JPH0141037B2

JPH0141037B2 -

Info

Publication number: JPH0141037B2
Application number: JP331983A
Authority: JP
Inventors: Heikichi Tanei; Nobuyuki Sugishita
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-01-14
Filing date: 1983-01-14
Publication date: 1989-09-01
Also published as: JPS59129455A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕本発明は厚膜混成集積回路板に関する。特に、
その高密度小型化を図り得る厚膜混成集積回路板
に関するものである。〔従来技術〕厚膜混成集積回路板は通例、セラミツク基板上
に厚膜ペーストをスクリーン印刷し、配線導体や
抵抗体等を形成し、これに半導体素子その他の電
子部品を搭載して構成される。このような厚膜混
成集積回路板は、電子機器の小型化のために広く
用いられている。ところが計算機やテレビ、ラジオ、ビデオ、ビ
デオカメラその他携帯用音響機器などの小型化が
進むに従い、厚膜混成集積回路にもより一層の小
型化が要求されるようになつて来た。この要求を満たすため、従来、配線導体ととも
に抵抗体をも多層化した厚膜混成集積回路が製作
されている。これは一般に、第１図に例示する如
き構造になつており、セラミツク基板１上に第１
層配線導体２を形成し、これに接続するように設
けた第１層抵抗体３を絶縁層４で被覆し、その上
に第２層配線導体５を形成し、これを接続するよ
うに第２抵抗体６を設けて成る。従来は上記絶縁層として、850℃〜950℃で焼成
される結晶化ガラスが使用されていた。このため
第１層抵抗体３はこの結晶化ガラスとの反応及び
高温での再焼成の影響によつて、設計値に対する
抵抗体変動が大きく、従つて抵抗値精度が悪いと
いう欠点があつた。この欠点を解決する技術として、本発明者ら
は、前記絶縁層として第１層抵抗体と反応しない
低融点結晶化ガラス（鉛元素を含む）を使用する
ことを見い出し、この技術は既に提案済である
（特願昭55−149414号）。しかしながらこの技術においてもなお、第２層
配線導体の半田付け性が悪く、このため生産歩留
りが悪いという問題点が残つている。〔発明の目的〕本発明の目的は、上記した従来技術の欠点・問
題点を一掃して、抵抗値精度が優れ、しかも第２
層配線導体の半田付け性の良好な厚膜混成回路基
板を提供することにある。〔発明の概要〕この目的を達成するため、本発明者らは第１層
抵抗体及び第２層抵抗体と反応しない絶縁層材料
を種々検討した。その結果、絶縁層材料として、
550℃〜650℃の結晶化温度を有する鉛元素を含ま
ない結晶化ガラスを使用することにより、この目
的が達成されることが判明した。即ち一般に、結晶化ガラスの結晶化温度は軟化
点温度付近にあるので、低い結晶化温度をもつ結
晶化ガラスには、そのガラス成分として軟化温度
を低くするための酸化鉛（PbO）が多量に含まれ
ている。この酸化鉛を含んだ結晶化ガラスを前記
絶縁層材料として使用した場合、第２層配線導体
との反応が起こりやすく、かつ第２層配線導体の
半田付け性が悪いことがわかり、よつてかかる知
見に基づいて、上記のことに到達したものであ
る。このように、本発明の厚膜混成回路板は、その
絶縁層の材料として、550℃〜650℃の結晶化温度
を有し、鉛元素を含まない結晶化ガラスを使用し
て構成する。結晶化温度が550℃よりかなり低い
ものは、組成的に適切なものが作成しにくく、一
方結晶化温度が650℃よりかなり高いものは、絶
縁層の焼成温度も同じく650℃より高くなり、こ
のため第１層抵抗体との反応が起こりやすく、焼
成に伴う抵抗値変化が急激に増大して、実用に供
するのが困難である。よつて結晶化温度として
は、概ね550℃〜650℃の範囲にあるものが最も有
効である。好ましい実施の態様として、結晶化ガラスの組
成が下記の範囲にあるものを、好適に使用でき
る。その組成は、 SiO₂ ５〜20（wt％） Al₂O₃ 0.5〜10 ZnO 52〜65 B₂O₃ 15〜30 Na₂O／K₂O／Li₂O 0.1〜２ MgO／CaO／BaO 0.5〜10 TiO₂／SnO₂ ０〜５Ｆ０〜２である。このような組成範囲が好ましい理由を、各成分
毎に記すと、以下の通りである。 SiO₂：５％より少ないと熔融時の粘度が低く、
ガラス化しにくい。20％より多いと結晶化温度
が高くなり好ましくない。 Al₂O₃：0.5％より少ないと適切な粘度特性が得ら
れない。10％より多いと結晶化温度が高くな
る。 ZnO：55％より少ないと十分な結晶化が起らな
い。65％を越えると適切な粘度特性得られな
い。 B₂O₃：15％より少ないと軟化温度が高くなる。
30％より多いと、結晶化特性が低下する。 R¹ ₂Ｏ（Na₂O、K₂O及び／又はLi₂O）：フラツクス
剤として用いるが、0.1％より少ないと効果は
期待できない。２％を越えると耐湿性が悪くな
る。 R²O（MgO、CaO及び／又はBaO）：ガラス熔解
性向上の目的で使用する。0.5％より少ないと
効果はない。10％より多いと熱膨張係数が大き
くなりすぎ、好ましくない。 R³O₂（TiO₂及び／又はSnO₂）：必須成分ではない
が、本成分の導入により化学的耐久性（耐水性
等）の改善効果が有る。５％を越える量を入れ
ても効果は期待できない。Ｆ：フラツクス剤として用いるが、必須成分では
ない。２％を越える量を入れると熱膨張係数が
大きくなりすぎ、好ましくない。〔発明の実施例〕以下本発明の具体例に実施例につき、その内の
いくつかを詳細に説明する。実施例１本実施例は、構造的には第１図に断面で示した
一般の厚膜混成集積回路板と同様に具体化するも
のであるが、以下述べる試作においては、絶縁層
４までの形成を行い、主に第１層抵抗体３の抵抗
値変化の調査に供したので、その状態を示す第２
図を参照して説明する。即ち、この厚膜集積回路板は、セラミツク基板
１上に第１層配線導体２と第１層抵抗体３とを形
成し、これをおおうように絶縁層４を形成し、こ
の絶縁層４の上に第２層配線導体５と第２層抵抗
体６を形成して成り、その内の絶縁層４を、550
℃〜650℃の結晶化温度でしかも鉛元素を含まな
い結晶化ガラスを材料として使用する構成するも
のである。本例ではかかる結晶化ガラスとして、第１表に
示す各種組成のもの（各々結晶化温度は550℃、
600℃、650℃）を用いて、所期の効を得た。本例の回路板は、次のようにして製造できる。 96％アルミナ基板１にAg／Pd系導体ペースト
を印刷し、850℃で焼成して、抵抗体の端子（第
１層配線導体）２を形成した。この基板１に、シ
ート抵抗10kΩ／□のRuO₂系抵抗ペーストを印
刷し、850℃で焼成し、さらにその上に第１表に
示す各種組成の結晶化ガラスを有機ビヒクル（テ
ルピネオールにエチルセルロースを溶解させたも
の）と混練し、ペースト化したものを印刷し、各
種ガラスに応じて、第２表に示す温度で焼成し
た。これによつて、第１層抵抗体３と、これをお
おう絶縁層４を形成する。各種結晶化ガラスを被覆した時の第１層抵抗体
３の抵抗体としての変化率を、各ガラス種毎に第
２表に示す。変化率は、ガラス被覆前の抵抗値を
基準とし、ガラス被覆後の抵抗値の変化率として
求めた。また、本試作では形成に至つていないが、回路
板を完成するには第２層抵抗体６とその端子（第
２層配線導体）５を設けるので、この第２層抵抗
体５の形成を想定して、その形成のための条件と
同じ条件で、つまり結晶化ガラスの焼成後更に
600℃で再焼成し、この時の抵抗値変化率（ガラ
ス被覆前の抵抗値を基準）をも示した。第２表から明らかなように、本実施例の如く結
晶化ガラスを絶縁層４に用いた場合には、焼成時
の抵抗値変化が少なく、従つて第１層抵抗体に優
れた精度をもつものが得られる。

【表】

【表】この第２表からわかるように、本実施例によれ
ば、絶縁層の下の第１層抵抗体の抵抗値変化を小
さくでき、ガラス組成No.１のもので−8.0〜−3.0
％、No.２のもので−3.0〜−1.0％、No.３のもので
＋９〜＋10％の範囲であり、各種ガラス材料すべ
てで考えても、抵抗値変化は±10％以内に抑える
ことができる。従つてその抵抗率変化を見込ん
で、レーザ及びサンドブラストによつてトリミン
グすることにより、高精度の抵抗値を必要とする
抵抗体を多数有する高密度厚膜混成集積回路板を
構成することができる。実施例２本例では主として、第２層配線導体５の半田付
け性の効果を調べた。このため、本例において
は、第３図の如く第２層配線導体５まで形成した
試作品を用いて、各種検査を行つた。本例においては、次のように試験を行つた。 96％アルミナ基板１に、実施例１で使用したの
と同じ組成のガラスペーストを印刷し、第３表に
示す温度で焼成して、絶縁層４を得た。その後、
Ag／Pd系導体ペースト（ソーダ石灰ガラス基板
用またはほうろう被覆金属基板用として市販され
ているもの）を印刷し、第３表に示す温度で焼成
し、第２層配線導体５を形成した。この第２層配線導体５の半田付け性を測定し
て、その結果をも第３表に示すものである。半田付け性は、以下に記す半田拡がりと接着強
度とで評価した。即ち、半田拡がりは、第２層配
線導体に半田フラツクスを塗布した後、半田円柱
（４mm〓、2.5mm^t、60Sn／40Pb）を載せ、230℃で
その半田円柱を熔融した時の、その拡がり径であ
る。一方、接着強度は、この第２層配線導体に銅
線（0.5mm〓）を半田付けし、その銅線を引張つた
時、半田付け部がはく離するに要する引張り荷重
である。この双方による、半田付け性の測定結果
を第３表に示してある。この第３表には、比較のため、絶縁層としての
結晶化ガラスを形成しない場合、つまりアルミナ
基板に直接Ag／Pd系導体ペーストを印刷・焼成
した場合の測定結果も示す。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明の厚膜混成集積回路板は、配
線導体とともに抵抗体も多層化することにより小
型化という基本的な要求を満たすとともに、抵抗
値精度が高く、更に第２層配線導体への半田付け
性も良好であるという効果を有するもので、在来
の技術の欠点・問題点を一掃した、きわめて有利
なものということができる。なお、当然のことではあるが、本発明は図示の
構造や、上記説明の組成物等にのみ限定されるも
のではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般に高密度厚膜混成集積回路板の断
面図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明の各実
施例を説明するための断面構成図である。１……セラミツク基板、２……第１層配線導
体、３……第１層抵抗体、４……絶縁層、５……
第２層配線導体、６……第２層抵抗体。

Claims

【特許請求の範囲】１セラミツク基板上に第１層配線導体と第１層
抵抗体とを形成し、これらの少なくとも一部を被
覆して絶縁層を形成し、さらにこの絶縁層の上に
第２層配線導体と第２層抵抗体とを形成して成る
厚膜混成集積回路板において、前記絶縁層の材料
として、550℃〜650℃の結晶化温度を有し、しか
も鉛元素を含まない結晶化ガラスを使用すること
を特徴とする厚膜混成集積回路板。２前記結晶化ガラスが重量％表示で、 SiO₂ ５〜20wt％ Al₂O₃ 0.5〜10 ZnO 52〜65 B₂O₃ 15〜30 Na₂O K₂O Li₂O 0.1〜２ MgO CaO BaO 0.5〜10 TiO₂ SnO₂ ０〜５Ｆ０〜２の組成を有するものであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の厚膜混成集積回路板。