JPH02264402A - ポリマー厚膜抵抗体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はポリマー厚膜抵抗体のＴＯＲ（抵抗温度係数）
の改良に関するものである。

従来の技術 昨・今、厚膜（印刷）抵抗体は実装密度と生産性が高い
ため用途が拡大している。従来の厚膜抵抗体の主流は酸
化ルテニウムとガラスフリットを主成分とするブレース
抵抗体であった。この抵抗体は以下のような欠点を持っ
ている。

（１）酸化ルテニウムの材料コストが高い。

（２）高温焼成をするためプロセスコストが高い。

（３）セラミック基板等の耐熱性の著しく高い基板に実
装が限定される。

（４）その結果、プリント基板の軽量化、低コスト化の
障害になる。

これに対しポリマー厚膜抵抗体はカーボンと樹脂バイン
ダーを主成分とし、以下のようなブレース抵抗体の欠点
を補う長所を有する。

（１）材料コストが安い。

（２）低温焼成（硬化）ができるープロセスコストが安
い。

（３）安価で軽量な紙フエノールやガラスエポキシ等の
樹脂基板に実装可能である。

このため特に軽量化、低コスト化を求められる一部の用
途に使われている。

発明が解決しようとする課題 ポリマー厚膜抵抗体がブレース抵抗体よりも用途が限ら
れている理由の一つに、ＴＣＲが大きいという問題があ
る。ポリマー厚膜抵抗体の一般的なＴＣＲを第３図に示
す。全温度領域（−４０〜＋１２Ｑ℃）にわたって負の
傾きをもつ曲線が得られるが、室温付近（１０〜４０℃
、以後“領域Ｒ″と記す）に変曲点があり、領域Ｒ以下
では傾きが大きく、領域Ｒ以上では小さくなる。ここで
第３図の縦軸を抵抗値の対数（Ｉｎρ）にとり、横軸を
絶対温度の逆数（，１／Ｔ）にして書き換えると第４図
になる。領域Ｒ以下では正の傾きを持った直線になり、
領域Ｒ以上では直線から上側（抵抗値の大きい方向）に
外れる。このような現象には次のような説明がされてい
る（文献参照：電子情報通信学会論文誌’８７　Ｍｏ１
．　Ｊ７ｏ−ＣＮｏ１ｐ１０３）。

ポリマー厚膜抵抗体は一般にカーボンを導電体とし、こ
れをバインダーで結着して抵抗体を形成している。領域
Ｒ以下では、このバインダーであルホリマー絶縁層を介
したカーボンとカーボン粒子間の電導が電子の熱励起に
よるものであることから、１ｎρ−１／Ｔの関係が正の
傾きを持った直線関係になる。その結果、ポリマー厚膜
抵抗体は領域Ｒ以下において大きなＮＴＣ特性（温度が
上がると抵抗値が下がる特性）を示す。

一方領域Ｒより高い領域では、１ｎρ−１／Ｔが直線関
係からはずれ、ＮＴＣ特性がゆるまる傾向となるが、こ
の原因は、バインダーと導電体であるカーボンの熱膨張
率が均−桁異なることから、温度が上昇するにしたがい
カーボン粒子が引き離されるためとされている（文献参
照：電子情報通信学会技術報告ＣＰＭ８３−３１）。し
たがって熱膨張率の大きいバインダーを使うと、ポリマ
ー厚膜抵抗体のＴＣＲを小さくできる可能性がある。

この現象の説明は、ポリマー厚膜抵抗体の硬化温度が低
いほどＴＣＲが小さくなることからも裏付けられる。

しかし一般に、熱膨張率の大きな樹脂は架橋密度が低く
、またＴｇ（ガラス転移点）が低いため耐熱性に乏しく
、ポリマー厚膜抵抗体のバインダーに使用した場合、ハ
ンダデイツプに耐えることができないという問題がある
。また硬化温度を低くすることもＴＣＨの低下に有効で
あるが、同じように架橋密度が下がるため、耐熱性が落
ちる問題がある。

このようにポリマー厚膜抵抗体のＴＣＲを小さくするに
は、バインダーの領域Ｒ付近の熱膨張を太きくすること
が必要であるが、その場合耐熱性を低下させないことが
絶対条件となる。

課題を解決するための手段 本発明は、ポリマー厚膜抵抗体のバインダーとして、エ
ポキシ樹脂を主骨格とし、これを溶剤に可溶なイミド樹
脂と熱可塑性樹脂を付与したものを用いる。そして、こ
のバインダー中に導電物粉体を分散させバインダーを熱
で硬化させることにより、耐熱性が高＜ＴＣＲが小さい
厚膜抵抗体を得る。

作用 本発明にかかるポリマー厚膜抵抗体は、バインダー、導
電物粉体、さらに必要に応じて溶剤、フィラー及びその
他添加剤よりなる。

バインダーは、反応性の高いエポキシ樹脂と耐熱性の高
いイミド樹脂及び熱膨張の大きい熱可塑性樹脂よりなる
。

したがって、今まで両立が困難であった、高耐熱で低Ｔ
ＣＲのポリマー厚膜抵抗体を得ることが可能となる。

実施例 本発明で用いられるエポキシ樹脂は、一般に知られてい
るものであれば特に制約はない。例えばスフエノール型
、ビスフェノールＦ５、フェノールボラック型エポキシ
樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、グリセリ
ントリグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル
系樹脂、脂環型エポキシ樹脂、ジグリシジルフタレート
や重合服肪酸ポリグリシジルエステル等のグリシジルエ
ステル系樹脂、Ｎ、Ｎ−ジグリシジルアニリン等のグリ
シジルアミン系樹脂及びヒダントイン型エポキシ樹脂や
トリグリシジルイソシアヌレート等の複素環式オボキシ
樹脂が挙げられる。

エポキシ樹脂の硬化剤としては、アミン、イミタゾール
、アミド、ヒドラジド等の窒素化合物、酸無水物、フェ
ノール樹脂、ルイス酸等、一般のエポキシ硬化剤に用い
られるものが使用される。

本発明においては、上記したエポキシ樹脂からなる群よ
り選ばれた一個もしくは二個以上のものと、硬化剤の群
より選ばれた一個もしくは二個以上のものの種々の組み
合わせが使用される。

イミド樹脂は高速反応が可能でかつエポキシ樹脂と相溶
性が良く、さらに一般的な溶剤（ジメチルホルムアミド
、Ｎ−メチルピロリドンといった極性溶剤を除く）に可
溶なものが使われる（例：マレイミド等のようなイミド
閉環構造を持つものが望ましい）。

熱可塑性樹脂は、−４０〜＋１２０℃の範囲において熱
膨張率が犬きく、かつ一般的な溶剤に可溶なものが用い
られる。例えばポリ塩化ビニルポリブチラール、・ポリ
アクリレート、ポリエステル等の塗料面樹脂、スチレン
ブタジエンラバーアクリロニトリルブタジエンラパー（
いずれも未加硫）等のエラストマー、さらにウレタンプ
レポリマー　フェノキシ樹脂、及びシリコーン樹脂等が
用いられる。

本発明におけるポリマー厚膜抵抗体のバインダーは、上
記エポキシ樹脂、イミド樹脂、熱可塑性樹脂の三者混合
物、あるいはイミド樹脂とエポキシ樹脂の部分架橋反応
による変性樹脂（以後イミド変性したエポキシ樹脂と記
す）と熱可塑性樹脂の混合物、あるいはイミド変性エポ
キシ樹脂と熱可塑性樹脂の部分架橋による三元系の変性
樹脂が用いられる。

イミド樹脂とエポキシ樹脂の混合または変性割合は、ハ
ンダ耐熱性と反応性バランスを考えると５〜６０Ｗｔｅ
ｌｂが適当である。

熱可塑性樹脂とイミド変性エポキシ樹脂の混合または変
性割合は、熱可塑性樹脂の種類によって多少異なるが、
ＴＣＨの低減効果とノ・ンダ耐熱性テストの結果から２
〜３０ｗｔ％が望ましい（第１図参照）。

第１図に示すように、熱可塑性樹脂が３０ｗｔ％以内で
あれば、イミド−エポキシ樹脂の高耐熱性の特徴を妨げ
ることな（ＴＣＲを小さくすることが出来ることがわか
る。

本発明のポリマー厚膜抵抗体に使われる導電物粉体は一
般の厚膜抵抗体に使用されているものと同じものが使用
できる。例えばカーボンブラック、グラファイト、銀、
銅、ニッケル等の金属、ＲｕＯ□。

５ｎ０２等の金属醸化物が使われる。

本発明のポリマー厚膜抵抗体に使われる溶剤は。

スクリーンレジストを侵す溶剤（ジメチルホルムアミド
、■−メチルピロリドンといった極性溶剤）以外、例え
ばアルコール系、ケトン系、エステル系等が使用される
。

その他の添加剤については実装に適した厚膜ペーストの
レオロジーを調節するためのフィラーおよび導電物粉体
やフィラーなどの分散性を向上させるだめの分散剤、粉
体表面処理剤等が用いられる。

以上の組成物を混練して仕上げたポリマー厚膜ペースト
をプリント基板上で硬化させ、所定の抵抗体を得る。

第２図は厚膜抵抗体の構成を示すもので、１はオーバー
コート樹脂、２は厚膜抵抗体、３は電極、４は基板であ
る。

具体例 次の三種のポリマー厚膜抵抗体ペーストを作成し、抵抗
体としての特性評価を行った。

（１）　　−１−、ｌ−”キシ樹脂（分子量３８０、エ
ポキシ当量１８９）とイミド樹脂（分子量８８０、イミ
ド基当量２１０）を３＝１の割合で溶融混合し、これに
カルボキシル末端アクリロニ・トリルブタジェンラバー
８部、硬化剤としてフェノール樹脂４６部、カルピトー
ル８０部、カーボンブランク１６部及び溶融シリカ７６
部を調合し、三本ロールで混練してポリマー厚膜抵抗体
ペーストを作成する。

（２）エポキシ樹脂（（１）と同じもの）１００部に対
しアクリロニトリルラバー８部、フェノール樹脂６０部
、カルピトール６０部、カーボンブラック１７部及び溶
融シリカ８４部を調合し、ｅｌ）と同じ方法で作成する
。

（３）　　（１）からカルボキシル末端アクリロニトリ
ルブタジェンラバーを抜いたもの。

（４）市販ポリマー厚膜抵抗体（フェノール系）（５）
（４）のバインダー樹脂分１００部に対し、カルレボキ
シル末端アクリロニトリルブすジエンラノ（−８部を加
えたもの。

（以　下　余　白） 試験条件 硬化温度　　１８０℃　６０分 シート抵抗　　９０にΩ／Ｓ（１ 基　　板　　ガラス−エポキシ基板 ＴＯＲ−４０〜＋８６℃ ハンダ耐熱　　２６０℃　１０５ｅｌＣ高温放置　　８
６℃　１０００Ｈｒ 高湿放置　　６０℃　９６チＲＨ １０００Ｈｒ （２）はバインダーにイミド樹脂を含んでいないため、
ハンダ耐熱性に劣る。一方（３）は熱可塑性樹脂である
カルボキシル末端アクリロニトリルブタジェンラバーを
含んでいないためＴＣＲが犬きくなっている。従来のポ
リマー厚膜抵抗体のバインダーは、（４）のようなフェ
ノール系が主流であるが、ＴＣＲが大きい。これにカル
ボキシル末端アクリロニトリルブタジェンラバーを加え
ると（（５）　）、ＴＣＲが小さくなるがノ・ンダ耐熱
性も低下する。

これまでのポリマー厚膜抵抗体は、樹脂の熱膨張率を犬
きくすることと耐熱性を高くすることが両立しないだめ
、抵抗体の特性のＴＣＲと・・ンダ耐熱性の両方を向上
させることがきわめて困難であった。しかし本発明の抵
抗体（（１）　）のように、バインダーをエポキシ樹脂
−イミド樹脂−熱可塑性樹脂の三元系にすることにより
、両者の特性を同時に向上させることができた。

発明の効果 ポリマー厚膜抵抗体のバインダーとして、エポキシ樹脂
を主骨格とし、これに耐熱性の高いイミド樹脂と熱膨張
の大きい熱可塑性樹脂を付与した樹脂を用いることによ
り、高耐熱で低ＴＣＲのポリマー厚膜抵抗体が得られた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱可塑性樹脂比率とＴＣＲ、ハンダ耐熱との関
係を示す図、第２図は厚膜抵抗体の断面図、第３図はポ
リマー厚膜抵抗体のＴＣＲを示す図、第４図は１ｎρ−
１／Ｔの関係を示す図である。 １・・・・・・厚膜抵抗体、３・・・・・・電憧、４・
・・・・・基板。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第 図 邊さ、可空七虹動月、／工爪゛キジ＋イミｙんげ月６　
ｃｗｔ名コ第 図 第 図 ｇ／丁　、　　（０３ 〔に １〕

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）エポキシ樹脂とイミド樹脂および熱可塑性樹脂か
   らなるバインダーに、導電物粉体を分散させたことを特
   徴とするポリマー厚膜抵抗体。
2. （２）エポキシ樹脂がイミド樹脂で変性されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポリマー厚膜
   抵抗体。
3. （３）エポキシ樹脂のイミド変性率が５〜５０％である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のポリマー
   厚膜抵抗体。
4. （４）エポキシ樹脂がイミド樹脂および熱可塑性樹脂で
   変性されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のポリマー厚膜抵抗体。
5. （５）熱可塑性樹脂による変性率が１〜３０％であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のポリマー厚
   膜抵抗体。