JPH02312201A - Resistance composition and circuit board and electronic device using same - Google Patents

Resistance composition and circuit board and electronic device using same

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JPH02312201A
JPH02312201A JP1132628A JP13262889A JPH02312201A JP H02312201 A JPH02312201 A JP H02312201A JP 1132628 A JP1132628 A JP 1132628A JP 13262889 A JP13262889 A JP 13262889A JP H02312201 A JPH02312201 A JP H02312201A
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resistor
circuit board
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glass
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Shigeru Takahashi
茂 高橋
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一二 山田
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Abstract

PURPOSE:To obtain a resistance capacitance for non-oxide ceramic showing stabilized resistance characteristics even when thermal stress is applied by a method wherein crystalline glass, containing a proper quality of lead oxide, is used as an inorganic bonding agent. CONSTITUTION:An inorganic bonding agent is formed into crystalline glass, which contains lead oxide of 3 to 15wt.%, having a desirable softening point of 600 deg.C or higher and thermal expansion coefficient of 4.0X10<6>/ deg.C or lower. Also, this crystalline glass is mainly composed of SiO2, B2O3 and ZnO, and besides, one or more kinds selected from MnO, WO3, ZrO2, Cr2O3 and TiO2 can be contained therein. The crystalline glass containing such lead oxide as above-mentioned contributes to the highly minute and firm adhesion between a non-oxide ceramic substrate and the resistor provided on the substrate. As a result, a resistance composition for non-oxide ceramic showing stabilized resistance characteristics can be obtained even when thermal stress is applied.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は非酸化物系セラミックス用抵抗組成物、これを
用いて抵抗体を形成した回路基板、及び同回路基板を搭
載した電子装置に関する。 〔従来の技術〕 非醸化物系セラミックス、例えば窒化アルミニウムや炭
化シリコンは、近年の焼結技術や精製技術の向上に伴っ
て、電子部品用基板材料として注目されている。  [
l 5 IEEE Trans、on Cjl、M、T
、。 CHMT−8,Nci2,247−252頁(1985
年)における“AIN 5ubstrates wit
h HighThernal Conductivit
y”と題する論文では、高密度、高純度に精製された窒
化アルミニウム粉を加圧焼結して、熱伝導率160W/
m−K (室@)、電気抵抗率5X10”Ω・all(
室温)、誘電率F3 、9 (I M Hz ) 、屈
曲強度50 kg/ m”、熱膨張係数4.3 x 1
0”−’/”C(室温−400℃)なる性質を付与した
ことを開示している。また、[2]特公昭58−159
53号では、ベリリヤ添加した炭化シリコンの加圧焼結
体に熱伝導率0.25caQ/aa−5・℃以上、抵抗
率107Ω・1以上(室温)、熱膨張係数4 X 10
−6/’C以下なる性質を付与した電気的装置用基板を
開示している。 上記
[Industrial Application Field] The present invention relates to a resistor composition for non-oxide ceramics, a circuit board in which a resistor is formed using the same, and an electronic device equipped with the circuit board. [Prior Art] Non-fertilized ceramics, such as aluminum nitride and silicon carbide, are attracting attention as substrate materials for electronic components as sintering technology and refining technology have improved in recent years. [
l 5 IEEE Trans,on Cjl,M,T
,. CHMT-8, Nci2, pp. 247-252 (1985
AIN 5ubstrates wit
h High Thermal Conductivity
In the paper entitled ``Y'', high-density, highly purified aluminum nitride powder was pressure sintered to achieve a thermal conductivity of 160W/
m-K (chamber@), electrical resistivity 5×10”Ω・all(
room temperature), dielectric constant F3, 9 (IM Hz), bending strength 50 kg/m", thermal expansion coefficient 4.3 x 1
It is disclosed that a property of 0''-'/''C (room temperature - 400°C) is imparted. Also, [2] Special Publick Publication No. 58-159
In No. 53, a pressurized sintered body of silicon carbide doped with beryllia has a thermal conductivity of 0.25 caQ/aa-5・℃ or higher, a resistivity of 107Ω・1 or higher (room temperature), and a thermal expansion coefficient of 4×10.
Disclosed is a substrate for an electrical device that has a property of -6/'C or less. the above

【11や【2】の、窒化アルミニウムや炭化シリコ
ンをはじめとする非酸化物系セラミックス焼結体は、そ
れらの持つ種々の特徴を活かすことにより、電子装置の
性能向上に資することが期待される。非酸化物系セラミ
ックス応用の有力な分野の一つとしてハイブリッドIC
があり、この回路形成に必要な厚膜組成物の開発が進め
られている。ハイブリッドIC用基板においては1回路
の構成上導体配線とともに抵抗体が形成されていること
が第一に必須である。従来、(3]特開昭62−216
301号に、導電性粉末と、無機結合剤と、有機ビヒク
ルと、所望により金属酸化物添加剤とからなる抵抗組成
物において、無機結合剤がS、+、Oz+A QxO3
+ BzOs、 Ca O,Z n○及びT−SiO2
□を主成分とする結晶性ガラスフリット、好ましくはS
−SiO2□(28−42wt%)−AQ20a(10
−22wt%)−BzOa(15w t%)−CaO(
14−25wt%)−ZnO(15−25wt%)−T
iOx(6−15wt%)なるガラスフリットである組
成物、
Non-oxide ceramic sintered bodies such as aluminum nitride and silicon carbide as shown in [11 and [2]] are expected to contribute to improving the performance of electronic devices by taking advantage of their various characteristics. . Hybrid IC is one of the leading fields of non-oxide ceramics application.
Development of thick film compositions necessary for forming this circuit is underway. In a hybrid IC substrate, it is essential that a resistor is formed together with the conductor wiring in order to form one circuit. Previously, (3) JP-A-62-216
No. 301 discloses a resistive composition comprising a conductive powder, an inorganic binder, an organic vehicle, and optionally a metal oxide additive, wherein the inorganic binder is S, +, Oz+A QxO3.
+ BzOs, Ca O, Z n○ and T-SiO2
Crystalline glass frit mainly composed of □, preferably S
-SiO2□(28-42wt%)-AQ20a(10
-22wt%)-BzOa(15wt%)-CaO(
14-25wt%)-ZnO(15-25wt%)-T
a composition that is a glass frit of iOx (6-15 wt%);

【41特開昭63−136601号に、窒化アル
ミニウム基板上に多孔質の抵抗被膜を設けてなる厚膜抵
抗体が開示されている。ここで、多孔質の抵抗被膜を形
成するため、(1)導電粒子としてRu Ozを用いる
場合は、5−SiO2□−AQxOs−BzOa−Ca
O−ZnO−T−SiO2□−MgO系又はS−SiO
2□−AQxOs−BxOs−CaO−ZnO−Tie
s系結晶性ガラスフリット、そして(2)導電粒子とし
てRu0zとともにAgやPdの粉末を用イル場合は、
Pb0−BzOa−Si○2系非晶質ガラスフリットを
用いている。  [5]Proc。 5th International Microel
ectronics Conference。 pp、137−141 (1988)における”Tec
hnical  progresses  for  
a  thick  filmresistor  f
or  aluminum  n1tride  5u
bsrates  withdevitrifiabl
e 5older glass”と題する論文において
、SiS102(10−16%)−BzOa(19−2
6wt%)−ZnO(60−70wt%)系ガラスをガ
ラスフリットとして用いた窒化アルミニウム用なRuO
2系厚膜抵抗体を開示している。 [61三菱電機技報、VoQ、54.Nn10゜696
−699頁(1980年)における“ハイブリッドIC
イグナイタ″と題する論文において、パワートランジス
タ素子とそれを制御するための受動素子を搭載する回路
領域とを別々に分割されたアルミナセラミックス基板上
に搭載し、これら相互間の電機的連絡が金属m線のボン
ディングによってなされた自動車エンジン制御用電子装
置が開示されている。【7)第1回マイクロエレクトロ
ニクスシンポジウム論文集、167−172頁(1,9
85年)における”AIN基板単一構成VHF帯電力増
幅モジュール″と題する論文において、パワートランジ
スタ素子とそれを制御するための抵抗体を含む受動素子
とを単一の窒化アルミニウム基板上に搭載し、回路を構
成するための厚膜配線が施されたVHF帯電力増幅用電
子装置が開示されている。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記(41の(b)におけるように導電粒子としてAg
粉末を用いると、Agのマイグレーションによる導電ネ
ットワークの破壊が生じやすい。 この場合は、抵抗体の稼働時の安定性が著しく損ねられ
やすい、したがって、厚膜抵抗体の導電粒子としては酸
化物系の方が好ましい、このような点において、上記[
L) 、[4] (b)及び【5]のように導電粒子と
して酸化物系を用いるのが有利である。これらの先行技
術に共通する点は、無機結合剤として結晶性ガラスを用
い、多孔質の抵抗被膜を形成することにより非酸化物系
セラミックスと無機結合剤との反応により発生する気体
を容易に放出せしめ、抵抗体の発泡や導電粒子の凝集を
避けるようにする点である。また、【31゜[4]  
(b)及び【51の場合は、無機結合剤として酸化鉛を
含まないガラスを用いる点で共通するにれは、(5)に
開示されているように、酸化鉛含有ガラスは非酸化物系
セラミックスとの反応性に富み、気体を発生しやすいと
言う知見に基づく。しかし1本発明者らの検討によれば
、酸化鉛を含まないガラスは非酸化物系セラミックスと
の反応性に極めて乏しく、同セラミックスと抵抗体の接
着性が著しく損なわれやすく、稼働時の抵抗特性は安定
しにくいことが見出されている。具体的には、稼働時の
熱的ストレスの印加にともない、抵抗値は逐次増加する
。この原因は、抵抗体のマイクロクラックの増加による
導電ネットワークの切断にある。このような抵抗特性の
不安定性は、【6】の自動車エンジン制御用、[7]の
V HF帯電力増幅用の如き電子装置においては極めて
致命的で、窒化アルミニウムが種々の優れた物性を持ち
ながら、上記電子装置が実用化あるいは製品化に至って
いない主因になっている。 したがって1本発明は上述した従来技術の欠点を補い、
熱的ストレスの印加によっても安定な抵抗特性を示す非
酸化物系セラミックス用抵抗組成物、これを用いた非酸
化物系セラミックス回路基板、及び同回路基板が組込ま
れた電子装置を提供することを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明の非酸化物系セラミックス用抵抗組成物は、導電
性物質と、無機結合剤と、有機ビヒクルと、所望により
金属酸化物添加剤とからなる非酸化物系セラミックス用
抵抗組成物において、無機結合剤が酸化鉛を3ないし1
5wし%含有し、好ましくは軟化点が600℃以上そし
て熱膨張係数が4.OX 10”−8/’C以下の結晶
性ガラスであることを基本とする。この結晶性ガラスと
して5−SiO2□。 BzOa、ZnOを主成分とし、更L:M n O+W
Oa+Zr0z、Crz○s、Tic)zの1種以上を
含むことができる。 特に、5−SiO2□15%以下、 BzOal 5〜
30%、Zn050〜80%が好ましく、MnO等は5
%以下が好ましい。 本発明の非酸化物系セラミックス回路基板は、導電性物
質と、無機結合剤と、所望により金属酸化物添加剤とか
らなる抵抗体が非酸化物系セラミックス上に設けられた
基板であって、上記抵抗体の無機結合剤が酸化鉛を3な
いし15Wし%含有し、軟化点が600℃以上そして熱
膨張係数が4.0X10−8/”C以下の結晶性ガラス
であることを基本とする。 本発明の電子装置は、導電性物質と、無機結合剤と、所
望により金属酸化物添加剤とからなる抵抗体が非酸化物
系セラミックス上に設けられ、上記抵抗体の無機結合剤
が酸化鉛を3ないし15wt%含有し、軟化点が6oO
℃以上そして熱膨張係数数が4.OX 10−8/”C
以下の結晶性ガラスである非酸化物系セラミックス回路
基板が、周波数50 M Hz以上を取扱う電気回路又
は消費電力0 、2 W / alll”以上の素子を
有する電気回路に組込まれることを基本とする。 〔作用〕 本発明において、酸化鉛を含有する結晶性ガラスは、非
酸化物系セラミックス基板と同基板上に設けられる抵抗
体との緻密かつ強固な接着に寄与する。非酸化物系セラ
ミックスとの強固な接着を実現するためには、抵抗体の
主要成分であるガラスとの適度な反応が不可欠である。 本発明者らが種々検討した結果、適正量の酸化鉛が含有
された結晶性ガラスを無機結合剤として用いることによ
り、(1)抵抗体の発泡や導電粒子の凝集が避けられ、
(2)非酸化物系セラミックスとの強固な接着が実現さ
れ、そして(3)導電ネットワークの切断が避けられる
とともに、安定な抵抗特性を示す抵抗体の得られること
が確認された。本発明における上記抵抗体は次のメカニ
ズムにより形成される。(a−1)ガラス中の酸化鉛が
非酸化物系セラミックスと反応するとともにその表面に
ぬれ、同セラミックスと抵抗体との接着に寄与する新た
なガラス層を形成し、(a−2)新ガラス層の遮蔽効果
によってそれ以上の反応が抑制され、(a−3)この際
、新ガラス層の生成にともなって僅かに発生した気体は
ガラスの結晶化による微細な気孔を通して放出され、(
a−4)結晶化したガラスはそれ自体低い熱膨張係数を
有し、導電性粒子とガラスとで構成される複合体の熱膨
張係数を非酸化物系セラミックスのそれと等価若しくは
それより小さくなるように調整する役割を持つ。 上記(1)が実現された主たる理由は上記(a −2)
及び(a−3)のメカニズム、上記(2)が実現された
主たる理由は上記(a−1)のメカニズム、そして上記
(3)が実現された主たる理由は上記(a−4)のメカ
ニズムが有効に作用した結果に基づく。 本発明において、無機結合剤は、(a)3ないし15w
し%の酸化鉛を含有する結晶性ガラスであって、(b)
軟化点:600℃以上そして(c)熱膨張係数: 4.
OX 10−6/℃以下を有することが好ましい、(a
)が規定される理由は、酸化鉛の含有量が3wt%より
少ない範囲ではガラスの非酸化物系セラミックスとの反
応が不十分で、強固な接着を実現するのに要する新ガラ
ス層が生成されにくく、そして15wt%より多い範囲
ではガラスの非酸化物系セラミックスとの反応が過剰で
、反応による気体の発生と放出とがバランスしに<<、
換言すると生成された新ガラス層の遮蔽効果によって気
体の放出が抑制され、抵抗体の発泡や導電粒子の凝集を
生じやすいことによる。 (b)が規定される理由は、軟化点が600℃を下回る
とガラスの軟化、流動が促進される結果非酸化物系セラ
ミックスとの反応が過剰になされ、抵抗体の発泡や導電
粒子の凝集を生ずるもう一つの原因になるからである。 更に(c)が規定される理由は、熱膨張係数が4.Ox
10−8/’Cを上回ると、ガラスに引張り応力が加わ
って、特性が不安定になり易いこと複合体としての抵抗
体の熱膨張係数を非酸化物系セラミックスと等価若しく
はそれより小さくすることが困難であることによる。本
発明において、非酸化物系セラミックスと等価な熱膨張
係数とは、次を意味する6αn=(ac±1 )X 1
0−6(”C−1)ここで、αR:抵抗体の熱膨張係数 αC:非酸化物系セラミックスの熱膨 張係数 上記(c)が満たされない状態のもとでは、熱的ストレ
スの印加にともなうマイクロクラックの増加を避けるこ
とが極めて困難なことによる。 〔実施例〕 [実施例1] 本実施例はパワー素子とそれを制御するための制御回路
を同一基板に搭載した回路基板と、その回路を応用した
電子装置、即ちイグナイタモジュール装置、そしてその
電子装置を応用した配電器装置について説明する。 回路基板と装置を得るにあたり、導電性物質としてのR
u0z粉末(平均粒径0.1μm)と、無機結合剤とし
てのガラス粉末(平均粒径0.2μm)と、そして有機
ビヒクルとしてのエチルセルロース樹脂とα−テルピネ
オールを基本成分として含む抵抗組成物を、三本ロール
による混線にて作製した。ここで用いた結晶性ガラス粉
末は、Pb0(6w t%) −S i □z(9w 
t%)−B20a(20wt%)−ZnO(60wt%
)−MnO(2wt%)WOs(2wt%)なる組成で
、それ単独での熱膨張係数が3.5 X 10″″B/
℃そして軟化点610℃を有する。また、有機ビヒクル
は、上記組成物において約25wt%添加されている。 第1図は上記組成物を850°C,IQminの空気中
焼成を施して得た抵抗体の(Ru 02粉末/(Ru 
02粉末+ガラス粉末)〕重量比と抵抗値及び熱膨張係
数の関係である。抵抗値は重量比を増すにつれ小さな値
を示し、熱膨張係数は重量比を増すにつれ大きな値を示
す。重量比0.2−0.8 の間で抵抗値は10Ω/ロ
−IMΩ/口の範囲に11整され、そして熱膨張係数は
3.8−5.5X LO”−8/℃の範囲にtA91さ
れている。 第2図は上記抵抗体の抵抗値と抵抗温度係数(TCR)
の関係である。同図における曲線AはTCRを!IJ整
するための金属酸化物を添加しない場合そして曲線Bは
TCR調整用のM、 n O2粉末を添加した場合につ
いてそれぞれ示す。曲線Aの場合は抵抗値約2に07口
以下で大きな値を示していて、実用上の問題を有してい
る。これに対し曲線Bは、2に07口以下の低抵抗領域
でも±200 ppm/ ’Cと、実用上問題にならな
い小さなTCRが得られている。これはTCR調整用と
してのMn0zの添加効果によるものであるが、M、 
n O2の代替物質としては酸化銅、酸化マンガン、酸
化ランタン、酸化ネオジウム、酸化ニオブ。 酸化バナジウム、1化チタン,酸化ジルコニウム2酸化
アンチモン、酸化サマリウム、酸化プラセオジウム、酸
化アルミニウム、酸化クロム、酸化鉄。 酸化コバルト、酸化タンタル、酸化ニッケル、酸化珪素
等が挙げられる。 また、有機ビヒクルとしてのエチルセルロース樹脂とα
−テルピネオールは、脂肪族アルコール、そのようなア
ルコールのエステル例えばアセテート及びプロピオネー
ト、テルペン例えば松根油。 β−テルピネオール、エチレングリコール、モノアセテ
ート、ポリメタアクリレート等で代替できる。 第3図は上記抵抗組成物を用いて製作した回路基板10
である。パワー素子搭載部用金ELM (銀−パラジウ
ム、厚さ13μm)領域101とパワー素子制御回路形
成用の配線金属層(銀−パラジウム、同13μm)領域
111を窒化アルミニウム焼結体基板100上に設け、
配線金属層111ノ所望部に抵抗体113A (1oo
−750Ω)を配している。領域101にはパワー素子
としてのトランジスタチップ(5X5nm、5W、15
A)103がPb−5wt%5n−1,,5wt%Ag
はんだ104(図示省略)により6個並列に搭載されて
いる。配線金属層領域111及び抵抗体113A上の所
要部にはオーバコートガラス113B(図示省略)が設
けられ、そしてチップコンデンサ113C及びミニモー
ルドトランジスタ113dがPb−5wt%5n−1,
5wt%Ag はんだ114(図示省略)により設けら
れている。金属層領域101と111との間及びトラン
ジスタチップ103と金属層領域111との間はアルミ
ニウム細線(直径350μm)105により接続されて
いる。窒化アルミニウム基板100の素子が搭載されな
い面のほぼ全面にも金属層(銀−パラジウム、厚さ13
μm)121が設けられ、トランジスタチップ103が
搭載される部分にほぼ対応する領域を除く部分にガラス
123(ガラス113Bと同質)が設けられている。上
記金属層領域101,111.金属層121や抵抗体1
13Aは、厚膜ペーストの印刷後850℃、lQmin
の空気中焼成によって得られ、オーバコートガラス11
3B、123は600℃+lC)+inの空気中焼成に
よって得られた。なお、用いた基板100は、微量のY
ZO3粉末とともに窒化アルミニウム粉末を1700℃
で常圧焼結して得た、焼結体(厚さ0 、8 nu 、
熱伝導率170W/m−に、抵抗率1013Ω・0以上
)である。 第4図(a)は上記抵抗体113Aのそれぞれ一55〜
150℃の温度サイクル試験(1000回)及び150
℃の高温放置試験(1000h)による抵抗値の推移を
示す例である。いずれの試験でも、抵抗値は初期値の±
0.5%以内で実用上問題ない安定性を有している。こ
のように安定した特性が得られたのは、上述したメカニ
ズム(a  1)  (a−4)が有効に作用した結果
に基づく。また、抵抗体113Aに間欠通電により定格
の7倍の電力を繰返し印加したが、90000回の間欠
通電によっても抵抗値の変化は±0.5%以内で実用上
の問題は見出されなかった。これも(a −1)−(a
−4)の作用に基づくことは当然であるが、加えて窒化
アルミニウム基板100を経由する熱放散が有効になさ
れ、抵抗体113Aの温度上昇が僅少に抑えられるため
、高温下の電界印加に伴う導電ネットワークの破壊を回
避できたことによる。更に、第4図(b)は80’C。 90%RHの高温高温試験(1000h)による上記抵
抗体113Aの抵抗値推移を示す例である。 この試験では、抵抗体113A上にオーバコートガラス
113Bを設けない試料を用いた。抵抗値は試験後でも
±0.5%以内の変動に留まっており、実用上の問題は
ない。 なお、金属層領域101と111は、金汎成分としての
銀−パラジウムと、窒化アルミニウム焼結体基板100
との接着性を維持するための酸化鉛含有ガラスフリット
(S 1oz(14,8wt%)−AQzOa(1,5
wt%)−PbO(69,4wt%)−B2O2(2,
1wt%)−ZnO(17,8wt%)〕とから構成さ
れている。このガラスフリットは。 過度の反応を抑えるための添加量調整がなされている。 本実施例で用いた抵抗組成物は、この金属、IWIOl
、111との相性が優れており、抵抗体113Aと金属
層111との接触部には気泡等の欠陥は全く生じていな
い。 第5図において、200は電子装置としての自動車エン
ジン制御用イグナイタモジュール装置であり1回路基板
10はアルミニウムにニッケルめっきを施したパッケー
ジ201にはんだ(pb−60wt%5n)202を介
して搭載されている。 このはんだ付けはフラツクスとともに上記はんだのシー
トを介装して、240℃のベルト炉を通して実施した1
次いで、パッケージ201内にシリコーン樹脂(図示を
省略)を充填、硬化せしめた後、キャップ203を取付
けて第6図の回路構成を有するモジュール装置200を
完成させた。 同装置200のトランジスタチップ103−パッケージ
201間の熱抵抗は0.9°C/W と低い値が得られ
た。また、同装置200に一55〜150℃の温度サイ
クルを2000回そして間欠通電によってトランジスタ
チップ103に50〜125℃の温度サイクルを900
00回それぞれ印加したが、上記熱抵抗の変化は見られ
なかった。 更に、トランジスタチップ103とその制御回路が同一
基板100上に近接して設けられており、パワー素子部
と制御回路が個別の基板に設けられた従来の装置に比へ
、約315と小型化されたモジュール装置が得られた。 なお、モジュール装置200は他の回路装置とともにハ
ウジングに取付けられ、第1表に示す仕様を保証できる
配電器装置が完成された。 第  1  表 第7図(a)及び(b)は同装置の出力電圧及び入力端
子と配電器回転数の関係を示す線図である。本実施例で
得た配電器装置(曲線A)は、パワー素子部と制御回路
が個別の基板に設けられた従来のモジュール装置を組み
込んだ配電器装置(曲線B)に比べ、出力電圧は全回転
数範囲でしかも小さい入力電流のもとで高い値を得てい
る。 また、アイドル回転域では、従来の装置より小さい入力
電流のもとで高い出力電圧が得られている。 これより、本実施例配電器装置では、低速回転域では消
費電力を抑制し高速回転域では十分なコイル遮断電流を
得ることが可能なことを示している。 第7図(b)は同装置の閉路率と配電器回転数の関係を
示す。この閉路率制御は、低速回転域では消費電力を抑
制し高速回転域では十分なコイル遮断電流を得るのに重
要な因子である6同図はバッテリ電圧をパラメータとし
た場合であるが、電源電圧の変動に対しても閉路率制御
が最適になされていることを示している。なお、配電器
装置はその取付部温度が80℃になるエンジンルーム内
に搭載されたが、閉路率制御は良好になされた。 なお、本実施例では、回路基板に単位面積(1ff1m
”)当りの消費電力が0.2Wであるパワー素子が搭載
され、第1表に示した配電器装置の性能が得られた。同
等の性能は、パワー素子のチップサイズを小さくした場
合、即ち回路基板に単位面積(low2)当りの消費電
力0.56Wのパワー素子を搭載した場合でも得られた
。 [実施例2] 本実施例ではパワー素子とそれを制御するための制御回
路を同一基板に搭載した回路基板と、その回路を応用し
た電子装置、即ち高周波電圧増幅回路装置、そしてその
電子装置を応用した高精細テレビジョン装置について説
明する。 第8図はパワー素子とその制御回路を同一基板上に搭載
することを可能にした回路基板の要部断面図である。同
図に示すように5回路基板10はパワー素子搭載部用金
属層(銀−パラジウム、厚さ13μm)領域101とパ
ワー素子制御回路形成用の金属IjI(銀−パラジウム
、同13μm)領域111を窒化アルミニウム焼結体基
板100上に搭載している。領域Lotにはパワー素子
としての電界効果型トランジスタチップ(2X2+n+
+。 5w、15A)103がPb−5wt%5n−1,5w
t%Ag はんだ104(図示を省略)により搭載され
、領域111には抵抗体113A。 オーバコートガラス113Bが厚膜ペーストの印刷、焼
成により設けられ、そしてチップコンデンサ113Cや
ダイオードチップ113dがpb−5wt%5n−1,
5wt%Ag はんだ114(図示を省略)により設け
られている。金y1.層領域101と111との間及び
トランジスタチップ103と金属層領域111との間は
金納#!(直径35μm)105により接続されている
。窒化アルミニウム焼結体基板1oOの素子が搭載され
ない面のほぼ全面にも金属層(銀−パラジウム、厚さ1
3μm)121が設けられ、トランジスタチップ103
が搭載される部分にほぼ対応する領域を除く部分にガラ
ス123(ガラス113Bと同質)が設けられている。 上記回路基板1oは実施例1と同様にして作製したが、
実施例1と異なる点は、無機結合剤としてPbO(6w
t%)−S−SiO2□(9w t%)−8203(2
0w t%)−Zn○(60wt%)−MnO(2wt
%)−WO3(2wt%)なる組成の結晶性ガラスとP
 b O(6Q w j%)−S−SiO2□(8wt
%) −BzOa(12w t%)−ZnO(IQwt
%)−ZrOz(8wt%)−Crz03(2wt%)
なる組成の非結晶性ガラスを重量比で3:1の割合に混
合した粉末(粒径2,0μm)を用いた抵抗組成物を使
用したことである。 上記抵抗体113Aに実施例1と同様の温度サイクル試
験(1000回)、高温数百試験(1000h)、高温
高湿試験(1000h)、そして間欠通電試験(900
00回)を施した。いずれの試験でも、抵抗値は初期値
の±0.5%以内で実用上問題ない安定性を有していた
。このような抵抗値安定特性が得られたのは、上述のメ
カニズム(a −1)−(a−4)が有効に作用した結
果に他ならない。更に、抵抗体の多孔質部は非結晶性ガ
ラスの流動によって埋められ(空隙部が消失)、空隙部
の電界集中による物質移動や導電ネットワークの破壊が
避けられたことも上記安定性に寄与している。 上記回路基板10は、実施例1と同様に、アルミニウム
にニッケルめっきを施したパッケージ201にはんだ(
Pb−60wt%5n)202を介して搭載した。この
はんだ付けはフラツクスとともに上記はんだのシートを
介装して、240°Cのベルト炉を通して実施した。次
いで、パンケージ201内のシリコーン樹脂を充填、硬
化せしめた後、キャンプ203を取付けて高周波電圧増
幅回路装置200を完成させた。 第9図は上記装置200の入力電圧波形及び出力電圧波
形である。これより明らかなように、出力電圧は35V
と入力電圧の0.7vに対して50倍の値が得られ、そ
して出力電圧波形も立上り及び立下りとも0.2ns 
 以下の時定数を示している。即ち、上記装置200は
250 M Hz帯の高周波電圧制御用として、十分実
用可能である。 上記装置200がこのような高速信号に追随できる理由
の第1に、トランジスタチップ103とその周辺回路間
及び制御回路配線の電気的連絡路を可及的に短縮したこ
とが挙げられる。特に、電気的連絡路を短縮できたのは
、非酸化物系セラミックスに実用可能な厚膜抵抗体を形
成することができ、その波及効果として効率的な熱放散
性に基づいて抵抗体サイズの縮小化が可能になったこと
による。 なお1回路定数、具体的には抵抗体113Aの抵抗値を
調整することにより、上記装置17200を用いて50
 M HzからI G Hzまでの高周波電圧制御を試
みたが、十分実用可能な増幅特性を有することが確認さ
れた。 上記高周波電圧増幅回路装置200は、最終的に画素2
000x2000のテレビジョン装置に組込まれた。こ
の結果、上記装[200は画像表示の高精細化に有効な
ことが確認された。 [実施例3] 本実施例では、実施例1と同様にして回路基板10及び
これを用いたイグナイタモジュール装盾200を完成さ
せた。この除用いた非酸化物系セラミックス基板は、窒
化硼素セラミックス、炭化珪素セラミックス、そして窒
化珪素セラミックスである。回路基板10上の抵抗体は
実施例1と同等の性能を示した。このことは、本発明抵
抗組成物は窒化アルミニウム以外の上記セラミックスに
対しても適用可能なことを意味する。また、上記回路基
板1oを用いたイグナイタモジュール装置200及び上
記イグナイタモジュール装置200を搭載した配電器装
置も、実施例1と同様の性能を示した。 実施例ではRu、Ozを導電性物質とした抵抗組成物を
説明したが1本発明はこれのみに限定されない。Ru0
zに代わる導電性物質としては、ルテニウム以外の金属
酸化物(I roz、Rh0z。 NbzOa等)、ルテニウムを含むパイロクロア型多成
分酸化物(LaRuOa、CaRu○3゜S rRu○
s、BaRuOs、BaRuO7゜PbzRuzOe、
 PbzRuzOe、s、T Q 2RLI207゜C
ao、aSro、sRu○8等)、ルテニウムを含まな
いパイロクロア型多成分酸化物(B i 2Rh 20
B、+1゜PbzRhzot、Pbzl rz○8. 
P b 2Ru 20B、a。 Pbzoszo7.TQ2I rz07.T Q2Rh
20y。 TQzOs207等)、金属穴硼化物(Sc、Y、La
。 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Th、、Dy。 Ho、Er、Tm、Yb、Luの六硼化物)、酸化錫、
金属珪化物等が挙げられる。また、Ru Ozを含む上
記導電性物質を必要に応じて任意に組合わせることは可
能である。したがって1回路基板10及び電子装置20
0は、その電気回路において上記導電性物質を含有した
抵抗体を用いていることに何等の支障もない。 本発明非酸化物系セラミックス用抵抗組成物。 回路基板そして電子装置において、無機結合剤は酸化鉛
を3ないし15wt%含有することを必須とする。しか
し、無機結合剤の酸化鉛以外の構成成分は、軟化点が6
00℃以上そして熱膨張係数が4.Ox10−6/”C
以下であるという条件を満す限り、特に制限されるもの
ではない。即ち、Si。 AQ、B、Ca、Zn、Tin Mg+ Ba、Fe。 Sr、Na、に、Cr、Mn、Li、Bi、V。 Cd、Co等の酸化物が必要に応じて任意の組合わされ
てよい。 本発明回路基板や電子装置において、非酸化物系セラミ
ックス基板は、それぞれ窒化アルミニウム、窒化硼素、
炭化珪素、そして窒化珪素を主成分とする場合のみに限
定されない。例えば、本発明では(1)上記抵抗組成物
が焼成される部分が窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化
珪素、そして窒化珪素の群から選択された少なくとも1
種からなる場合、(2)窒化アルミニウム、窒化硼素。 炭化珪素、そして窒化珪素の群から選択された少なくと
も1種と、酸化アルミニウム,酸化ベリリウムの群から
選択された少なくとも1種とが複合化された場合、そし
て(3)窒化アルミニウム。 窒化硼素、炭化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、そ
して酸化ベリリウムの群から選択された2種以上の物質
から構成された場合でも、非酸化物系セラミックス基板
の範囲に含まれる。 本発明回路基板や電子装置は、パワー素子とその制御回
路用素子とが同一基板上に搭載されてその効果は最大限
に発揮される。しかし、本発明はこの場合にのみ限定さ
れるものではなく、パワー素子が搭載されなくてもよい
。 本発明における電子装置は、例えば実施例1におけるイ
グナイタモジュール装置200や実施例2における高周
波電圧増幅回路装置200の他実絶倒1における配電器
装置や実施例2におけるテレビジョン装置に適用される
。 〔発明の効果〕 本発明によれば、熱的ストレスの印加によっても安定な
抵抗特性を示す非酸化物系セラミックス用抵抗組成物、
これを用いた非酸化物系セラミックス回路基板、及び同
回路基板が組込まれた高性能及び高信頼性の電子装置が
得られる。
[41] Japanese Patent Laid-Open No. 136601/1983 discloses a thick film resistor in which a porous resistive film is provided on an aluminum nitride substrate. Here, in order to form a porous resistance film, (1) when using RuOz as the conductive particles, 5-SiO2□-AQxOs-BzOa-Ca
O-ZnO-T-SiO2□-MgO system or S-SiO
2□-AQxOs-BxOs-CaO-ZnO-Tie
When using s-type crystalline glass frit and (2) Ag or Pd powder together with Ru0z as conductive particles,
A Pb0-BzOa-Si○2 type amorphous glass frit is used. [5] Proc. 5th International Microel
electronics conference. “Tec” in pp. 137-141 (1988)
hnical progresses for
a thick film resistor f
or aluminum n1tride 5u
bsrateswithdevitrifiable
In a paper titled ``SiS102 (10-16%)-BzOa (19-2
RuO for aluminum nitride using 6wt%)-ZnO (60-70wt%) glass as a glass frit
2 series thick film resistor is disclosed. [61 Mitsubishi Electric Technical Report, VoQ, 54. Nn10゜696
- “Hybrid IC” on page 699 (1980)
In the paper titled ``Igniter'', a power transistor element and a circuit area carrying passive elements for controlling it were mounted on separately divided alumina ceramic substrates, and the electrical communication between them was established using metal m-wire. [7] Proceedings of the 1st Microelectronics Symposium, pp. 167-172 (1, 9).
In a paper titled "VHF band power amplification module with a single AIN substrate configuration" in 1985), a power transistor element and passive elements including a resistor for controlling it were mounted on a single aluminum nitride substrate, An electronic device for VHF band power amplification is disclosed which is provided with thick film wiring for forming a circuit. [Problem to be solved by the invention] As in the above (41(b)), Ag as conductive particles
When powder is used, the conductive network is likely to be destroyed due to Ag migration. In this case, the stability of the resistor during operation is likely to be significantly impaired. Therefore, oxide-based conductive particles are preferable as the conductive particles of the thick film resistor.
L), [4] It is advantageous to use oxide-based particles as the conductive particles, as in (b) and [5]. What these prior art technologies have in common is that by using crystalline glass as an inorganic binder and forming a porous resistance film, gas generated by the reaction between non-oxide ceramics and the inorganic binder can be easily released. The main point is to avoid foaming of the resistor and agglomeration of the conductive particles. Also, [31°[4]
In cases (b) and [51, glass that does not contain lead oxide is used as the inorganic binder. Based on the knowledge that it is highly reactive with ceramics and easily generates gas. However, according to studies conducted by the present inventors, glass that does not contain lead oxide has extremely poor reactivity with non-oxide ceramics, and the adhesion between the ceramics and the resistor is likely to be significantly impaired, resulting in resistance to resistance during operation. It has been found that the properties are difficult to stabilize. Specifically, the resistance value increases sequentially as thermal stress is applied during operation. The cause of this is the disconnection of the conductive network due to an increase in microcracks in the resistor. Such instability in resistance characteristics is extremely fatal in electronic devices such as those used for automobile engine control in [6] and VHF band power amplification in [7], and aluminum nitride has various excellent physical properties. However, this is the main reason why the above-mentioned electronic devices have not been put into practical use or commercialized. Therefore, the present invention compensates for the above-mentioned drawbacks of the prior art,
An object of the present invention is to provide a resistance composition for non-oxide ceramics that exhibits stable resistance characteristics even when thermal stress is applied, a non-oxide ceramic circuit board using the same, and an electronic device incorporating the circuit board. purpose. [Means for Solving the Problems] The non-oxide ceramic resistance composition of the present invention comprises a non-oxide composition consisting of a conductive substance, an inorganic binder, an organic vehicle, and optionally a metal oxide additive. In the resistance composition for ceramics, the inorganic binder contains 3 to 1 part of lead oxide.
5w%, preferably has a softening point of 600°C or higher and a thermal expansion coefficient of 4. Basically, it is a crystalline glass with OX 10"-8/'C or less. This crystalline glass has 5-SiO2□. BzOa and ZnO are the main components, and further L: M n O + W
It can contain one or more of Oa+Zr0z, Crz○s, Tic)z. In particular, 5-SiO2□15% or less, BzOal 5~
30%, Zn0 is preferably 50-80%, and MnO etc. is 5%.
% or less is preferable. The non-oxide ceramic circuit board of the present invention is a substrate in which a resistor made of a conductive substance, an inorganic binder, and optionally a metal oxide additive is provided on a non-oxide ceramic, Basically, the inorganic binder of the resistor is a crystalline glass containing 3 to 15% lead oxide, a softening point of 600°C or more, and a thermal expansion coefficient of 4.0X10-8/"C or less. In the electronic device of the present invention, a resistor made of a conductive substance, an inorganic binder, and optionally a metal oxide additive is provided on a non-oxide ceramic, and the inorganic binder of the resistor is oxidized. Contains 3 to 15 wt% lead and has a softening point of 6oO
℃ or higher and the coefficient of thermal expansion is 4. OX 10-8/”C
Basically, the following non-oxide ceramic circuit boards made of crystalline glass are incorporated into electrical circuits that handle frequencies of 50 MHz or higher or that have elements with power consumption of 0, 2 W/all" or higher. [Function] In the present invention, the crystalline glass containing lead oxide contributes to dense and strong adhesion between the non-oxide ceramic substrate and the resistor provided on the same substrate. In order to achieve strong adhesion, an appropriate reaction with glass, which is the main component of the resistor, is essential.As a result of various studies, the inventors found that a crystalline material containing an appropriate amount of lead oxide By using glass as an inorganic binder, (1) foaming of the resistor and aggregation of conductive particles can be avoided;
It was confirmed that (2) strong adhesion with non-oxide ceramics was achieved, and (3) cutting of the conductive network was avoided and a resistor exhibiting stable resistance characteristics could be obtained. The resistor in the present invention is formed by the following mechanism. (a-1) Lead oxide in the glass reacts with the non-oxide ceramic and wets its surface, forming a new glass layer that contributes to adhesion between the ceramic and the resistor, and (a-2) creating a new glass layer. Further reaction is suppressed by the shielding effect of the glass layer, and (a-3) At this time, a small amount of gas generated with the formation of the new glass layer is released through the fine pores caused by the crystallization of the glass, (
a-4) Crystallized glass itself has a low coefficient of thermal expansion, and it is possible to make the coefficient of thermal expansion of a composite composed of conductive particles and glass equal to or smaller than that of non-oxide ceramics. It has the role of adjusting to The main reason for the realization of (1) above is (a-2) above.
and (a-3) mechanism, the main reason why (2) above was realized is the above mechanism (a-1), and the main reason why the above (3) was realized is because the above mechanism (a-4) was realized. Based on effective results. In the present invention, the inorganic binder is (a) 3 to 15w
A crystalline glass containing % lead oxide, comprising (b)
Softening point: 600°C or higher and (c) coefficient of thermal expansion: 4.
It is preferable to have OX 10-6/℃ or less, (a
) is specified because if the content of lead oxide is less than 3 wt%, the reaction of glass with non-oxide ceramics is insufficient, and a new glass layer required to achieve strong adhesion is not generated. If the amount exceeds 15 wt%, the reaction of the glass with the non-oxide ceramics will be excessive, and the generation and release of gas due to the reaction will not be balanced.
In other words, the shielding effect of the generated new glass layer suppresses the release of gas, which tends to cause foaming of the resistor and aggregation of conductive particles. The reason (b) is specified is that when the softening point is lower than 600°C, the softening and flow of the glass are promoted, resulting in excessive reaction with non-oxide ceramics, resulting in foaming of the resistor and aggregation of conductive particles. This is because it becomes another cause of this. Furthermore, the reason (c) is specified is that the coefficient of thermal expansion is 4. Ox
If it exceeds 10-8/'C, tensile stress is applied to the glass, which tends to cause its properties to become unstable.The coefficient of thermal expansion of the resistor as a composite body must be equal to or smaller than that of non-oxide ceramics. This is because it is difficult. In the present invention, the thermal expansion coefficient equivalent to that of non-oxide ceramics means the following: 6αn=(ac±1)X1
0-6 ("C-1) where αR: Coefficient of thermal expansion of the resistor αC: Coefficient of thermal expansion of non-oxide ceramics Under conditions where (c) above is not satisfied, the thermal expansion coefficient This is due to the fact that it is extremely difficult to avoid the increase in microcracks that accompany this. An electronic device using a circuit, that is, an igniter module device, and a power distribution device using the electronic device will be explained.In obtaining the circuit board and the device, R as a conductive material
A resistance composition containing as basic components u0z powder (average particle size 0.1 μm), glass powder (average particle size 0.2 μm) as an inorganic binder, and ethyl cellulose resin and α-terpineol as an organic vehicle, It was produced by cross-wiring using three rolls. The crystalline glass powder used here was Pb0 (6w t%) -S i □z (9w
t%)-B20a (20wt%)-ZnO (60wt%
)-MnO (2wt%) WOs (2wt%), and its thermal expansion coefficient alone is 3.5 x 10''B/
℃ and has a softening point of 610℃. Further, the organic vehicle is added in an amount of about 25 wt% in the above composition. Figure 1 shows a resistor obtained by firing the above composition in air at 850°C and IQmin.
02 powder + glass powder)] This is the relationship between weight ratio, resistance value, and coefficient of thermal expansion. The resistance value shows a smaller value as the weight ratio increases, and the thermal expansion coefficient shows a larger value as the weight ratio increases. Between the weight ratios of 0.2-0.8, the resistance values are set in the range of 10 Ω/Lo-IMΩ/mouth, and the thermal expansion coefficients are in the range of 3.8-5.5X LO''-8/°C. tA91. Figure 2 shows the resistance value and temperature coefficient of resistance (TCR) of the above resistor.
This is the relationship. Curve A in the same figure is TCR! Curve B shows the case where no metal oxide is added to adjust the IJ, and the curve B shows the case where M and nO2 powders are added to adjust the TCR. In the case of curve A, the resistance value is about 2, but it shows a large value below 07 mouths, and has a practical problem. On the other hand, curve B has a small TCR of ±200 ppm/'C, which is not a problem in practice, even in the low resistance region of 2.07 or less. This is due to the effect of adding Mn0z for TCR adjustment, but M,
Substitutes for nO2 include copper oxide, manganese oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, and niobium oxide. Vanadium oxide, titanium monide, zirconium oxide, antimony dioxide, samarium oxide, praseodymium oxide, aluminum oxide, chromium oxide, iron oxide. Examples include cobalt oxide, tantalum oxide, nickel oxide, and silicon oxide. In addition, ethyl cellulose resin as an organic vehicle and α
- Terpineol is an aliphatic alcohol, esters of such alcohols such as acetate and propionate, terpenes such as pine oil. It can be replaced with β-terpineol, ethylene glycol, monoacetate, polymethacrylate, etc. FIG. 3 shows a circuit board 10 manufactured using the above resistance composition.
It is. A gold ELM (silver-palladium, 13 μm thick) region 101 for a power device mounting portion and a wiring metal layer (silver-palladium, 13 μm thick) region 111 for forming a power device control circuit are provided on an aluminum nitride sintered substrate 100. ,
A resistor 113A (1oo
-750Ω). In the region 101, a transistor chip (5×5 nm, 5 W, 15
A) 103 is Pb-5wt%5n-1,,5wt%Ag
Six pieces are mounted in parallel with solder 104 (not shown). An overcoat glass 113B (not shown) is provided on the wiring metal layer region 111 and the resistor 113A, and the chip capacitor 113C and mini mold transistor 113d are made of Pb-5wt% 5n-1,
It is provided with 5wt%Ag solder 114 (not shown). The metal layer regions 101 and 111 and the transistor chip 103 and the metal layer region 111 are connected by thin aluminum wires 105 (diameter 350 μm). A metal layer (silver-palladium, thickness 13
.mu.m) 121 is provided, and glass 123 (same quality as the glass 113B) is provided in a portion excluding a region substantially corresponding to the portion where the transistor chip 103 is mounted. The metal layer regions 101, 111. Metal layer 121 and resistor 1
13A is 850℃, lQmin after printing thick film paste.
Overcoat glass 11 obtained by firing in air
3B, 123 was obtained by calcination in air at 600° C.+1C)+in. Note that the substrate 100 used contained a trace amount of Y.
Aluminum nitride powder together with ZO3 powder at 1700℃
A sintered body (thickness 0, 8 nu,
Thermal conductivity is 170 W/m-, and resistivity is 1013Ω·0 or more). FIG. 4(a) shows each of the resistors 113A
150℃ temperature cycle test (1000 times) and 150℃
This is an example showing the change in resistance value due to a high temperature storage test (1000 hours) at ℃. In both tests, the resistance value was ±
It has stability within 0.5%, which poses no practical problem. The reason why such stable characteristics were obtained is that the mechanisms (a 1 ) and (a-4) described above function effectively. In addition, a power seven times the rated value was repeatedly applied to the resistor 113A by intermittent energization, but even after 90,000 intermittent energizations, the resistance value changed within ±0.5% and no practical problems were found. . This is also (a −1) − (a
-4), but in addition, heat is effectively dissipated via the aluminum nitride substrate 100, and the temperature rise of the resistor 113A is suppressed to a small extent, which is caused by the application of an electric field at high temperatures. This is due to the fact that the destruction of the conductive network could be avoided. Furthermore, FIG. 4(b) is 80'C. This is an example showing the resistance value transition of the resistor 113A in a high temperature test (1000 hours) at 90% RH. In this test, a sample was used in which overcoat glass 113B was not provided on resistor 113A. Even after the test, the resistance value remained within ±0.5%, and there were no practical problems. Note that the metal layer regions 101 and 111 contain silver-palladium as a gold general component and the aluminum nitride sintered body substrate 100.
Lead oxide-containing glass frit (S 1oz (14,8 wt%)-AQzOa (1,5
wt%)-PbO(69,4wt%)-B2O2(2,
1 wt%)-ZnO (17.8 wt%)]. This glass frit. The amount added is adjusted to prevent excessive reaction. The resistance composition used in this example was made of this metal, IWIOl.
, 111, and there are no defects such as bubbles in the contact area between the resistor 113A and the metal layer 111. In FIG. 5, 200 is an igniter module device for controlling an automobile engine as an electronic device, and a circuit board 10 is mounted on a package 201 made of nickel-plated aluminum via solder (PB-60wt% 5N) 202. There is. This soldering was carried out through a belt furnace at 240°C with a sheet of the above solder interposed together with flux.
Next, a silicone resin (not shown) was filled into the package 201 and cured, and then a cap 203 was attached to complete the module device 200 having the circuit configuration shown in FIG. The thermal resistance between the transistor chip 103 and the package 201 of the device 200 was as low as 0.9°C/W. Furthermore, the same device 200 was subjected to 2000 temperature cycles of -55 to 150°C, and the transistor chip 103 was subjected to 900 temperature cycles of 50 to 125°C by intermittent energization.
00 times, but no change in the thermal resistance was observed. Furthermore, the transistor chip 103 and its control circuit are provided close to each other on the same substrate 100, making it smaller at approximately 315 mm compared to conventional devices in which the power element section and the control circuit are provided on separate substrates. A modular device was obtained. Note that the module device 200 was attached to a housing together with other circuit devices, and a power distributor device that could guarantee the specifications shown in Table 1 was completed. Table 1, FIGS. 7(a) and 7(b) are diagrams showing the relationship between the output voltage and input terminal of the device and the rotation speed of the power distributor. The power distribution device obtained in this example (curve A) has a lower overall output voltage than the power distribution device (curve B) incorporating a conventional module device in which the power element part and the control circuit are provided on separate boards. High values are obtained within the rotational speed range and with a small input current. Furthermore, in the idle rotation range, a high output voltage is obtained with a smaller input current than conventional devices. This shows that in the power distribution device of this embodiment, it is possible to suppress power consumption in a low speed rotation range and obtain a sufficient coil cutoff current in a high speed rotation range. FIG. 7(b) shows the relationship between the circuit closure rate and the distributor rotation speed of the device. This circuit closure rate control is an important factor in suppressing power consumption in the low-speed rotation range and obtaining sufficient coil breaking current in the high-speed rotation range.6 The figure shows the case where the battery voltage is used as a parameter, This shows that the closed circuit rate control is optimal even with fluctuations in . Although the power distribution device was installed in the engine room where the temperature at its mounting portion was 80° C., the circuit closure rate was well controlled. In this example, the circuit board has a unit area (1ff1m
A power device with a power consumption of 0.2 W per unit was installed, and the performance of the power distribution device shown in Table 1 was obtained. Equivalent performance can be obtained by reducing the chip size of the power device, i.e. This was obtained even when a power element with a power consumption of 0.56 W per unit area (low2) was mounted on the circuit board. [Example 2] In this example, the power element and the control circuit for controlling it were mounted on the same board. The following describes a circuit board mounted on a circuit board, an electronic device to which the circuit is applied, that is, a high-frequency voltage amplification circuit device, and a high-definition television device to which the electronic device is applied. It is a cross-sectional view of a main part of a circuit board that can be mounted on a board.As shown in the figure, a circuit board 10 has a metal layer (silver-palladium, thickness 13 μm) region 101 for a power element mounting part and a region 101 for a power element mounting part. A metal IjI (silver-palladium, 13 μm) region 111 for forming a power element control circuit is mounted on an aluminum nitride sintered substrate 100.A field effect transistor chip (2X2+n+
+. 5w, 15A) 103 is Pb-5wt%5n-1,5w
t%Ag solder 104 (not shown), and a resistor 113A is mounted in the region 111. An overcoat glass 113B is provided by printing and baking a thick film paste, and a chip capacitor 113C and a diode chip 113d are made of pb-5wt%5n-1,
It is provided with 5wt%Ag solder 114 (not shown). gold y1. Between the layer regions 101 and 111 and between the transistor chip 103 and the metal layer region 111, there is a deposit of #! (diameter 35 μm) 105. Almost the entire surface of the aluminum nitride sintered substrate 1oO on which no elements are mounted is also coated with a metal layer (silver-palladium, thickness 1
3 μm) 121 is provided, and the transistor chip 103
A glass 123 (same quality as the glass 113B) is provided in a portion except for an area that approximately corresponds to the portion where the glass 113B is mounted. The circuit board 1o was manufactured in the same manner as in Example 1, but
The difference from Example 1 is that PbO (6w
t%)-S-SiO2□(9w t%)-8203(2
0wt%)-Zn○(60wt%)-MnO(2wt%
%)-WO3 (2 wt%) and P
b O(6Q w j%)-S-SiO2□(8wt
%) -BzOa (12w t%) -ZnO (IQwt
%)-ZrOz (8wt%)-Crz03 (2wt%)
A resistive composition was used in which powder (particle size: 2.0 μm) was prepared by mixing amorphous glass having the following composition at a weight ratio of 3:1. The resistor 113A was subjected to the same temperature cycle test (1000 times) as in Example 1, a high temperature several hundred test (1000 hours), a high temperature and high humidity test (1000 hours), and an intermittent energization test (900 times).
00 times) was applied. In all tests, the resistance value was within ±0.5% of the initial value, which was stable enough for practical use. Such resistance value stability characteristics were obtained only as a result of the above-mentioned mechanisms (a-1) to (a-4) acting effectively. Furthermore, the porous parts of the resistor were filled by the flow of the amorphous glass (the voids disappeared), and material transfer and destruction of the conductive network due to electric field concentration in the voids were avoided, which also contributed to the above stability. ing. Similar to the first embodiment, the circuit board 10 is mounted on a package 201 made of aluminum plated with nickel (solder).
It was loaded via Pb-60wt%5n)202. This soldering was carried out through a belt furnace at 240 DEG C. with a sheet of the above solder interposed with flux. Next, after filling and curing the silicone resin in the pan cage 201, the camp 203 was attached to complete the high frequency voltage amplification circuit device 200. FIG. 9 shows the input voltage waveform and output voltage waveform of the device 200. As is clear from this, the output voltage is 35V
A value 50 times greater than the input voltage of 0.7V is obtained, and the output voltage waveform is also 0.2ns for both rise and fall.
The following time constants are shown. That is, the above device 200 is fully usable for high frequency voltage control in the 250 MHz band. The first reason why the device 200 is able to follow such high-speed signals is that the electrical communication paths between the transistor chip 103 and its peripheral circuits and between the control circuit wiring are shortened as much as possible. In particular, the electrical communication path could be shortened by forming a practical thick film resistor in non-oxide ceramics, and as a result, the size of the resistor could be reduced based on efficient heat dissipation. This is due to the fact that it has become possible to downsize. Note that by adjusting the circuit constants, specifically the resistance value of the resistor 113A, the device 17200 can be used to
High-frequency voltage control from MHz to I GHz was attempted, and it was confirmed that the amplification characteristics were sufficiently usable for practical use. The high frequency voltage amplification circuit device 200 finally has a pixel 2
It was incorporated into 000x2000 television equipment. As a result, it was confirmed that the above device [200] is effective in increasing the definition of image display. [Example 3] In this example, a circuit board 10 and an igniter module mounting shield 200 using the same were completed in the same manner as in Example 1. The non-oxide ceramic substrates used are boron nitride ceramics, silicon carbide ceramics, and silicon nitride ceramics. The resistor on the circuit board 10 showed the same performance as in Example 1. This means that the resistance composition of the present invention can be applied to the above-mentioned ceramics other than aluminum nitride. Further, the igniter module device 200 using the circuit board 1o described above and the power distributor device equipped with the above igniter module device 200 also exhibited the same performance as in Example 1. In the examples, a resistive composition using Ru and Oz as conductive substances was described, but the present invention is not limited to this. Ru0
Conductive substances that can replace z include metal oxides other than ruthenium (Iroz, Rh0z, NbzOa, etc.), pyrochlore-type multicomponent oxides containing ruthenium (LaRuOa, CaRu○3゜S rRu○
s, BaRuOs, BaRuO7゜PbzRuzOe,
PbzRuzOe, s, T Q 2RLI207°C
ao, aSro, sRu○8, etc.), pyrochlore-type multicomponent oxides that do not contain ruthenium (B i 2Rh 20
B, +1°PbzRhzot, Pbzl rz○8.
P b 2Ru 20B, a. Pbzoszo7. TQ2I rz07. T Q2Rh
20y. TQzOs207, etc.), metal hole borides (Sc, Y, La
. Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Th, Dy. Ho, Er, Tm, Yb, Lu hexaboride), tin oxide,
Examples include metal silicides. Further, it is possible to arbitrarily combine the above-mentioned conductive substances including RuOz as necessary. Therefore, one circuit board 10 and an electronic device 20
0, there is no problem in using a resistor containing the above-mentioned conductive substance in the electric circuit. A resistance composition for non-oxide ceramics of the present invention. In circuit boards and electronic devices, the inorganic binder must contain 3 to 15 wt% lead oxide. However, the components of the inorganic binder other than lead oxide have a softening point of 6.
00℃ or higher and the coefficient of thermal expansion is 4. Ox10-6/”C
There are no particular limitations as long as the following conditions are met. That is, Si. AQ, B, Ca, Zn, Tin Mg+ Ba, Fe. Sr, Na, Cr, Mn, Li, Bi, V. Oxides such as Cd and Co may be used in any combination as required. In the circuit board and electronic device of the present invention, the non-oxide ceramic substrate is made of aluminum nitride, boron nitride,
It is not limited to cases where the main components are silicon carbide and silicon nitride. For example, in the present invention, (1) the portion on which the resistive composition is fired is at least one selected from the group consisting of aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, and silicon nitride.
When consisting of seeds, (2) aluminum nitride, boron nitride. When at least one selected from the group of silicon carbide and silicon nitride is combined with at least one selected from the group of aluminum oxide and beryllium oxide, and (3) aluminum nitride. Even when the substrate is composed of two or more substances selected from the group of boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, aluminum oxide, and beryllium oxide, it is included in the scope of the non-oxide ceramic substrate. In the circuit board and electronic device of the present invention, the power element and its control circuit element are mounted on the same substrate, and the effects thereof are maximized. However, the present invention is not limited to this case, and the power element may not be mounted. The electronic device of the present invention is applied to, for example, the igniter module device 200 in the first embodiment, the high frequency voltage amplification circuit device 200 in the second embodiment, the power distributor device in the first embodiment, and the television device in the second embodiment. [Effects of the Invention] According to the present invention, a resistance composition for non-oxide ceramics exhibiting stable resistance characteristics even when thermal stress is applied;
A non-oxide ceramic circuit board using this and a high performance and highly reliable electronic device incorporating the circuit board can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は抵抗値と抵抗体中のRu0z量との関係を示す
線図、第2図はTCRと抵抗値との関係を示す線図、第
3図は本発明に係る回路基板を用いた電子装置の斜視図
、第4図(a)及び(b)は抵抗値変化と温度サイクル
数又は高温放置時間との関係を示す線図、第5図は本発
明に係る電子装置の断面図、第6図は第5図の電気回路
図、第7図(a)、(b)及び(C)は第5図に示す装
置における配電器回転数と出力電圧、入力電流及び閉路
率との関係を示す線図、第8図はパワー素子と制御回路
とを有する電子装置の断面図、第9図は入力電圧及び出
力電圧波形を示すグラフである。 10・・・回路基板、100・・・焼結体基板、103
・・・トランジスタチップ、111・・・配線金属層、
113代理人 弁理士 小川Pf!男(72,)(7,
) 第1図 (Ru02/RuO2+ガラス)重量比第3図 第4図 (a) 第5図 第6図 1b 第7図 配電器回転数(rpm) (c) 配電器回転数(rpm) 第8図 第9図 時間(5ns/div)
Fig. 1 is a diagram showing the relationship between resistance value and the amount of Ru0z in the resistor, Fig. 2 is a diagram showing the relationship between TCR and resistance value, and Fig. 3 is a diagram showing the relationship between the resistance value and the amount of Ru0z in the resistor. A perspective view of the electronic device, FIGS. 4(a) and 4(b) are diagrams showing the relationship between resistance value change and the number of temperature cycles or high temperature exposure time, FIG. 5 is a sectional view of the electronic device according to the present invention, Figure 6 is the electric circuit diagram of Figure 5, and Figures 7 (a), (b), and (C) are the relationships between the distributor rotation speed, output voltage, input current, and circuit ratio in the device shown in Figure 5. FIG. 8 is a cross-sectional view of an electronic device having a power element and a control circuit, and FIG. 9 is a graph showing input voltage and output voltage waveforms. 10... Circuit board, 100... Sintered body board, 103
...Transistor chip, 111... Wiring metal layer,
113 Agent Patent Attorney Ogawa Pf! Man (72,) (7,
) Figure 1 (Ru02/RuO2 + glass) weight ratio Figure 3 Figure 4 (a) Figure 5 Figure 6 Figure 1b Figure 7 Distributor rotation speed (rpm) (c) Distributor rotation speed (rpm) 8 Figure 9 Time (5ns/div)

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.導電性物質と、無機結合剤と、有機ビヒクルと、所
望により金属酸化物添加剤とからなる抵抗組成物におい
て、無機結合剤が酸化鉛を3ないし15wt%含有する
ZnO−B_2O_3−SiO_2□を主成分とする結
晶ガラスであることを特徴とする抵抗組成物。
1. In a resistive composition comprising a conductive substance, an inorganic binder, an organic vehicle, and optionally a metal oxide additive, the inorganic binder is mainly composed of ZnO-B_2O_3-SiO_2□ containing 3 to 15 wt% lead oxide. A resistance composition characterized in that the component thereof is crystalline glass.
2.特許請求の範囲第1項において、導電性物質がルテ
ニウム酸化物,ルテニウム以外の金属酸化物,ルテニウ
ムを含むパイロクロア型多成分酸化物,ルテニウムを含
まないパイロクロア型多成分酸化物,酸化錫、そして金
属珪化物の群から選択された少なくとも1種から構成さ
れる抵抗組成物。
2. In claim 1, the conductive substance is ruthenium oxide, metal oxide other than ruthenium, pyrochlore type multicomponent oxide containing ruthenium, pyrochlore type multicomponent oxide not containing ruthenium, tin oxide, and metal. A resistance composition comprising at least one member selected from the group of silicides.
3.特許請求の範囲第1項又は第2項において、金属酸
化物添加剤が酸化マンガン,酸化銅,酸化ランタン,酸
化ネオジウム,酸化ニオブ,酸化バナジウム,酸化チタ
ン,酸化ジルコニウム,酸化アンチモン,酸化サマリウ
ム,酸化プラセオジウム,酸化アルミニウム,酸化クロ
ム,酸化鉄,酸化コバルト,酸化タンタル,酸化ニッケ
ル,酸化珪素の群から選択された少なくとも1種から構
成される抵抗組成物。
3. In claim 1 or 2, the metal oxide additive is manganese oxide, copper oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, niobium oxide, vanadium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, antimony oxide, samarium oxide, or A resistance composition comprising at least one member selected from the group consisting of praseodymium, aluminum oxide, chromium oxide, iron oxide, cobalt oxide, tantalum oxide, nickel oxide, and silicon oxide.
4.導電性物質と、無機結合剤と、所望により金属酸化
物添加剤とからなる抵抗体が非酸化物系,セラミックス
焼結体上に設けられた回路基板において、前記無機結合
剤が酸化鉛を3ないし15wt%含有するZnO−B_
2O_3−SiO_2を主成分とする結晶性ガラスであ
ることを特徴とする回路基板。
4. In a circuit board in which a resistor made of a conductive substance, an inorganic binder, and optionally a metal oxide additive is provided on a non-oxide ceramic sintered body, the inorganic binder binds lead oxide. ZnO-B_ containing from 15 wt%
A circuit board characterized in that it is a crystalline glass whose main component is 2O_3-SiO_2.
5.特許請求の範囲第1項〜4項のいずれかにおいて、
非酸化物系セラミックスが(1)窒化アルミニウム,窒
化硼素,炭化珪素、そして炭化珪素の群から選択された
少なくとも1種、又は(2)窒化アルミニウム,窒化硼
素,炭化珪素、そして窒化珪素の群から選択された少な
くとも1種と、酸化アルミニウム,酸化ベリリウムの群
から選択された少なくとも1種との複合体、又は(3)
窒化アルミニウム,窒化硼素,炭化珪素,窒化珪素,酸
化アルミニウム、そして酸化ベリリウムの群から選択さ
れた2種以上の物質から構成される回路基板。
5. In any one of claims 1 to 4,
The non-oxide ceramic is (1) at least one selected from the group consisting of aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, and silicon carbide, or (2) from the group consisting of aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, and silicon nitride. A complex of at least one selected from the group of aluminum oxide and beryllium oxide, or (3)
A circuit board made of two or more materials selected from the group of aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, aluminum oxide, and beryllium oxide.
6.特許請求の範囲第4項又は5項において、前記抵抗
体が酸化鉛を含むガラスフリットを添加してなる導体金
属配線と接続されている回路基板。
6. 6. The circuit board according to claim 4, wherein the resistor is connected to a conductive metal wiring formed by adding glass frit containing lead oxide.
7.非酸化物系セラミックス基板上に設けられた導電性
物質と、無機結合剤と、所望により金属酸化物添加剤と
からなる抵抗体が非酸化物系セラミックス焼結体基板上
に設けられ、前記抵抗体の無機結合剤が酸化鉛を3ない
し15wt%含有し、軟化点が600℃以上及び熱膨張
係数が4.0×10^−^6/℃以下の結晶性ガラスで
ある回路基板が、周波数50MHz以上の電気回路又は
1mm^2当りの消費電力が0.2W以上である半導体
素子を有する電気回路に組込まれたことを特徴とする電
子装置。
7. A resistor consisting of a conductive substance provided on a non-oxide ceramic substrate, an inorganic binder, and optionally a metal oxide additive is provided on a non-oxide ceramic sintered substrate, and the resistor A circuit board whose inorganic binder is crystalline glass containing 3 to 15 wt% lead oxide, a softening point of 600°C or higher, and a thermal expansion coefficient of 4.0×10^-^6/°C or lower, An electronic device characterized in that it is incorporated into an electric circuit having a frequency of 50 MHz or more or a semiconductor element having a power consumption of 0.2 W or more per mm^2.
8.特許請求の範囲第7項において、電気回路が自動車
用エンジンの回転数制御又はディスプレイ装置の電気信
号増幅をする回路であることを特徴とする電子装置。
8. 8. The electronic device according to claim 7, wherein the electric circuit is a circuit for controlling the rotation speed of an automobile engine or for amplifying an electric signal of a display device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03246901A (en) * 1990-02-23 1991-11-05 Hitachi Ltd Thick film resistor composition, hybrid ic using same composition and its manufacture
JPH05183067A (en) * 1991-06-20 1993-07-23 Iwaki Electron Corp Ltd External electrode structure of leadless package and manufacturing method thereof
JP2012162018A (en) * 2011-02-08 2012-08-30 Alps Electric Co Ltd Thermal head
JP2019192690A (en) * 2018-04-19 2019-10-31 富士電機株式会社 Semiconductor device

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