がってしまうことがある。そのため、焼成後、寸法精度の高い抵抗体皮膜を得ることはできない。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、セラミックグリーンシート上に印刷される抵抗体塗膜の所定の両端面と、絶縁体ペーストからなる一対のダムの各内側端面とが接触するように、抵抗体塗膜とダムとを設けることを特徴とする。また、特にセラミックグリーンシート上に各ペーストを印刷した後、グリーンシートと同時焼成することによって、より断面の寸法精度が高く、且つ微小面積の抵抗体皮膜を再現性よく形成することができるセラミック回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１発明のセラミック回路基板は、セラミックグリーンシート１ａが焼成されてなるセラミック基板１と、該セラミック基板１上に一定の間隔をもって設けられた、導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａが焼成されてなる一対の導体皮膜２と、該一対の導体皮膜２を連結するように一定の間隔をもって設けられた、絶縁体ペーストからなる絶縁体塗膜により構成される一対のダム３ａが焼成されてなる一対の絶縁体皮膜３と、該一対の絶縁体皮膜３の間に、上記一対の導体皮膜２を連結するように設けられた、抵抗体ペーストからなる抵抗体塗膜４ａが焼成されてなる抵抗体皮膜４と、からなり、上記抵抗体塗膜４ａの幅（Ｗ _１）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体塗膜の厚さ（ｔ _ｒ１）と上記ダムの厚さ（ｔ _ｄ１）との比（ｔ _１＝ｔ _ｒ１／ｔ _ｄ１）が前記の式で表される範囲内であり、且つ上記抵抗体皮膜４の、上記絶縁体皮膜３側の各端面４１は、上記一対の絶縁体皮膜３の各内側端面３１と接触していることを特徴とする。
【０００７】
また、第４発明のセラミック回路基板は、セラミック基板１と、該セラミック基板１上に一定の間隔をもって形成された一対の導体皮膜２と、該一対の導体皮膜２を連結するように一定の間隔をもって設けられた一対の絶縁体皮膜３と、該一対の絶縁体皮膜３の間に、上記一対の導体皮膜２を連結するように設けられた抵抗体皮膜４と、からなり、上記抵抗体皮膜３の幅（Ｗ _２）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体皮膜の厚さ（ｔ _ｒ２）と上記絶縁体皮膜の厚さ（ｔ _ｄ２）との比（ｔ _２＝ｔ _ｒ２／ｔ _ｄ２）が前記の式で表される範囲内であり、且つ該抵抗体皮膜４の、上記絶縁体皮膜３側の各端面４１は、上記一対の絶縁体皮膜３の各内側端面３１と接触していることを特徴とする。
【０００８】
更に、第５発明のセラミック回路基板の製造方法は、セラミックグリーンシート１ａ上に、一定の間隔をもって導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａを設け、その後、該一対の導体塗膜２ａを連結するように、一定の間隔をもって絶縁体ペーストからなる絶縁体塗膜により構成される一対のダム３ａを設け、次いで、該一対のダム３ａの間に、抵抗体ペーストからなる抵抗体塗膜４ａを、上記一対の導体塗膜２ａを連結するように、且つ上記抵抗体塗膜４ａの、上記ダム３ａ側の各端面４１ａが、上記ダム３ａの各内側端面３１ａと接触するように設け、その後、これらを一体焼成するセラミック回路基板の製造方法であって、上記抵抗体塗膜の幅（Ｗ _１）が０．０１〜１．６ｍｍの範囲において、該抵抗体塗膜の厚さ（ｔ _ｒ１）と上記ダムの厚さ（ｔ _ｄ１）との比（ｔ _１＝ｔ _ｒ１／ｔ _ｄ１）が前記の式で表される範囲内であることを特徴とすることを特徴とする。
【０００９】
上記「抵抗体皮膜」は、スクリーン印刷法等によって上記「セラミックグリーンシート」上に厚膜印刷された上記「抵抗体ペースト」を、同様にして印刷された上記「導体ペースト」などとともに同時焼成することにより形成される。同時に上記「導体皮膜」も形成される。また、グリーンシートではなく、焼成後のセラミック基板上に、導体ペースト、抵抗体ペースト及び絶縁体ペーストを印刷し、焼成する方法であってもよい。尚、グリーンシートと各ペーストとを同時焼成すれば、実際の印刷寸法よりも更にセラミックの焼成収縮分だけ小さい面積の抵抗体皮膜を形成することができる。それによって、より微小面積の抵抗体皮膜を有するセラミック回路基板を再現性よく得ることができる。
【００１０】
上記の抵抗体塗膜の幅方向への滲みを抑え、それを焼成して得られる抵抗体皮膜の幅方向への広がりを抑制するため、本発明では、抵抗体塗膜の所定の幅と同じ間隔をもって印刷された上記「絶縁体ペースト」により構成される、一対の上記「ダム」を設ける。このダムによって抵抗体塗膜の幅方向への滲み、即ちグリーンシートとの接触面、言い換えれば印刷された抵抗体塗膜の底面近傍において、抵抗体ペーストがグリーンシート表面に滲んで広がっていくのが抑えられる。それによって底面近傍の広がりが低減された特に断面の寸法精度の高い抵抗体皮膜を、再現性よく形成することができる。尚、焼成時に抵抗体塗膜が脱落する等の問題を防止するため、通常、抵抗体塗膜の上面及び露出している端面の全面を覆うようにガラスセラミックからなるオーバーコートが設けられる。
【００１１】
図１及び図２は、一対の電極となる導体塗膜を連結するように抵抗体ペーストをスクリーン印刷するに際し、上記一対のダムを設けた場合（図１）と、設けない場合（図２）の、抵抗体塗膜の幅方向への滲みの程度を模式的に表したものである。図１、図２において、１ａはセラミックグリーンシート、２ａは導体塗膜、３ａは絶縁体塗膜により構成される一対のダム、４ａは抵抗体塗膜、５ａはオーバーコート塗膜である。また、図１（ａ）、図２（ａ）は平面図（この平面図では、オーバーコート塗膜の図示は省略した。）、図１（ｂ）、図２（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）、図２（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。図１（ｃ）により明らかな通り、ダムを設けた場合は、抵抗体塗膜４ａの幅方向への滲みがほぼ抑えられ、一方、ダムを設けない場合は、図２（ｃ）のように抵抗体塗膜の幅は上面から底面へと広がっていく。
【００１２】
尚、図１（ｂ）及び（ｃ）は、焼成後のセラミック回路基板上における抵抗体皮膜４の状態を表すものとして代用することができる。この図１（ｃ）において、抵抗体皮膜４の幅方向（導体皮膜の対向端面と平行の方向をいう。）への広がりは、この抵抗体皮膜４の各端面４１に、その各内側端面３１が接触して形成されている一対の絶縁体皮膜３によって抑えられている。
【００１３】
ダムの厚さは、第２発明のように、抵抗体塗膜の厚さ以下とすることが好ましい。このダムの厚さが抵抗体塗膜の厚さを越える場合は、印刷される抵抗体ペーストの印刷の位置が一対のダムの間において少しでもずれると、抵抗体ペーストの一端部が片方のダムの上面に載ってしまうことになる。他方、抵抗体ペーストの他端部ともう一方のダムの内側面との間には空間が生ずることになる。その結果、抵抗体ペーストはその一端部側から他端部側へと流動し、抵抗体塗膜の断面形状が大きく変形することになる。更に、その断面形状は抵抗体ペーストの塗布毎に異なって一定にはならず、所定の断面形状及び寸法の抵抗体皮膜を形成することができないことがあり、抵抗値も一定とはならない。一方、ダムの厚さが抵抗体塗膜の厚さ以下である場合は、印刷位置にずれがあっても抵抗体塗膜の断面形状の変化は小さく、抵抗値のばらつきも小さい。
【００１４】
また、ダムの厚さは、抵抗体塗膜の滲みを抑えるのに必要な厚さ以上に厚くする必要はない。例えば抵抗体塗膜の厚さが２０μｍの場合であれば、ダムの厚さは１０μｍもあれば十分に目的は達せられる。本発明では、このように所要厚さのダムを設けることにより、抵抗体ペーストの印刷の位置に多少のずれがあっても、ダムの段差で却って抵抗体塗膜の断面形状が大きく変化するようなこともなく、寸法精度に優れた抵抗体皮膜を形成することができる。そのため、セラミック回路基板の歩留りも向上する。
【００１５】
一方、ダムの厚さは、どれだけ薄くてもよいというものではない。十分に滲みを抑える所要の効果を得るためには、ダムの厚さは、抵抗体塗膜の厚さとの相関において下限がある。本発明では、抵抗体塗膜の厚さ（ｔ_ｒ１）を、ダムの厚さ（ｔ_ｄ１）との比（ｔ_１＝ｔ_ｒ１／ｔ_ｄ１）が下記の式で表される範囲内となるようにする〔但し、抵抗体塗膜の幅（Ｗ_１）を０．０１〜１．６ｍｍの範囲とする。〕。
１．３−０．４ｌｎ（Ｗ_１）≧ｔ_１≧１
【００１６】
上記のｔ₁≧１なる関係は、上記のダムの厚さを抵抗体塗膜の厚さ以下にすることを意味するものである。また、抵抗体塗膜の滲みを十分に抑えることができるダムの厚さの下限を、抵抗体塗膜の厚さとの相関において示したのが１．３−０．４ｌｎ（Ｗ₁）≧ｔ₁なる関係である。このｔ₁は１．０８〜１．８、特に１．４〜１．８、更には１．６〜１．８とすることが好ましく、ｔ₁がこの範囲であればより効果的に抵抗体塗膜の滲みが抑えられる。また、印刷位置のずれによる抵抗体塗膜の断面形状の変化も抑えられる。尚、上記のダムの厚さ及び抵抗体塗膜の厚さは、対向する一対の導体塗膜の中間部位のセラミックグリーンシート上において測定した値である。
【００１７】
上記のダムの厚さと抵抗体塗膜の幅及び厚さとの関係は、焼成後のセラミック基板における絶縁体皮膜の厚さと抵抗体皮膜の幅及び厚さにおいても同様である。それを表したのが第４発明であり、ｔ_２≧１なる関係は、絶縁体皮膜の厚さを抵抗体皮膜の厚さ以下にすることを意味するものである。また、抵抗体皮膜の幅方向への広がりを十分に抑えることができる絶縁体皮膜の厚さの下限を、抵抗体皮膜の厚さとの相関において示したのが１．３−０．４ｌｎ（Ｗ_２）≧ｔ_２なる関係である。
【００１８】
図３は、前記の第１発明の関係式におけるｔ_１＝１．３−０．４ｌｎ（Ｗ_１）なる式に従って、Ｗ_１が０．０１〜１．６ｍｍの間において算出したｔ_１を縦軸に、Ｗ_１を横軸にして、第１発明の範囲を示したものである。図３において斜線を施した部分が第１発明の範囲内であり、それぞれのＷ_１の値においてｔ_１がこの範囲内であれば、ダムは抵抗体塗膜の厚さ以上となることなく、且つ薄すぎることなく、所要の効果を得るに要する厚さとなる。尚、第４発明におけるｔ_２とＷ_２との関係も、ｔ_２を縦軸に、Ｗ_２を横軸にして、この図３とほぼ同様に表すことができ、図３におけると同様の斜線の範囲内において抵抗体皮膜の幅方向への広がりが抑制されるとの十分な効果が奏される。
【００１９】
導体ペースト、抵抗体ペースト及び絶縁体ペーストは特に限定はされない。例えばＲｕＯ₂とガラス成分とからなるグレーズ抵抗材料は、セラミック基板上に形成されたＡｕ、Ａｇ、Ｐｄなどを主成分とする導体皮膜からなる電極間に印刷され、空気雰囲気下、焼成される。このように酸化雰囲気下で焼成される抵抗体ペーストを使用する場合は、導体ペーストとして酸化され難い元素を主成分として含有するものを使用する必要がある。
【００２０】
一方、非酸化雰囲気で焼成することができる抵抗材料もあり、この場合はＣｕなどの比較的酸化され易い元素を含有する導体ペーストを用いることもできる。また、Ｎｉ、Ａｌ等を含有する導体ペーストであっても、酸化雰囲気において焼成することができるものもある。しかし、一般的な抵抗材料であるグレーズ抵抗材料を使用し、空気雰囲気下で焼成するのが、装置、操作、コスト等において有利であり、導体ペーストとして、酸化し難い第３発明の各種の元素を含む導体ペーストを使用することが好ましい。
【００２１】
更に、抵抗体ペーストは、その粘度が低い場合は滲み易くなり、粘度が高い場合は印刷し難くなる等の問題があるため、適度な粘度とすることが好ましい。この粘度は５００〜２０００ポイズ、特に５００〜１０００ポイズ、更には７００〜９００ポイズ程度とすることが好ましく、この範囲であれば滲み難く、且つ印刷も容易である。尚、オーバーコート用のペーストも特定はされないが、通常、平均粒径が数μｍのホウケイ酸ガラス（Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラス）粉末にビヒクルを配合して調製したものが使用される。また、このオーバーコート用のペーストには、着色材として適量のＣｒ₂Ｏ₃を添加することが好ましい。
【００２２】
また、セラミック基板を構成するセラミックの材質も特定はされず、アルミナ系、ガラス系等、いずれであっても使用することができる。しかし、抵抗体ペーストとして一般的に使用されるグレーズ抵抗材料を用いる場合は、ガラスセラミックを使用することが好ましい。それによって特に同時焼成において、比較的低温で焼成することができ、且つセラミック基板と抵抗体皮膜との接着性に優れたセラミック回路基板を得ることができる。更に、本発明の方法によって所要の配線パターンを印刷した複数枚のセラミックグリーンシートを積層した後、同時焼成することにより、セラミック多層回路基板を作製することもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例によって詳しく説明する。
実験例１
(1) セラミックグリーンシート１ａの作製
セラミック原料粉末としてアルミノホウケイ酸ガラス粉末とアルミナ粉末を使用して、セラミックグリーンシート１ａを作製した。アルミノホウケイ酸ガラス粉末は、ＳｉＯ₂；４３％、Ａｌ₂Ｏ₃；２８％、Ｂ₂Ｏ₃；８％、ＭｇＯ；８％、ＣａＯ；１２％及びＺｒＯ₂；１％の重量比となるように、それぞれの酸化物粉末を秤量し、混合し、溶融させた後、急冷してカレット状とし、更に粉砕して５０％粒子径（Ｄ₅₀）が５μｍとなるように調製した。一方、アルミナ粉末としては、市販の低ソーダのα−アルミナ粉末を使用した。このアルミナ粉末のＤ₅₀は３μｍであった。
【００２４】
次に、アルミナ製のポットに、上記のガラス粉末６００ｇとアルミナ粉末４００ｇを投入した。これに溶剤としてメチルエチルケトンを２００ｇ、バインダーとしてメタクリル酸エチル系のアクリル樹脂を１００ｇ、可塑剤としてジオクチルフタレートを５０ｇ及び分散剤５ｇを加え、１０時間、攪拌し、混合した。このようにして調製したセラミックグリーンシート成形用のスラリーを用いて、ドクターブレード法によって厚さ０．４ｍｍのセラミックグリーンシート１ａを作製した。
【００２５】
(2) 導体塗膜２ａを形成するための導体ペーストの調製
以下の金属粉末とガラス組成物を使用して導体塗膜２ａを形成するための導体ペーストを調製した。金属粉末としては平均粒径２μｍのＡｕ粉末を使用した。また、ガラス組成物としては、平均粒径１μｍのホウケイ酸ガラス（Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラス）粉末を用いた。このホウケイ酸ガラス粉末を上記の金属粉末１００重量部に対して３重量部の量比で混合し、これに更にビヒクルとして、エチルセルロースを２０重量％含むブチルカルビトールアセテート溶液を、金属粉末１００重量部に対して２０重量部配合して混合し、導体ペーストを調製した。
【００２６】
(3) 抵抗体塗膜４ａを形成するための抵抗体ペーストの調製
平均粒径０．１５μｍのＲｕＯ₂粉末と上記の導体ペーストの調製において用いたと同様のホウケイ酸ガラス粉末を使用して抵抗体塗膜４ａを形成するための抵抗体ペーストを調製した。ＲｕＯ₂粉末１００重量部に対してガラス粉末を２０重量部混合し、これに更にビヒクルとして、エチルセルロースを２０重量％含むブチルカルビトールアセテート溶液を、ＲｕＯ₂粉末１００重量部に対して２０重量部配合して混合し、抵抗体ペーストを調製した。
【００２７】
(4) ダム３ａを形成するための絶縁体ペーストの調製
平均粒径１μｍのホウケイ酸ガラス粉末１００重量部に、ビヒクルとして、エチルセルロースを２０重量％含むブチルカルビトールアセテート溶液２０重量部を配合して混合し、絶縁体ペーストを調製した。
【００２８】
(5) セラミックグリーンシート１ａ上における各塗膜の形成
図１に示すように、セラミックグリーンシート１ａ上に、表１に示すギャップを有する一対の電極を形成するための導体ペーストをスクリーン印刷した。これを乾燥させた後、この導体ペーストからなる一対の導体塗膜２ａを連結するように、表１の抵抗体ペーストの目標印刷幅（印刷しようとする幅に相当するスクリーン版の幅を意味する。）の間隔をもって絶縁体ペーストを印刷し、乾燥させて一対のダム３ａを設けた。次いで、このダム３ａの間に抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させた。この印刷されて設けられた抵抗体塗膜４ａの幅を投影機にて計測した。導体塗膜２ａの厚さは１４μｍとし、また、抵抗体塗膜４ａの厚さは１２μｍ、ダム３ａの厚さは８．５μｍとした（この場合、ｔ₁＝１．４となる。）。
【００２９】
(6) 抵抗体塗膜の幅の計測及び滲みの評価
抵抗体ペーストの各目標印刷幅について、それぞれ１０個の試験体を作製して、抵抗体塗膜の幅を計測した。計測結果について、その最大値、最小値及び平均値を表２に示す。同時に、図２に示すように、ダムを設けなかった以外は同様にして抵抗体ペーストを印刷した場合の抵抗体塗膜の幅を計測した。同様に結果を表２に示す。また、表２には、最大値のばらつきを表す標準偏差σ及びばらつきの規格値（目標印刷幅±１０％）に対する工程能力Ｃｐを併記する。
【００３０】
上記の工程能力Ｃｐは、Ｃｐ＝規格値／６σで表され、ばらつきの分布幅、即ち±３σが規格値の幅に対して１．３３程度であれば規格に対して能力が十分であるといえる。また、Ｃｐ＝１であれば、ばらつきが規格値の幅と同程度であるということであり、Ｃｐが１未満では、工程能力は不十分であるといえる。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
表２の結果によれば、グリーンシートを使用した場合の抵抗体塗膜の最大幅のばらつきは、目標印刷幅にもよるが従来法の１３〜３８％程度に抑えられることが分かる。また、抵抗体塗膜の目標印刷幅に対するばらつきの許容範囲を±１０％としたとき、その規格に対する工程能力Ｃｐは、ダムを設けなかった従来法では０．１３〜０．５０であるのに対し、本発明の場合には、１．０３〜１．３２となり、スクリーンマスクの寸法によって目標値を調整すれば、目標値±１０％は達成できることが分かる。
【００３４】
実験例２
実験例１において、グリーンシートではなく焼成後のガラスセラミック基板を使用し、導体塗膜の印刷厚さを１５μｍとした他は、同様にして各ペーストを印刷した。また、同様にして抵抗体塗膜の幅を計測した。同時に、ダムを設けなかった以外は同様にして抵抗体ペーストを印刷した場合の抵抗体塗膜の幅を計測した。これらの結果について、実験例１の場合と同様に表３に示す。
【００３５】
【表３】

【００３６】
表３の結果によれば、この焼成後のセラミック基板を使用した実験例においても、本発明の場合の抵抗体塗膜の最大幅のばらつきは、ダムを設けなかった従来法の９〜３７％程度に抑えられることが分かる。また、抵抗体塗膜の目標印刷幅に対するばらつきの許容範囲を±１０％としたとき、その規格に対する工程能力Ｃｐは、ダムを設けなかった従来法では０．０９〜０．４８であるのに対し、本発明では、１．０５〜１．３０となり、スクリーンマスクのパターン寸法によって目標値を調整すれば、目標値±１０％は達成できることが分かる。
【００３７】
実験例３〜６
セラミックグリーンシート１ａ上に２００μｍのギャップを有する一対の電極を形成することとなる導体ペーストを印刷し、厚さ１０μｍの導体塗膜２ａとした。その後、この導体塗膜２ａを連結するように絶縁体ペーストを印刷し、一対のダム３ａを設けた。次いで、このダム３ａの間に粘度が約８００ポイズの抵抗体ペーストを印刷した。抵抗体塗膜４ａの長さを４００μｍとし、その幅を１００〜１６００μｍの間で１１点設定した。また、ダム３ａの幅は２００μｍとし、長さは抵抗体塗膜４ａよりやや長くした。更に、ダムの厚さを以下の実験例３、５及び６のようにし、抵抗体塗膜の厚さを、以下の実験例３〜６のように設定した。
【００３８】
実験例３；第１発明の１．３−０．４ｌｎ（Ｗ_１）≧ｔ_１≧１の関係式の範囲内とした。
実験例４；ダムを設けない。
実験例５；ｔ_１≧１．３−０．４ｌｎ（Ｗ_１）として、ダムを所要の効果が得られる下限値よりも薄いものとした。
実験例６；ｔ_１<１として、ダムを抵抗体塗膜より厚くした。
これらの実験例において、実験例１と同様に抵抗体塗膜の幅を投影機にて計測した。各実験例の各抵抗体塗膜の幅について、それぞれ１０個の試験体を作製し、同様にσとＣｐを求めた。結果を表４及び５に示す。
【００３９】
【表４】

【００４０】
【表５】

【００４１】
表４、５の結果によれば、ダムの厚さが第１発明の範囲内、即ち図３の斜線部内である実験例３では、Ｃｐは抵抗体塗膜の幅によって１．２２〜３．８１の範囲となっており、抵抗体塗膜の滲みが少なく、得られる抵抗体皮膜の寸法精度が高く、微小面積の抵抗体皮膜を規格のばらつきの範囲内において形成することができる。一方、ダムを設けなかった実験例４では、抵抗体塗膜の幅が７００μｍ以下において、Ｃｐが１未満となり、また、ダムが薄すぎる実験例５（図３において、ｔ_１＝１．３−０．４ｌｎ（Ｗ_１）で表される線より上の部分）及びダムが厚すぎる実験例６（図３において、ｔ_１＝１の横線より下の部分）では、抵抗体塗膜の幅が４００μｍ以下において、Ｃｐが１未満となり、微小面積の抵抗体皮膜を規格のばらつきの範囲内で形成できないことが分かる。
【００４２】
実験例７
セラミックグリーンシート１ａ上に４００μｍのギャップを有する一対の電極を形成することとなる導体ペーストを印刷し、厚さ１０μｍの導体塗膜２ａとした。その後、この導体塗膜２ａを連結するように絶縁体ペーストを印刷し、一対のダム３ａを設けた。この一対のダム３ａの間隔は４００μｍ、それぞれのダムの幅は２００μｍ、長さは９００μｍ、厚さは１３μｍとした。次いで、この一対のダム３ａの間に抵抗体ペーストを印刷した。抵抗体塗膜４ａの幅は４００μｍ、長さは８００μｍ、厚さは２０μｍとした。
【００４３】
次に、上記の抵抗体塗膜上に更にオーバーコート用のペーストを塗布した。このオーバーコート用のペーストとしては、上記の絶縁体ペーストにおいて、更にＣｒ₂Ｏ₃粉末からなる着色材を、ホウケイ酸ガラス粉末１００重量部に対して２重量部添加したものを使用した。その後、これを脱バインダー処理し、焼成して図１（ｃ）に示すセラミック回路基板を作製した後、その断面を観察し、絶縁体皮膜３と抵抗体皮膜４の厚さを計測した。その結果、それらの厚さはいずれも焼成前に対して約２０％収縮していたが、厚さの比はダム３ａと抵抗体塗膜４ａとの厚さの比１．５４とほとんど同じであった。尚、絶縁体皮膜の端面３１と抵抗体皮膜の端面４１とが接触していることも確認された。
【００４４】
実験例８
セラミックグリーンシート１ａ上に４００μｍのギャップを有する一対の電極を形成することとなる導体ペーストを印刷し、厚さ１０μｍの導体塗膜２ａとした。その後、この導体塗膜２ａを連結するように絶縁体ペーストを印刷し、一対のダム３ａを設けた。この一対のダム３ａの間隔は４００μｍ、それぞれのダムの幅は２００μｍ、長さは９００μｍ、厚さは１３μｍとした。次いで、この一対のダム３ａの間に抵抗体ペーストを印刷した。抵抗体塗膜４ａの幅は４００μｍ、長さは８００μｍ、厚さは２０μｍとした。
【００４５】
尚、この実験例では、上記の絶縁体ペーストとして、実験例７におけるオーバーコート用のペーストと同様に着色材を添加したものを使用した。その後、この上に上記のセラミックグリーンシート１ａと同様にして調製したグリーンシートを積層し、これを脱バインダー処理し、焼成してセラミック回路基板を作製した後、その断面を観察し、絶縁体皮膜３と抵抗体皮膜４の厚さを計測した。その結果、それらの厚さはいずれも約２０％収縮していたが、厚さの比はダム３ａと抵抗体塗膜４ａとの厚さの比１．５４とほとんど同じであった。尚、絶縁体皮膜の端面３１と抵抗体皮膜の端面４１とが接触していることも確認された。
【００４６】
【発明の効果】
第１発明のセラミック回路基板によれば、抵抗体塗膜の滲みを絶縁体ペーストからなるダムによって抑え、抵抗体塗膜の所定寸法及び形状のばらつきを大幅に抑制することができる。それによって、特に断面の寸法精度の高い、微小面積の抵抗体皮膜を備えるセラミック回路基板を得ることができる。これはセラミック回路基板の小型化及び歩留り向上にも大きく寄与するものである。また、第２発明のように、ダムの厚さを抵抗体塗膜の厚さ以下とすることにより、抵抗体塗膜の滲みをより効果的に抑えることができる。
【００４７】
また、第５発明のセラミック回路基板の製造方法によれば、抵抗体ペーストを印刷するに先立って、絶縁体ペーストにより構成される一対のダムを設け、このダムの間に抵抗体ペーストを印刷し、抵抗体塗膜を設けることにより、特に断面の寸法精度の高い、微小面積の抵抗体皮膜を備えるセラミック回路基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は導体塗膜の間に、一対のダムを設けた後、ダムの間に抵抗体ペーストを印刷した場合の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（ｂ）及び（ｃ）は、焼成後のセラミック回路基板の断面図として代用することもできる。
【図２】（ａ）は導体塗膜の間に、ダムを設けずに抵抗体ペーストを印刷した場合の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】抵抗体塗膜の厚さのダムの厚さに対する比率（ｔ₁）の好ましい範囲を、抵抗体の幅（ｗ₁）との相関で示すグラフである。
【符号の説明】
１；セラミック基板、１ａ；セラミックグリーンシート、２；導体皮膜、２ａ；導体塗膜、３；絶縁体皮膜、３１；絶縁体皮膜の端面、３ａ；ダム、３１ａ；ダムの端面、４；抵抗体皮膜、４１；抵抗体皮膜の端面、４ａ；抵抗体塗膜、４１ａ；抵抗体塗膜の端面、５；オーバーコート皮膜、５ａ；オーバーコート塗膜。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ceramic circuit board in which a conductor film and a resistor film are formed on a ceramic substrate, and a method for manufacturing the same. In the ceramic circuit board of the present invention, a resistor film excellent in cross-sectional dimensional accuracy is formed with good reproducibility.
[0002]
[Prior art]
In recent years, miniaturization of electronic components has been progressing, and accordingly, the size of the resistor film is increasing from the millimeter unit to the hundreds micron unit per side. Using the co-firing technique for forming the resistor film is also one of the miniaturization methods, and the size can be further reduced by shrinking the ceramic film by the firing shrinkage of the ceramic.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a resistor paste is printed by a screen printing method or the like, it is quite difficult to form a resistor coating with a small area with a predetermined cross-sectional dimensional accuracy. In particular, the resistor paste printed between the conductor coatings bleeds in the width direction (the direction parallel to the opposing end face of the conductor coating) (the resistor paste oozes on the surface of the ceramic green sheet or ceramic substrate). The phenomenon that the width of the resistor coating spreads from the upper surface toward the contact surface with the ceramic green sheet or the ceramic substrate is hereinafter expressed by the term of bleeding), and after firing There is a problem that the dimensional accuracy of the cross section of the resistor film is lowered.
[0004]
For example, when a resistor paste having a width of 100 microns is printed so as to connect a pair of conductor coatings having a width of 200 microns and a spacing of 200 microns, the width of the resistor coating on the ceramic green sheet or the ceramic substrate is Bleeding can spread to 200 microns, the same width as the conductor coating. Therefore, a resistor film with high dimensional accuracy cannot be obtained after firing.
[0005]
The present invention solves the above-described problem, so that predetermined end faces of a resistor coating film printed on a ceramic green sheet are in contact with inner end faces of a pair of dams made of an insulating paste. And a resistor coating film and a dam. In particular, by printing each paste on a ceramic green sheet and then firing it simultaneously with the green sheet, a ceramic circuit capable of forming a resistor film with a finer area and a smaller area with good reproducibility by firing simultaneously with the green sheet. An object of the present invention is to provide a substrate and a manufacturing method thereof.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The ceramic circuit board of the first invention is obtained by firing a ceramic substrate 1 formed by firing a ceramic green sheet 1a and a pair of conductor coatings 2a made of a conductive paste provided on the ceramic substrate 1 at a certain interval. And a pair of dams 3a composed of an insulating coating film made of an insulating paste provided at a constant interval so as to connect the pair of conductive coatings 2 to each other. A resistance formed by firing a resistor coating 4a made of a resistor paste provided to connect the pair of conductor coatings 2 between the pair of insulator coatings 3 and the pair of insulator coatings 3 Body coat 4 andThe width of the resistor coating 4a (W ₁ ) In the range of 0.01 to 1.6 mm, the thickness of the resistor coating (t _r1 ) And the thickness of the dam (t _d1 ) And the ratio (t ₁ = T _r1 / T _d1 ) Is within the range represented by the above formula, andEach end face 41 of the resistor film 4 on the insulator film 3 side is in contact with each inner end face 31 of the pair of insulator films 3.
[0007]
  The second4The ceramic circuit board of the invention is provided with a constant interval so as to connect the ceramic substrate 1, the pair of conductor coatings 2 formed on the ceramic substrate 1 with a certain interval, and the pair of conductor coatings 2. A pair of insulator films 3 and a resistor film 4 provided to connect the pair of conductor films 2 between the pair of insulator films 3;Width of resistor film 3 (W ₂ ) In the range of 0.01 to 1.6 mm, the thickness of the resistor film (t _r2 ) And the thickness of the insulator film (t _d2 ) And the ratio (t ₂ = T _r2 / T _d2 ) Is within the range represented by the above formula, andEach end face 41 of the resistor film 4 on the insulator film 3 side is in contact with each inner end face 31 of the pair of insulator films 3.
[0008]
  In addition5The method of manufacturing a ceramic circuit board according to the present invention is such that a pair of conductor coating films 2a made of a conductor paste is provided on a ceramic green sheet 1a at a certain interval, and then the pair of conductor coating films 2a are connected. A pair of dams 3a composed of an insulating coating film made of an insulating paste is provided with a distance of, and then the resistor coating film 4a made of a resistor paste is provided between the pair of dams 3a. Provided so that the coating film 2a is connected and each end surface 41a of the resistor coating film 4a on the dam 3a side is in contact with each inner end surface 31a of the dam 3a, and then these are integrally fired.A method of manufacturing a ceramic circuit board, wherein the width of the resistor coating (W ₁ ) In the range of 0.01 to 1.6 mm, the thickness of the resistor coating (t _r1 ) And the thickness of the dam (t _d1 ) And the ratio (t ₁ = T _r1 / T _d1 ) Is within the range represented by the above formulaIt is characterized by that.
[0009]
The “resistor film” is obtained by simultaneously firing the “resistor paste” printed on the “ceramic green sheet” by the screen printing method or the like together with the “conductor paste” printed in the same manner. Is formed. At the same time, the “conductor film” is formed. Alternatively, a method may be used in which a conductor paste, a resistor paste, and an insulator paste are printed on a fired ceramic substrate instead of a green sheet and fired. If the green sheet and each paste are fired at the same time, it is possible to form a resistor film having an area smaller than the actual print size by the firing shrinkage of the ceramic. Thereby, a ceramic circuit board having a resistor film with a smaller area can be obtained with good reproducibility.
[0010]
In the present invention, in order to suppress the spread in the width direction of the resistor film, and to suppress the spread in the width direction of the resistor film obtained by firing it, the present invention is the same as the predetermined width of the resistor film A pair of the above-mentioned “dams” constituted by the “insulator paste” printed at intervals is provided. This dam spreads the resistor film in the width direction, that is, the resistor paste spreads and spreads on the surface of the green sheet on the contact surface with the green sheet, in other words, near the bottom surface of the printed resistor film. Is suppressed. As a result, it is possible to form a resistor film with a high reproducibility, in particular, with a high dimensional accuracy of the cross section in which the spread in the vicinity of the bottom surface is reduced. In order to prevent the problem that the resistor coating film falls off during firing, an overcoat made of glass ceramic is usually provided so as to cover the upper surface of the resistor coating film and the entire exposed end surface.
[0011]
1 and 2 show the case where the pair of dams are provided (FIG. 1) and the case where the pair of dams are not provided (FIG. 2) when the resistor paste is screen-printed so as to connect the conductor coating film to be a pair of electrodes. This schematically represents the degree of bleeding in the width direction of the resistor coating film. 1 and 2, 1a is a ceramic green sheet, 2a is a conductor coating, 3a is a pair of dams formed of an insulator coating, 4a is a resistor coating, and 5a is an overcoat coating. 1 (a) and 2 (a) are plan views (in this plan view, illustration of the overcoat film is omitted), FIG. 1 (b) and FIG. 2 (b) are cross sections taken along the line AA. FIG. 1, FIG. 1C, and FIG. 2C are BB cross-sectional views. As is clear from FIG. 1 (c), when the dam is provided, bleeding of the resistor coating film 4a in the width direction is substantially suppressed. On the other hand, when the dam is not provided, as shown in FIG. 2 (c). The width of the resistor coating increases from the top surface to the bottom surface.
[0012]
1 (b) and 1 (c) can be substituted to represent the state of the resistor film 4 on the fired ceramic circuit board. In FIG. 1C, the spread of the resistor film 4 in the width direction (which refers to a direction parallel to the opposing end surface of the conductor film) extends to each end surface 41 of the resistor film 4 and to each inner end surface 31 thereof. Is suppressed by a pair of insulator films 3 formed in contact with each other.
[0013]
The thickness of the dam is preferably equal to or less than the thickness of the resistor coating film as in the second invention. When the thickness of this resistor dam exceeds the thickness of the resistor coating, if the printing position of the resistor paste to be printed is slightly shifted between the pair of dams, one end of the resistor paste is placed on one dam. It will be placed on the top surface of. On the other hand, a space is created between the other end of the resistor paste and the inner surface of the other dam. As a result, the resistor paste flows from the one end side to the other end side, and the cross-sectional shape of the resistor coating film is greatly deformed. In addition, the cross-sectional shape differs depending on the application of the resistor paste and does not become constant, a resistor film having a predetermined cross-sectional shape and size may not be formed, and the resistance value also does not become constant. On the other hand, when the thickness of the dam is equal to or less than the thickness of the resistor coating film, the change in the cross-sectional shape of the resistor coating film is small and the variation in resistance value is small even if the printing position is shifted.
[0014]
Further, the thickness of the dam does not need to be greater than the thickness necessary for suppressing the bleeding of the resistor coating film. For example, when the thickness of the resistor coating film is 20 μm, the purpose can be sufficiently achieved if the thickness of the dam is 10 μm. In the present invention, by providing the dam with the required thickness in this way, even if there is a slight shift in the printing position of the resistor paste, the cross-sectional shape of the resistor coating greatly changes at the step of the dam. Without any problem, it is possible to form a resistor film excellent in dimensional accuracy. Therefore, the yield of the ceramic circuit board is also improved.
[0015]
  On the other hand, the thickness of the dam is not necessarily as thin as possible. In order to obtain the required effect of sufficiently suppressing bleeding, the thickness of the dam has a lower limit in correlation with the thickness of the resistor coating film.BookIn the invention, the thickness of the resistor coating (t_r1) The dam thickness (t_d1) And the ratio (t₁= T_r1/ T_d1) Within the range represented by the following formula [however, the width of the resistor film (W₁) In the range of 0.01 to 1.6 mm. ].
  1.3-0.4ln (W₁) ≧ t₁≧ 1
[0016]
T above₁The relation of ≧ 1 means that the thickness of the dam is set to be equal to or less than the thickness of the resistor coating film. Moreover, the lower limit of the dam thickness that can sufficiently suppress the bleeding of the resistor coating film is shown in the correlation with the thickness of the resistor coating film as 1.3 to 0.4 ln (W₁) ≧ t₁It is a relationship. This t₁Is preferably 1.08 to 1.8, particularly preferably 1.4 to 1.8, and more preferably 1.6 to 1.8.₁If it is this range, the bleeding of a resistor coating film is suppressed more effectively. Moreover, the change of the cross-sectional shape of the resistor coating film due to the shift of the printing position can be suppressed. Note that the thickness of the dam and the thickness of the resistor coating film are values measured on the ceramic green sheet at an intermediate portion between a pair of opposing conductor coating films.
[0017]
  The relationship between the thickness of the dam and the width and thickness of the resistor film is the same in the thickness of the insulator film and the width and thickness of the resistor film on the fired ceramic substrate. It is the second that expresses it4Invention, t₂The relationship of ≧ 1 means that the thickness of the insulator film is made equal to or less than the thickness of the resistor film. In addition, the lower limit of the thickness of the insulator film that can sufficiently suppress the spread of the resistor film in the width direction is shown in correlation with the thickness of the resistor film as 1.3-0.4 ln (W₂) ≧ t₂It is a relationship.
[0018]
  FIG.1T in the relational expression of the invention₁= 1.3-0.4ln (W₁) W₁T calculated between 0.01 and 1.6 mm₁On the vertical axis, W₁On the horizontal axis1It shows the scope of the invention. The hatched portion in FIG.1Within the scope of the invention, each W₁The value of t₁Is within this range, the dam has a thickness required to obtain a desired effect without becoming more than the thickness of the resistor coating film and without being too thin. The first4T in the invention₂And W₂The relationship with₂On the vertical axis, W₂3 can be expressed in substantially the same manner as in FIG. 3, and a sufficient effect can be obtained that the spread of the resistor film in the width direction is suppressed within the hatched area similar to that in FIG. The
[0019]
The conductor paste, resistor paste, and insulator paste are not particularly limited. For example, RuO₂And a glass component are printed between electrodes made of a conductor film mainly composed of Au, Ag, Pd or the like formed on a ceramic substrate, and fired in an air atmosphere. Thus, when using the resistor paste baked in an oxidizing atmosphere, it is necessary to use what contains the element which is hard to be oxidized as a main component as a conductor paste.
[0020]
  On the other hand, there is a resistance material that can be fired in a non-oxidizing atmosphere. In this case, a conductive paste containing an element that is relatively easily oxidized, such as Cu, can also be used. Some conductive pastes containing Ni, Al, etc. can be fired in an oxidizing atmosphere. However, using a glaze resistance material, which is a general resistance material, and firing in an air atmosphere is advantageous in terms of equipment, operation, cost, etc. As a conductive paste, it is difficult to oxidize.3It is preferable to use a conductor paste containing the various elements of the invention.
[0021]
Furthermore, since the resistor paste has problems such as easy bleeding when the viscosity is low and difficult to print when the viscosity is high, the resistor paste is preferably set to an appropriate viscosity. The viscosity is preferably 500 to 2000 poise, particularly 500 to 1000 poise, and more preferably about 700 to 900 poise. Within this range, bleeding is difficult and printing is easy. The overcoat paste is not specified, but usually a borosilicate glass (B₂O_Three-SiO₂System glass) powder prepared by blending a vehicle is used. In addition, this overcoat paste contains an appropriate amount of Cr as a coloring material.₂O_ThreeIs preferably added.
[0022]
Further, the material of the ceramic constituting the ceramic substrate is not specified, and any material such as alumina or glass can be used. However, when a glaze resistance material generally used as a resistor paste is used, it is preferable to use glass ceramic. As a result, it is possible to obtain a ceramic circuit substrate that can be fired at a relatively low temperature and excellent in adhesion between the ceramic substrate and the resistor film, particularly in simultaneous firing. Furthermore, a ceramic multilayer circuit board can also be produced by laminating a plurality of ceramic green sheets on which a required wiring pattern is printed by the method of the present invention and then firing them simultaneously.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
Experimental example 1
(1) Fabrication of ceramic green sheet 1a
Ceramic green sheet 1a was produced using aluminoborosilicate glass powder and alumina powder as ceramic raw material powder. Aluminoborosilicate glass powder is SiO₂43% Al₂O_Three; 28%, B₂O_Three8%, MgO; 8%, CaO; 12% and ZrO₂Each oxide powder was weighed, mixed and melted so as to have a weight ratio of 1%, then rapidly cooled to form a cullet, and further pulverized to give a 50% particle size (D₅₀) Was adjusted to 5 μm. On the other hand, as the alumina powder, commercially available low-soda α-alumina powder was used. D of this alumina powder₅₀Was 3 μm.
[0024]
Next, 600 g of the glass powder and 400 g of alumina powder were put into an alumina pot. To this, 200 g of methyl ethyl ketone as a solvent, 100 g of ethyl methacrylate acrylic resin as a binder, 50 g of dioctyl phthalate as a plasticizer and 5 g of a dispersant were added and stirred for 10 hours and mixed. A ceramic green sheet 1a having a thickness of 0.4 mm was produced by the doctor blade method using the slurry for forming the ceramic green sheet thus prepared.
[0025]
(2) Preparation of conductor paste for forming conductor coating 2a
A conductor paste for forming the conductor coating film 2a was prepared using the following metal powder and glass composition. As the metal powder, Au powder having an average particle diameter of 2 μm was used. Moreover, as a glass composition, the average particle diameter of 1 micrometer borosilicate glass (B₂O_Three-SiO₂System glass) powder was used. This borosilicate glass powder was mixed in an amount ratio of 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the above metal powder, and further, as a vehicle, a butyl carbitol acetate solution containing 20% by weight of ethyl cellulose was added to 100 parts by weight of the metal powder. A conductor paste was prepared by mixing 20 parts by weight with respect to the mixture.
[0026]
(3) Preparation of resistor paste for forming resistor coating 4a
RuO with an average particle size of 0.15 μm₂A resistor paste for forming the resistor coating film 4a was prepared using the same borosilicate glass powder as used in the preparation of the powder and the conductor paste. RuO₂20 parts by weight of glass powder is mixed with 100 parts by weight of powder, and further, a butyl carbitol acetate solution containing 20% by weight of ethyl cellulose as a vehicle is added to RuO.₂A resistor paste was prepared by mixing and mixing 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the powder.
[0027]
(4) Preparation of insulator paste to form dam 3a
An insulator paste was prepared by mixing 20 parts by weight of a butyl carbitol acetate solution containing 20% by weight of ethyl cellulose as a vehicle with 100 parts by weight of a borosilicate glass powder having an average particle size of 1 μm.
[0028]
(5) Formation of each coating film on ceramic green sheet 1a
As shown in FIG. 1, a conductive paste for forming a pair of electrodes having gaps shown in Table 1 was screen-printed on a ceramic green sheet 1a. After drying this, it means the target printing width of the resistor paste in Table 1 (the width of the screen plate corresponding to the width to be printed) so as to connect the pair of conductor coating films 2a made of this conductor paste. .)) Was printed with an interval of the insulating paste and dried to provide a pair of dams 3a. Next, a resistor paste was screen printed between the dams 3a and dried. The width of the resistor coating 4a provided by printing was measured with a projector. The conductor coating 2a has a thickness of 14 μm, the resistor coating 4a has a thickness of 12 μm, and the dam 3a has a thickness of 8.5 μm (in this case, t₁= 1.4. ).
[0029]
(6) Measurement of resistance coating width and evaluation of bleeding
For each target print width of the resistor paste, ten test bodies were prepared, and the width of the resistor coating film was measured. Table 2 shows the maximum value, minimum value, and average value of the measurement results. At the same time, as shown in FIG. 2, the width of the resistor coating film was measured when the resistor paste was printed in the same manner except that no dam was provided. Similarly, the results are shown in Table 2. Table 2 also shows the standard deviation σ representing the variation of the maximum value and the process capability Cp with respect to the standard value of variation (target printing width ± 10%).
[0030]
The above process capability Cp is expressed by Cp = standard value / 6σ, and if the distribution width of variation, that is, ± 3σ is about 1.33 with respect to the standard value width, the capability is sufficient with respect to the standard. I can say that. Further, if Cp = 1, the variation is about the same as the width of the standard value, and if Cp is less than 1, it can be said that the process capability is insufficient.
[0031]
[Table 1]

[0032]
[Table 2]

[0033]
According to the results of Table 2, it can be seen that the variation in the maximum width of the resistor coating film when using a green sheet is suppressed to about 13 to 38% of the conventional method, although it depends on the target printing width. In addition, when the tolerance of variation with respect to the target printing width of the resistor coating film is set to ± 10%, the process capability Cp with respect to the standard is 0.13 to 0.50 in the conventional method in which no dam is provided. On the other hand, in the case of the present invention, it is 1.03-1.32, and it can be seen that the target value ± 10% can be achieved by adjusting the target value according to the size of the screen mask.
[0034]
Experimental example 2
In Experimental Example 1, each paste was printed in the same manner except that a fired glass ceramic substrate was used instead of the green sheet, and the printed thickness of the conductive coating film was 15 μm. Similarly, the width of the resistor coating film was measured. At the same time, the width of the resistor coating film was measured when the resistor paste was printed in the same manner except that no dam was provided. These results are shown in Table 3 as in the case of Experimental Example 1.
[0035]
[Table 3]

[0036]
According to the results in Table 3, even in this experimental example using the fired ceramic substrate, the variation in the maximum width of the resistor coating film in the case of the present invention is 9 to 37% of the conventional method in which no dam is provided. It turns out that it can be suppressed to the extent. In addition, when the tolerance of variation with respect to the target printing width of the resistor coating film is set to ± 10%, the process capability Cp with respect to the standard is 0.09 to 0.48 in the conventional method in which no dam is provided. On the other hand, in the present invention, it becomes 1.05 to 1.30, and it can be seen that the target value ± 10% can be achieved by adjusting the target value according to the pattern size of the screen mask.
[0037]
Experimental Examples 3-6
A conductor paste that would form a pair of electrodes having a gap of 200 μm was printed on the ceramic green sheet 1a to obtain a conductor coating film 2a having a thickness of 10 μm. Thereafter, an insulator paste was printed so as to connect the conductor coating film 2a, and a pair of dams 3a was provided. Next, a resistor paste having a viscosity of about 800 poise was printed between the dams 3a. The length of the resistor coating film 4a was set to 400 μm, and the width was set at 11 points between 100 to 1600 μm. Moreover, the width | variety of the dam 3a was 200 micrometers, and length was made a little longer than the resistor coating film 4a. Furthermore, the thickness of the dam was set as in Experimental Examples 3, 5, and 6 below, and the thickness of the resistor coating film was set as in Experimental Examples 3 to 6 below.
[0038]
  Experimental example 3;11.3-0.4ln of the invention (W₁) ≧ t₁It was set within the range of the relational expression of ≧ 1.
  Experimental example 4: No dam is provided.
  Experimental Example 5; t₁≧ 1.3−0.4ln (W₁), The dam was made thinner than the lower limit value where the required effect was obtained.
  Experimental Example 6; t₁<1 made the dam thicker than the resistor coating.
  In these experimental examples, similarly to Experimental Example 1, the width of the resistor coating film was measured with a projector. Ten test bodies were prepared for the width of each resistor coating film of each experimental example, and σ and Cp were similarly determined. The results are shown in Tables 4 and 5.
[0039]
[Table 4]

[0040]
[Table 5]

[0041]
  According to the results in Tables 4 and 5, the thickness of the dam is1In Experimental Example 3 within the scope of the invention, that is, within the hatched portion in FIG. 3, Cp is in the range of 1.22 to 3.81 depending on the width of the resistor coating film, and there is little bleeding of the resistor coating film, The obtained resistor film has high dimensional accuracy, and a resistor film having a small area can be formed within the range of variations in standards. On the other hand, in Experimental Example 4 where no dam was provided, Cp was less than 1 when the width of the resistor coating film was 700 μm or less, and in Experimental Example 5 (in FIG. 3, t₁= 1.3-0.4ln (W₁) And the experimental example 6 where the dam is too thick (in FIG. 3, t₁= 1 below the horizontal line), it can be seen that when the width of the resistor coating is 400 μm or less, Cp is less than 1, and a resistor coating with a very small area cannot be formed within the range of variations in the standard.
[0042]
Experimental Example 7
A conductor paste for forming a pair of electrodes having a gap of 400 μm was printed on the ceramic green sheet 1a to obtain a conductor coating film 2a having a thickness of 10 μm. Thereafter, an insulator paste was printed so as to connect the conductor coating film 2a, and a pair of dams 3a was provided. The distance between the pair of dams 3a was 400 μm, the width of each dam was 200 μm, the length was 900 μm, and the thickness was 13 μm. Next, a resistor paste was printed between the pair of dams 3a. The resistor coating film 4a had a width of 400 μm, a length of 800 μm, and a thickness of 20 μm.
[0043]
Next, an overcoat paste was further applied on the resistor film. As this overcoat paste, in the above-mentioned insulator paste, further Cr₂O_ThreeWhat added 2 weight part of coloring materials consisting of powder with respect to 100 weight part of borosilicate glass powder was used. Thereafter, this was subjected to binder removal processing and fired to produce a ceramic circuit board shown in FIG. 1C, and the cross section was observed to measure the thicknesses of the insulator film 3 and the resistor film 4. As a result, the thickness of each of them was reduced by about 20% compared to that before firing, but the thickness ratio was almost the same as the thickness ratio 1.54 of the dam 3a and the resistor coating film 4a. there were. It was also confirmed that the end face 31 of the insulator film and the end face 41 of the resistor film were in contact with each other.
[0044]
Experimental Example 8
A conductor paste for forming a pair of electrodes having a gap of 400 μm was printed on the ceramic green sheet 1a to obtain a conductor coating film 2a having a thickness of 10 μm. Thereafter, an insulator paste was printed so as to connect the conductor coating film 2a, and a pair of dams 3a was provided. The distance between the pair of dams 3a was 400 μm, the width of each dam was 200 μm, the length was 900 μm, and the thickness was 13 μm. Next, a resistor paste was printed between the pair of dams 3a. The resistor coating film 4a had a width of 400 μm, a length of 800 μm, and a thickness of 20 μm.
[0045]
In this experimental example, as the above-described insulator paste, a paste added with a coloring material in the same manner as the overcoat paste in Experimental example 7 was used. Thereafter, a green sheet prepared in the same manner as the above ceramic green sheet 1a is laminated thereon, this is subjected to binder removal processing, and fired to produce a ceramic circuit board. 3 and the thickness of the resistor film 4 were measured. As a result, the thicknesses were all contracted by about 20%, but the thickness ratio was almost the same as the thickness ratio 1.54 of the dam 3a and the resistor coating 4a. It was also confirmed that the end face 31 of the insulator film and the end face 41 of the resistor film were in contact with each other.
[0046]
【The invention's effect】
  According to the ceramic circuit board of the first invention, the bleeding of the resistor coating film can be suppressed by the dam made of the insulator paste, and the variation in the predetermined dimension and shape of the resistor coating film can be significantly suppressed. Thereby, it is possible to obtain a ceramic circuit board having a resistor film with a very small area, particularly with a high dimensional accuracy of the cross section. This greatly contributes to the miniaturization and the yield improvement of the ceramic circuit board. In addition, as in the second invention, by setting the thickness of the dam to be equal to or less than the thickness of the resistor coating film, the bleeding of the resistor coating film can be more effectively suppressed.
[0047]
  The second5According to the method for manufacturing a ceramic circuit board of the invention, prior to printing the resistor paste, a pair of dams composed of an insulator paste is provided, the resistor paste is printed between the dams, and the resistor coating is applied. By providing the film, it is possible to manufacture a ceramic circuit board including a resistor film having a very small area with particularly high cross-sectional dimensional accuracy.
[Brief description of the drawings]
1A is a plan view when a resistor paste is printed between dams after a pair of dams are provided between conductor coating films, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 4C is a sectional view taken along line BB in FIG. (B) and (c) can be substituted as a sectional view of the fired ceramic circuit board.
2A is a plan view when a resistor paste is printed without providing a dam between conductor coating films, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2C, and FIG. It is BB sectional drawing of a).
FIG. 3 shows the ratio of the resistor coating thickness to the dam thickness (t₁) In the preferred range of the resistor width (w₁).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Ceramic substrate, 1a; Ceramic green sheet, 2; Conductor film, 2a; Conductor film, 3; Insulator film, 31: End surface of insulator film, 3a; Dam, 31a; End surface of dam, 4; Film, 41; End face of resistor film, 4a; Resistor film, 41a; End face of resistor film, 5; Overcoat film, 5a; Overcoat film.

Claims

A ceramic substrate 1 formed by firing a ceramic green sheet 1a; a pair of conductor coatings 2 formed by firing a pair of conductor coatings 2a made of a conductive paste provided on the ceramic substrate 1 at a predetermined interval; A pair of insulator coatings 3 formed by firing a pair of dams 3a formed of an insulator coating made of an insulator paste provided at a constant interval so as to connect the pair of conductor coatings 2; A resistor coating 4 formed by firing a resistor coating 4a made of a resistor paste provided to connect the pair of conductor coatings 2 between the pair of insulator coatings 3;
In the range where the width (W ₁ ) of the resistor coating film 4a is 0.01 to 1.6 mm , the ratio of the thickness (t _r1 ) of the resistor coating film to the thickness (t _d1 ) of the dam ( (t ₁ = t _r1 / t _d1 ) is within the range represented by the following formula, and each end face 41 of the resistor film 4 on the insulator film 3 side is formed of the pair of insulator films 3. A ceramic circuit board which is in contact with each inner end face 31.
1.3-0.4ln (W ₁ ) ≧ t ₁ ≧ 1

The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the thickness of the dam is equal to or less than the thickness of the resistor coating film.

The ceramic circuit board according to claim 1 or 2 , wherein the conductor paste contains at least one metal element selected from Ag, Pd, Pt, and Au.

A ceramic substrate 1, a pair of conductor coatings 2 formed on the ceramic substrate 1 at regular intervals, and a pair of insulator coatings 3 provided at regular intervals so as to connect the pair of conductor coatings 2; A resistor film 4 provided so as to connect the pair of conductor films 2 between the pair of insulator films 3;
When the width (W ₂ ) of the resistor film 3 is in the range of 0.01 to 1.6 mm , the ratio between the thickness (t _r2 ) of the resistor film and the thickness (t _d2 ) of the insulator film ( t ₂ = t _r2 / t _d2 ) is within a range represented by the following formula, and each end face 41 of the resistor film 4 on the insulator film 3 side is formed of the pair of insulator films 3. A ceramic circuit board which is in contact with each inner end face 31.
1.3-0.4ln (W ₂ ) ≧ t ₂ ≧ 1

On the ceramic green sheet 1a, a pair of conductor coatings 2a made of a conductor paste is provided at a constant interval, and then an insulator made of an insulator paste at a certain interval so as to connect the pair of conductor coatings 2a. A pair of dams 3a constituted by a coating film is provided, and then a resistor coating film 4a made of a resistor paste is connected between the pair of dams 3a so as to connect the pair of conductor coating films 2a, and A method of manufacturing a ceramic circuit board in which each end face 41a on the dam 3a side of the resistor coating 4a is provided so as to come into contact with each inner end face 31a of the dam 3a, and then these are integrally fired ,
When the width (W ₁ ) of the resistor coating film is in the range of 0.01 to 1.6 _mm , the ratio (t t1) between the thickness (t _r1 ) of the resistor coating film and the thickness (t _d1 ) of the dam (t ₁ = t _r1 / t _d1 ) is within a range represented by the following formula :
1.3-0.4ln (W ₁ ) ≧ t ₁ ≧ 1