JPH03123001A

JPH03123001A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH03123001A
Application number: JP1299530A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ito; 修伊藤; Tadamichi Asai; 忠道浅井; Toshio Ogawa; 敏夫小川; Noritaka Kamimura; 神村　典孝; Kiju Endo; 喜重遠藤; Takao Kobayashi; 小林　喬雄; Hiromi Isomae; 磯前　博巳; Masaki Kamiakutsu; 上圷　政記; Michio Otani; 大谷　通男; Katsuo Ebisawa; 海老沢　勝男
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Resonac Corp
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1991-05-24

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、厚膜抵抗体を有する半導体装置及び厚膜抵抗
組成物と、それに用いる厚膜抵抗体用導電粒子の製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

従来、厚膜ハイブリッドＩＣなどの半導体装置に用いる
抵抗体用材料としてはＲｕＯ２系材料が８用いられ、導体回路にはＡｇ−Ｐｄ系材料が用いられて
いた。これらの材料は空気中で焼成することは可能であ
るが、Ａｇ−Ｐｄ系材料はインピーダンスが比較的高く
、半導体装置において低インピーダンス化を図る上での
ネックとなっていた。

一方、Ｃｕ系の回路導体は、Ａｇ−Ｐｄ系に比べて低イ
ンピーダンスであり、信頼性も高いという利点がある。

このためＣｕ系材料は一部のハイブリッドＩＣ等の半導
体装置に用いられている。

しかし、Ｃｕは酸化されやすいので、非酸化性雰囲気、
例えばＮ２ガス中でないと焼成することができない。こ
の場合、抵抗材料にＲｕＯ，系材料を用いるとＮ２ガス
中でＲｕＯ２が還元されて抵抗体としての特性を示さな
くなる。このためＣｕ系の導体回路を有する半導体装置
においては、特公昭５９−５１７２１号公報に記載され
ているように、抵抗体材料として、金属ほう化物、例え
ばＬａＢｅにガス粉末、有機ビヒクルを加えた抵抗組成
物が用いられている。

しかし、これらの材料は、面積抵抗値で数に０７口以上
の安定な抵抗体が得られないという不具合があった。そ
こで、非酸化性雰囲気中で焼成可能な抵抗体として、低
抵抗値のもの（１０〜５にΩ／口）にはＬａＢｅ系材料
を用い、高抵抗値のもの（１０に〜ＩＭΩ／口）にはＳ
ｎ○２系材料を用いている。

また従来、ビデオコピー用感熱ヘッド等の半導体装置に
は、特開昭５３−９５４３号公報に記載されているよう
に、導体材料としてＡｕが用いられ、抵抗体材料として
ＲｕＯ２−ガラス系発熱体が用いられていた。

これらの材料はいずれも空気中で焼成可能であるが、Ａ
ｕは貴金属のためＡｕに変わる導電材料としてＣｕが注
目されている。

Ｃｕは卑金属であるので、非酸化性雰囲気で焼成する必
要があり、Ｃｕを導電材料として用いた場合には、感熱
ヘッドにおける発熱抵抗体も非酸化性雰囲気で焼成でき
るものが必要とされる。非酸化性雰囲気で焼成できる抵
抗体としては、ＬａＢｅを導電成分としてガラスと組合
せた抵抗体が知られでいる。そこで、この抵抗体を発熱
抵抗体として用いることが考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の抵抗体は、ほうけい酸カラス中にＬａＢｅが分散
した構造をとっていたが、感熱ヘッドの発熱抵抗体とし
て用いると異種材料の組合せに起因する熱応力が発生し
、抵抗体に高電圧が印加され、抵抗値の経時変化が大き
くなるという不具合があった。

本発明の１つの目的は、異種材料の組合せに起因する熱
応力の発生を抑制することができる耐熱性に優れた厚膜
抵抗組成物及びそれを用いた感熱ヘッド等の半導体装置
を提供することにある。

また、従来技術においては、金属ほう化物の粉末を微粒
化する方法として、らいかい機、遠心ボールミル、振動
ミルなどを用いる機械粉砕法が用いられていた。機械粉
砕法を用いて金属ほう化物の粉末を微粒化すると、粒子
の形状に凹凸が多く、電気伝導性粒子同士が等方的に導
電経路を形成せず、これらの粒子を基に厚膜抵抗体を構
成しても抵抗値にばらつきが生したり、ノイズが発生し
やすくなったりするという不具合があった。

本発明の他の目的は、電気伝導性粒子同士が等方的に導
電経路を形成することができる厚膜抵抗組成物とそれを
用いた厚膜抵抗体を有する半導体装置および厚膜抵抗体
用導電粒子の生成方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

発熱抵抗体の耐熱性を改善するために、第１の厚膜抵抗
組成物として、周期律表のｒｖ、　ｖ、　■。

■、■族及び希土類に属する元素、好ましくはＴｉ、Ｔ
ａ、Ｗ＋　Ｍｎ、Ｃｏ、特に好ましくはＬａとほう素と
の化合物から選択される１種または２種以上の金属ほう
化物と、非酸化性雰囲気で焼成可能でかつ前記金属ほう
化物により還元されず、組成がＳ１０ｚ３０−５０ｗｔ
％，Ｂ２Ｏ３５−４０　ｗ　ｔ％、Ｃａ０５〜３０ｗｔ
％及びＡ　ｎ　２０３５−２０　ｗ　ｔ％、より好まし
くはＳｉＯ２４５ｗｔ％，Ｂ２Ｏ３３０ｗｔ％、Ｃａ０
１５ｗｔ％及びＡ　Ｑ　２０ｇｌｏｗｔ％のガラス粉末
と、ＺｒＯ２゜１２− Ｔ−Ｔ　ｆ　Ｏｚ、　Ｙ２Ｏ３，Ｔ−ａ　２０３．　Ｔ
　ｈ　Ｏ２から選択される１種または２種以」二の酸化
物との混合物を含むものを構成したものがある。

第］の厚膜抵抗組成物のうち第２の厚膜抵抗組成物とし
て、金属ほう化物とガラス粉末との混合物の質量］、　
ＯＯに対して酸化物の添加量が１〜４０のものを構成し
たものがある。

第１または第２の厚膜抵抗組成物のうち第３の厚膜抵抗
組成物として、金属ほう化物としてＬａＢｅを、酸化物
としてＺｒＯ２を含むものを構成したものがある。

第１〜第３のうちいずれかの厚膜抵抗組成物のうち、第
４の厚膜抵抗組成物として、金属ほう化物、ガラス粉末
及び酸化物を含む混合物中に有機ビヒクルを添加したも
のを構成したものがある。

さらに第１〜第４のうちいずれかの厚膜抵抗組成物の焼
成物を発熱抵抗体とした感熱ヘッドを構成したものがあ
る。

また、抵抗値のばらつき、ノイズレベルを低減するため
に、第５の厚膜抵抗組成物として、有機ビヒクル中に、
電気伝導性物質として気相凝固したＬａＢｅ超微粒子と
ガラス粉末との混合物を含み、これらが非酸化性雰囲気
で焼成可能に形成されたものを構成したものがある。

第５の厚膜抵抗組成物のうち第６の厚膜抵抗組成物とし
て、ＬａＢｅ超微粒子の粒子サイズが０．００５〜０．
１μｍ以下で、かつ比表面積が２５ｍ２／ｇ以上、好ま
しくは３５ｍ２／ｇ以」二であるものを構成したものが
ある。

第５または第６の厚膜抵抗組成物のうち第７の厚膜抵抗
組成物として、ＬａＢｅ超微粒子の形状がほぼ球形であ
るものを構成したものがある。

第５．第６または第７の厚膜抵抗組成物のうち第８の厚
膜抵抗組成物として、ＬａＢｅ超微粒子はプラズマ電源
からの熱エネルギーを受けて気相凝固されているものを
構成したものがある。

第６の厚膜抵抗組成物を用いた厚膜抵抗体として、抵抗
温度係数が±３００ｐｐｍ以内であるものを構成したも
のがある。

さらに、第５〜第８のうちいずれかの厚膜抵抗組成物を
厚膜抵抗体に用いた厚膜ハイフリットＩＣ等の米導体装
置を構成したものがある。

また厚膜抵抗体用導電粒子の生成方法として、ＬａＢｃ
超微粒子にプラズマ熱源からの熱エネルギーを与えてＬ
ａＢ５粒子を蒸発させ、蒸発した［、ａＢｅ粒子を、急
激に冷却して０．１μｍ以下、好ましくはＯ−００５−
０、１μｍの丁、ａＢｃ超微粒子を生成するようにした
生成方法がある。

〔作用〕

酸化物としてのＺｒＯ２，Ｉ−Ｉｆ○２．Ｙ２Ｏ３など
は高融点酸化物であり、耐火材として用いられている。

非酸化性雰囲気で焼成可能でかつ金属ほう化物により還
元されないガラス粉末、例えばＳｉＯ２，ＣａＯはＺｒ
Ｏ２など高融点酸化物と化合物を形成し、耐火材として
、耐熱れんが、溶融用取鍋、誘導電気炉などに用いられ
ている。さらにＺｒＯ２など高融点酸化物は熱力学的に
も安定な物質であり、金属ほう化物と組合せても還元さ
れることはない。このため、抵抗体を構成する組成物に
ＺｒＯ２などの酸化物を添加して焼成しても、抵抗体と
しての電気的特性は変化しない。

また、厚膜抵抗組成物を抵抗体として感熱ヘットに組込
んだ場合、発熱時に、異常月料の組合せに起因する熱応
力の発生が問題となるが、次の表１に示されるように、
金属ほう化物（ＬａＢｅ。

Ｔｉ　Ｂ２．ＺｒＢ２．ＴａＢ２）、酸化物（ＺｒＯ２
゜Ｈｆ○２．Ｙ２Ｏ３，Ｔ−ａ２０ａ、Ｔｈ○２）、ガ
ラス粉末（ほうけい酸ガラス）として線膨張率の近似し
たものを用いると、発熱時に熱応力が発生するのを抑制
することが可能となる。発熱抵抗体の信頼性及び寿命を
損うことなく発熱抵抗体に耐熱性を付与することができ
る。

５６表　　　　　１プラズマ中での蒸発、急冷のプロセスを経て得られた電
気伝導性微粒子はその表面が平滑であり、球形に近い形
状を有している。このため、この電気伝導性微粒子を厚
膜抵抗体中の導電粒子に用いると、ガラスマトリツクス
中に分散しやすいので、望ましくは、混合時に電気伝導
性物質をガラス粉とほぼ均一に分散させれば、電気伝導
性微粒子同士が等方的に導電経路を形成するので、鎖状
経路が安定となる。このため、この導電粒子を基に厚膜
抵抗体を構成すると、抵抗値のばらつきを少なくするこ
とができると共に、ノイズレヘルを低減することが可能
となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

実施例」− まず厚膜抵抗体を形成するために、金属ほう化物として
ＬａＢｅ、ガラス粉末としてほうけい酸系のガラス、酸
化物としてＺｒＯ２を選択する。

ＬａＢ６の平均粒径を１μｍに、ガラスの平均粒径を４
μｍに、ＺｒＯ２の平均粒径を０．５μｍに形成し、こ
れらを次の表２に示す組成に従って混合する。なお、こ
こで用いたガラスの軟化点は８４３℃である。

これら粉末の混合物に、プチ力ルビＩ・−ルアセチー１
〜にアクリル樹脂を溶かした有機ビヒクルを所定量添加
して均一に混合し、抵抗ペーストを調合する。

次に、第１図に示されるアルミナ基板１のバタン−にに
Ｃｕ導体ペーストと抵抗体ペーストをそれぞれ印刷して
焼成し、銅導体２と厚膜抵抗体３を形成する。

これら９種類の厚膜抵抗体をアルミナ基板１」−に形成
し、これら厚膜抵抗体３に関する各種特性を測定したと
ころ、次の表２に示されるような結果が得られた。

表ここに、σは標準偏差を示し、Ｒは面積抵抗値の平均値
を示す。さらに、Ｚｒｏｚ重景部はＬａＢ６とガラスの
混合物の質量１００に対する添加量を示す。

表２から、ＺｒＯ２を添加していない抵抗体（Ｎα１，
４．７）とそれ以外のものとの間に抵抗特性として大き
な相違はないことが理解される。

１９次に、９種類の厚膜抵抗体３に静電パルスを印加してそ
の抵抗値変化、抵抗温度係数の変化を測定したところ、
次の表３と表４に示されるような結果が得られた。この
ときの静電パルスとしては、球ギャップを用いて各厚膜
抵抗体３の単位抵抗値当り１．ＯＶの電圧が印加される
信号を用いた。また抵抗値及び抵抗温度係数の測定は、
パルス印加前、静電パルス１００回、１０００回、５０
００回、１００００回印加後の５回おこなった。

表ここに、変化率（％）は１００Ｘパルス印加前後の面積
抵抗値の変化／パルス印加前の面積抵抗値を示し、Ｚｒ
Ｏ２の添加量はＬａＢＢガラスの混合物の質量１００に
対するＺｒＯ２の添加量（重量部）を示す。

表　　　　　　４ここに、変化率（％）は１０ｏ×パルス印加前後の抵抗
温度係数の変化／パルス印加前の抵抗湿度係数を示し、
ＺｒＯ２の添加量は、ＬａＢｃとカラスの混合物の質量
１００に対するＺｒＯ２の添加量（重量部）を示す。

表３及び表４からＺｒＯ２の無添加の抵抗体（Ｎｏ、　
１　、４　、７）はパルス印加後抵抗値が下がる傾向に
あるのに対し、Ｚｒ・０２を添加したものは、その傾向
が押えられて耐パルス性が向」ニジていることが理解さ
れる。また、抵抗温度係数においても、ＺｒＯ２無添加
のものはパルスを印加すると変化するのに対し、ＺｒＯ
２を添加すると安定することが理解できる。

また９種類の厚膜抵抗体を１５０℃の高温槽中で１００
時間放置し、高温放置試験前後の抵抗値の変化を調べた
ところ、次の表５に示されるような試験結果が得られた
。

４ここに、ＺｒＯ２の添加量はＬａＢ５とガラスの混合物
の質量１００に対するＺｒＯ２の添加量（質量部）を示
す。

表５からＺｒＯ２を添加することによって試験前後の変
化率が小さく、厚膜抵抗体の高温での信頼性が向上する
ことが理解される。

また、９種類の抵抗ペース１へのうちＮｏ、４．．５゜
６の抵抗ペーストを選択し、これら抵抗ペースＩ・を感
熱ヘッド用発熱抵抗体として、第２図に示される感熱ヘ
ッド用ドライバＩＣが搭載されたセラミック基板として
のグレーズｌ−基板４」二に印刷して、第３図に示され
るように、パターン上に銅電極５とともに発熱抵抗体６
を形成し、各発熱抵抗体６のステラプス１ヘレス特性（
ＳＳＴ特性）の変化を調べたところ、次の表６に示され
るような試験結果が得られた。

この試験をおこなうに際して、感熱ヘッド用発熱抵抗体
としては０．６Ｗ／ドツ１−まで負荷電力を印加しても
抵抗値が変化しないことが必要とされるため、負荷電力
として発熱抵抗体１ドツト当リ０．２，０．６，０．８
，１．０，１．２Ｗ印加できる負荷電力を用いた。

表　　　　　にこに、Ｒ，ｏはＳＳＴ試験前の抵抗値を、八ＲはＳＳＴ
試験後の抵抗値−８ＳＴ試験前の抵抗値を、Ｚｒ０ｚの
添加量はＬａＢ５とガラスの混合物の質量］、　ＯＯに
対するＺｒＯ２の添加量（重量部）を示す。

表６から、Ｚｒ○２無添加の発熱抵抗体のものは０．４
．Ｗ／トツ１〜付近から抵抗値の変化か生じるが、Ｚｒ
Ｏ２を添加したものは１．．２Ｗ／ドツトの負荷電力を
印加しても、抵抗値か安定していることが理解される。

これにより、ＺｒＯ２を添加したものを感熱ヘツＩ〜用
発熱抵抗体として用いれば、発熱部への印加電圧を高め
ることができるとともに、抵抗値の経時変化も小さいの
で、感熱紙の画質を向上させることができる。

実施例２厚膜抵抗体用導電粒子の第１の生成方法として、アーク
プラズマ熱源を用いる場合を以下に示す。

まず、機械粉砕法により数μｍの粒径を有するＩ、ａＢ
ｓ　　（第５図の１１Ｂ）を成形し、ＬａＢｅの成形体
を生成する。この成形体の直径はほぼ３０１１Ｉ１１で
厚さは５ｍｍである。ＬａＢｅ粒子による成形体を母材
として、タングステン電極との間にアークを発生させ、
これにより生ずるプラズマ熱源中でＬａＢｅを蒸発させ
る。さらに蒸発したＬａＢｅ　を急激に冷却して捕集し
、０．１μｍ以下のＴ、ａＢｅ超微粒子（第４図の１１
Ａ）を生成７８する。このときの雰囲気ガスはＡｒ・＋５０％Ｈ２であ
り、電極と母材との間には４０Ｖ、１５０Ａの電気信号
が加えられている。

」１記した生成方法により得られたＬａＢ６超微粒子の
透過電子顕微鏡写真を第４図に、原料に用いたＬａ８６
粒子の走査電子顕微鏡写真を第５図に示す。

次に、１．ａＢ６超微粒子と混合するためのガラス粉末
を生成するに際しては、以下の酸化物をカッコ内に示す
モル％により秤量し、Ｓ　ｉ　０２（４３，１％），Ｂ
２Ｏ３（３４，８％）、Ａｆ１２０３（７，８％）。

Ｃａ０（１２，３％）を混合する。これらの混合物を白
金るつぼ中で約１５００″Ｃで７容融させ、その後冷水
中に注ぎ、固化させる。そして、この固化した混合物を
粉砕工程を経てフリツ１〜化し、ガラス粉末を作成する
。

ガラス粉末とＬａＢｃ超微粒子とをらいかい機で混合し
た後、有機ビヒクルとして、アクリル樹脂／ブチルカル
ピトールアセテート溶液を、粉末成分に対して、約２０
重量％を加え、３本ロールを用いて室温で混練し、ペー
スト状の厚膜抵抗組成物を生成する。

次に、厚膜抵抗組成物を用いて厚膜抵抗体を生成する場
合には、第１図に示されるように．セラミツク基板とし
てアルミナ基板、好ましくは９６％アルミナ基板１上に
Ｃｕ９５〜９９ｗｔ％、ガラス１−５　ｗ　ｔ％、好ま
しくはＣｕ９８ｗｔ％。

ガラス２ｗｔ％のＣｕ系の導体ペース１〜２を用いてス
クリーン印刷法によりＣｕ電電極影形成る。

その後１２０℃の雰囲気中でアルミナ基板１を１０分間
乾燥し、その後ＮＺ中で９００℃、１０分間の焼成をお
こなう。この後厚膜抵抗組成物をアルミナ基板１上に印
刷して厚膜抵抗体４を形成する。その後アルミナ基板１
を１２０　’Ｃの雰囲気で１０分間乾燥し、次いでＮ２
ガス中で９００℃の温度下のもとに、１０分間焼成し、
厚膜抵抗体３を生成する。

上述した工程を経て得られた厚膜抵抗体３のうち、導電
相、ガラス相の組成の異なる１０種類の厚膜抵抗体３の
特性に関する測定結果を表７に示す。なお、抵抗温度係
数は以下の式に従って算出されている。

表ここに、Ｒ（Ｔ）：Ｔ℃のときの抵抗値を示す。

また抵抗値のばらつきは、２０個の厚膜抵抗体の平均面
積抵抗とその標準偏差との比により算出されている。

表７から、面積抵抗として低抵抗値のものから高抵抗値
のものを得ることができるとともに、抵抗温度係数とし
て±３００ｐｐｍ以内のものを得ることができることが
理解される。さらに、ＬａＢｅ超微粒子とガラス粉末と
の混合比を変えることにより、厚膜抵抗体として望まれ
る１０〜ＩＭΩ／口１− ２の抵抗値のものを得ることができる。

実施例３次に、厚膜抵抗体用導電粒子の第２の生成方法として、
高周波誘導プラズマ熱源を用いた製法を以下に示す。

まず、高周波誘導コイルに印加する電気信号の条件を１
．　ＯＫ　Ｖ　−Ｉ　Ａとし、雰囲気ガスであるＡ　ｒ
　十Ｈｅを高周波誘導コイル中でプラズマ化し、高周波
誘導コイル中にプラズマを発生させる。この後機械粉砕
法により得られた数μｍの粒径を有する［、ａＢｅ粒子
をプラズマ中に注入する。このＬａＢｅはプラズマ中で
瞬間的に蒸発するが、プラズマ中から抜は出すと直ちに
冷却されて凝固し０．１μｍ以下のＬａＢ５超微粒子が
生成される。

高周波誘導プラズマ熱源を用いて得られたＬａＢｅ超微
粒子を前記実施例と同様な方法でガラス粉末と混合し、
さらに有機ビヒクルと調合し、厚膜抵抗組成物を形成す
る。そして前記実施例と同様に、焼成プロセスを経て厚
膜抵抗組成物から厚膜抵抗体を生成する。これらの工程
を経て得られた１０個の厚膜抵抗体の各種特性に関する
測定結果が表８に示される。

表　　　　８表８から実施例２と同様に、厚膜抵抗体として望まれる
１０〜ＩＭΩ／口の抵抗値を有する厚膜抵抗体を生成す
ることができるとともに、抵抗温度係数として±３００
ｐｐｍ以内のものを生成することが理解される。

また、本発明による厚膜抵抗体と従来の厚膜抵抗体とを
比較するために、機械粉砕法により得られたＬａＢｅ粒
子を用いて形成された厚膜抵抗体の各種測定結果が表９
に示されている。

表　　　　８表９から７種類の厚膜抵抗体のうちＮα６．Ｎα７の厚
膜抵抗体は、デジタルマルチメータによる抵抗測定範囲
以上の高い抵抗値を示し、はぼ絶縁体と同じ性質を示し
ていることが理解される。また１、、ａＢｅとガラス粉
末との混合比を変えても、厚膜抵抗体の面積抵抗は１２
．５にΩ／口　まてあり、厚膜抵抗体として望まれる１
ＭΩ／口までの面積抵抗を得ることができない。またＮ
ｏ、４−、Ｎα５の厚膜抵抗体の抵抗温度係数は、厚膜
抵抗体として望まれる許容範囲±３００ｐｐｍをはるか
に越えている。

また厚膜抵抗体全体の電流雑音が表７および表８の厚膜
抵抗体よりも大きいのは、粒子の形状の不均一さに起因
している。すなわち、機械粉砕法により得られたＬａＢ
５粒子は、第５図に示されるように、表面の凹凸が激し
く破砕状の形状を有している。このため、導電粒子同士
が抵抗体中で結合する際、粒子間の接触が不安定となり
、電流雑音を発生させる原因となっている。

次に厚膜抵抗体の抵抗特性として、粒子サイズの影響を
調べるために、機械粉砕法により得られたＬａＢｅ　を
基にして生成された厚膜抵抗体を２種類、高周波誘導プ
ラズマ熱源を用いて生成されたＬａＢ６による厚膜抵抗
体を１種類、アークブ５６ラズマ熱源を用いて生成されたＩ、　ａ　Ｂ　ｓによる
厚膜抵抗体を２種類用意し、これら厚膜抵抗体の抵抗温
度特性を測定したところ表１０に示される測定結果が得
られた。ここで、抵抗温度係数は面積抵抗によっても変
化するため、約ＩＫΩ／口の面積抵抗を示す厚膜抵抗体
について、ＬａＢｅ粒子の比表面積と抵抗温度係数の関
係を示しである。

また機械粉砕法により比表面積の異なる粒子を得るため
に、振動ミルによる粉砕プロセスか加えられている。さ
らにアークプラズマ熱源により比表面積の異なる粒子を
得るために、電気信号の条件を変化させるようにしてい
る。

表　　　　］Ｏ表１０から、機械粉砕法によって得られたＬａＢｅ粒子
を用いたものは抵抗温度係数が±３００ｐｐｍの範囲か
らはずれ、高周波誘導プラズマ熱源およびアークプラズ
マ熱源を用いて生成されたＩ、ａＢｅ粒子による厚膜抵
抗体は抵抗温度係数が±３００ｐｐｎｌの範囲内にある
ことが理解される。

また、第６図に示されるように、プラズマ熱源を用いて
生成したＬａＢｅ粒子を用いた場合でも、抵抗温度係数
として±３００ｐｐｍ以内のものを得るには、比表面積
として２５ｍ２／ｇ　　が必要である。さらに好ましく
は３５ｍ２／ｇ　であるとよい。

また第７図に示されるように、アルミナ基板上上に、Ｃ
ｕ導体２を形成するとともに、表７のＮα２．４，３，
６．８の５種類の厚膜抵抗体を用いて、半導体装置の１
つとして高周波増幅回路用の厚膜ハイブリッドＩＣを形
成し、ＩＣの雑音レベルを測定したところ、電流雑音に
よる雑音レベルが低いことが確認された。また各厚膜抵
抗体の抵抗値のバラツキが少ないため、回路設計に合っ
た特性のものが得られた。

実施例４本発明の厚膜抵抗体を適用して、Ｃｕ導体と組合せたＣ
ｕ系ハイブリッドＩＣの実施例を示す。

ステレオ音声の分離、ビデオ信号の色再現に必要な抵抗
マトリックス回路は高精度の抵抗体を必要とする。例え
ばステレオ音声の音声の分離度と抵抗値精度との関係は
、１＋α で、表わされる。ここでＳは分離度、αは抵抗値精度を
表わす。ステレオ音声の左右の分離度は、一般に、４０
ｄＢ以上を要求されている。抵抗値精度が一１％の場合
α＝０．９９　　となりＳ−４６ｄＢとなる。従って、
分離度を４．０　ｄ　Ｂ以」二とするには、抵抗値精度
は±１％以内が要求される。

第９図は、ステレオ音声を処理する抵抗７１−リツクス
回路の回路図である。先に述べた分離度を達成するため
には、ＲｚＲｚＲ３Ｒ＋Ｒ７ＲｇＲｚｘＲ１２Ｒ１３Ｒ
Ｉ　４の抵抗値の精度が±１１％以内である必要がある
。そこでこれらの抵抗体にはＴ−ａ　Ｂ　ｅ超微粒子を
適用した抵抗体を用いた。

第８図は、このマトリックス回路をハイブリッドＩＣ化
した回路パターンの一部である。導体には、Ｃｕを用い
ている。従来この回路の特性を満足する抵抗体は、Ｒｕ
Ｏ２−ガラス系のみであった。そこで、Ａｇ−Ｐｄ導体
とＲｕＯ２−ガラス系によりこの回路は構成されていた
。本発明によ９４０− リ、Ｃｕ導体と組合せる抵抗値のばらつきの少ない高精
度な抵抗体が実現したため、Ｃｕ系ハイブリツ１〜ＩＣ
でこの７１〜リツクス回路を初めて実現することが可能
となった。

実施例５本発明の厚膜抵抗体を、Ｃｕを導体回路とした低温焼成
可能な３次元多層ハイブリッドＩＣの内層用抵抗体に適
用した例を示す。回路は、第１１図に示す抵抗、コンデ
ンサーを組合せたアクティブフィルターの例である。回
路には、抵抗体１０個コンデンサー２個を用いる。これ
らの受動素子は多層板内部に内蔵化することにより実装
密度を向」ニさせることができる。

作製工程としては、まずグリーンシートの作製を行なう
。Ｃｕと同時に焼成できるものとして、ここで、９００
’Ｃで焼成可能なアルミナにほうけい酸ガラスを組合せ
たものを用いた。グリーンシート−にには、ホールを形
成した後、Ｃｕを印刷し抵抗体、誘電体をさらにその上
に印刷する。ここで抵抗体は、焼成後３０〜１０　ＫΩ
／口となるものを用いた。第１０図は、このアクティブ
フィルターの多層構造の断面の一部を示す。抵抗値のば
らつきが小さいため、高精度な回路特性に優れたアクテ
ィブフィルターを実現できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、金属ほう化物−
ガラス系抵抗体に酸化物を添加して厚膜抵抗組成物を形
成したため、発熱時の熱応力の発生を抑制することが可
能となり、耐熱性及び耐パルス性の向上に寄与すること
ができる。さらにＣｕを導電材料として用いることがで
きるため、コストの低減に寄与することができる。また
発熱時の印加電力を高くすることができるとともに、抵
抗値の経時変化を小さくすることができるため、厚膜抵
抗組成物を感熱ヘッドに用いれば、感熱紙の画質の向上
を寄与することができる。

また、本発明によれば、ＬａＢ５粒子にプラズマ熱源か
ら熱エネルギーを与えてＬ　ａ　Ｂ　ｅ微粒子を生成す
るようにしたため、電気伝導性粒子同士が等方的に導電
経路を形成することが可能となり、抵抗値のバラツキが
少なく、かつ電流雑音のレベルが低い厚膜抵抗体を構成
することができる。さらにＬａＢｅ微粒子とガラス粉末
との混合比を変えることにより、低抵抗値のものから高
抵抗値の厚膜抵抗体を構成することができる。またさら
にＬａＢ６超微粒子の粒子サイズを０．１μｍ以下とし
、さらにＬａＢｅ超微粒子の比表面積を２５ｍ２／ｇ以
」二とすれば、抵抗温度係数が±３００ｐｐｍ以内の厚
膜抵抗体を得ることができる。また、さらに厚膜抵抗組
成物を厚膜抵抗体として厚膜ハイブリッドＩＣを構成す
れば、ＩＣの低雑音化に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る厚膜抵抗体の構成図、第２図は本
発明に係る発熱抵抗体が搭載されたドライバＩＣの構成
図、第３図は銅電極及び発熱抵抗体の構成説明図、第４
図はプラズマ熱源を用いて得られたＬａＢｅ超微粒子の
透過電子顕微鏡写真、第５図は機械粉砕法により得らｈ
たＬａＢｅ粒子の走査電子顕微鏡写真、第６図はＬａＢ
ｅ粒子の比表面積と抵抗温度係数との関係を示す特性図
、第７図はプラズマ熱源により形成されたＬａＢ８厚膜
抵抗体としたハイブリッドＩＣの構成図、第８図は抵抗
マトリックス回路をハイブリッドＩＣ化した回路パター
ンの一部の構成図、第９図は第８図の回路パターンのも
とどなる抵抗７１〜リックス回路の回路図、第１０図は
抵抗、コンデンサーを内蔵した３次元多層ハイブリッド
ＩＣの断面図、第１」図は第８図のもととなる抵抗、コ
ンデンサーを組み合わせたアクティブフィルターの回路
図である。１　・アルミナ基板、２・銅導体、３・厚膜抵抗体、４
　・グレーズ１一基板、５　銅電極、６・・発熱抵抗体
、７・・ドライバＩＣ１１１−Ｌ　ａ　Ｂ６粒子、５０
・厚膜抵抗体、６０・銅導体、７０・・・誘電体、３４１シ弔４図第図第９図第０図第１図手続補正書（方式）よ　わ　２　年”　　１１１”１．１７７＋、ｔ　７在庁長官士田補止をする者１°ｌ’ｌとの関係　　１、旨′］−出１ガ（人名　イ
１（ＳｉＯ）抹式会（１日Ａム代理人補止の月象明細書の「図面の簡単な説明」の欄補正の内容

Claims

【特許請求の範囲】１．セラミツク基板上に、半導体素子と、厚膜導体と、
該厚膜導体に電気的に接続された厚膜抵抗体とを備えた
半導体装置において、前記厚膜抵抗体は、粒径が０．０
０５〜０．１μｍである金属ほう化物が、ガラスマトリ
ツクス内で分散した状態になつている厚膜抵抗体を有す
ることを特徴とする半導体装置。２．セラミツク基板上に、半導体素子と、厚膜Ｃｕ導体
と、該厚膜Ｃｕ導体に電気的に接続された厚膜抵抗体と
を備えた半導体装置において、前記厚膜抵抗体は、粒径
が０．００５〜０．１μｍである金属ほう化物が、ガラ
スマトリツクス内で分散した状態になつている厚膜抵抗
体を有することを特徴とする半導体装置。３．セラミツク基板上に、半導体素子と、厚膜Ｃｕ導体
と、該厚膜Ｃｕ導体に電気的に接続された厚膜抵抗体と
を備えた半導体装置において、前記厚膜抵抗体は、粒径
が０．００５〜０．１μｍであるＬａＢ＿８粒子が、ガ
ラスマトリツクス内で分散した状態になつている厚膜抵
抗体を有することを特徴とする半導体装置。４．セラミツク基板上に、半導体素子と、厚膜導体と、
該厚膜導体に電気的に接続された厚膜抵抗体とを備えた
半導体装置において、前記厚膜抵抗体は、電気伝導性物
質として、粒径が０．００５〜０．１μｍであるＬａＢ＿６粒子とガラス
粉末との混合物を有機ビヒクル中に含み、かつ前記ガラ
ス粉末が、前記ＬａＢ＿６粒子によつて還元されず非酸
化性雰囲気で焼成可能なガラス粉末であることを特徴と
する半導体装置。５．セラミツク基板上に、半導体素子と、厚膜Ｃｕ導体
と、該厚膜Ｃｕ導体に電気的に接続された厚膜抵抗体と
を備えた半導体装置において、前記厚膜抵抗体は、電気
伝導性物質として、粒径が０．００５〜０．１μｍであ
るＬａＢ＿６粒子とガラス粉末との混合物を有機ビヒク
ル中に含み、かつ前記ガラス粉末が、前記ＬａＢ＿６粒
子によつて還元されず非酸化性雰囲気で焼成可能なガラ
ス粉末であることを特徴とする半導体装置。６．セラミツク基板上に、半導体素子と、厚膜導体と、
該厚膜導体に電気的に接続された厚膜抵抗体とを備えた
半導体装置において、前記厚膜抵抗体は、電気伝導性物
質として、粒径が０．００５〜０．１μｍであるＬａＢ＿６粒子と、Ｓｉ
Ｏ＿２３０〜５０ｗｔ％，Ｂ＿２Ｏ＿３５〜４０ｗｔ％
，ＣａＯ５〜３０ｗｔ％及びＡｌ＿２Ｏ＿３５〜２０ｗ
ｔ％の組成からなるガラス粉末との混合物を有機ビヒク
ル中に含み、かつ前記ガラス粉末が、前記ＬａＢ＿６粒
子によつて還元されず非酸化性雰囲気で焼成可能なガラ
ス粉末であることを特徴とする半導体装置。７．セラミツク基板上に、半導体素子と、厚膜Ｃｕ導体
と、該厚膜Ｃｕ導体に電気的に接続された厚膜抵抗体と
を備えた半導体装置において、前記厚膜抵抗体は、電気
伝導性物質として、粒径が０．００５〜０．１μｍであ
るＬａＢ＿６粒子と、ＳｉＯ＿２３０〜５０ｗｔ％，Ｂ
＿２Ｏ＿３５〜４０ｗｔ％，ＣａＯ５〜３０ｗｔ％及び
Ａｌ＿２Ｏ＿３５〜２０ｗｔ％の組成からなるガラス粉
末との混合物を有機ビヒクル中に含み、かつ前記ガラス
粉末が、前記ＬａＢ＿６粒子によつて還元されず非酸化
性雰囲気で焼成可能なガラス粉末であることを特徴とす
る半導体装置。８．気相凝固した超微粒子金属ほう化物粉末、ガラス粉
末及び有機ビヒクルを含むことを特徴とする厚膜抵抗組
成物。９．気相凝固した超微粒子金属ほう化物粉末、ガラス粉
末及び有機ビヒクルを含み、前記ガラス粉末が、前記金
属ほう化物粉末によつて還元されず非酸化性雰囲気で焼
成可能なガラス粉末であることを特徴とする厚膜抵抗組
成物。１０．気相凝固した超微粒子金属ほう化物粉末、ＳｉＯ
＿２３０〜５０ｗｔ％，Ｂ＿２Ｏ＿３５〜４０ｗｔ％，
ＣａＯ５〜３０ｗｔ％及びＡｌ＿２Ｏ＿３５〜２０ｗｔ
％の組成からなるガラス粉末及び有機ビヒクルを含むこ
とを特徴とする厚膜抵抗組成物。１１．粒子サイズが０．００５〜０．１μｍで、比表面
積が２５ｍ＾２／ｇである、電気伝導性物質としての気
相凝固した超微粒子金属ほう化物粉末、ガラス粉末及び
有機ビヒクルを含むことを特徴とする厚膜抵抗組成物。１２．形状がおよそ球形である電気伝導性物質としての
気相凝固した超微粒子金属ほう化物粉末、ガラス粉末及
び有機ビヒクルを含むことを特徴とする厚膜抵抗組成物
。１３．周期律表のＩＶ，Ｖ，ＶＩ，ＶＩＩ，ＶＩＩＩ族
及び希土類に属する元素とほう素との化合物から選択さ
れる１種または２種以上の金属ほう化物粉末、該金属ほ
う化物粉末によつて還元されず非酸化性雰囲気で焼成可
能なガラス粉末、ＺｒＯ＿２，Ｙ＿２Ｏ＿３，Ｌａ＿２
Ｏ＿３，Ｔｈ＿２Ｏ＿３から選択される１種または２種
以上の酸化物及び有機ビヒクルを含むことを特徴とする
厚膜抵抗組成物。１４．周期律表のＩＶ，Ｖ，ＶＩ，ＶＩＩ，ＶＩＩＩ族
及び希土類に属する元素とほう素との化合物から選択さ
れる１種または２種以上の気相凝固した金属ほう化物粉
末、該金属ほう化物粉末によつて還元されず非酸化性雰
囲気で焼成可能なガラス粉末、ＺｒＯ＿２，Ｙ＿２Ｏ＿
３，Ｌａ＿２Ｏ＿３，Ｔｈ＿２Ｏ＿３から選択される１
種または２種以上の酸化物及び有機ビヒクルを含むこと
を特徴とする厚膜抵抗組成物。１５．前記金属ほう化物粉末と前記ガラス粉末との混合
物の質量１００に対する前記酸化物の添加量が、１〜４
０であることを特徴とする特許請求の範囲第１３項〜１
４項記載の厚膜抵抗組成物。１６．前記金属ほう化物粉末としてＬａＢ＿６を、前記
酸化物としてＺｒＯ＿２を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第１３〜１４項記載の厚膜抵抗組成物。１７．ステレオ音声の分離及びビデオ信号の色再現用の
抵抗マトリツクス回路を備えた電子装置において、前記
抵抗マトリツクス回路のうち少なくとも１つが、セラミ
ツク基板上に、厚膜導体と気相凝固した超微粒子金属ほ
う化物がガラスマトリツクス内で分散している厚膜抵抗
体とを有する厚膜ハイブリツドＩＣを含むことを特徴と
する電子装置。１８．セラミツク基板上に、導体、発熱抵抗体及び電極
を有する感熱ヘツドにおいて、前記導体はＣｕ導体、前
記発熱抵抗体は気相凝固した超微粒子金属ほう化物がガ
ラスマトリックス内で分散している発熱抵抗体及び前記
電極はＣｕ電極であることを特徴とする感熱ヘツド。１９．超微粒子金属ほう化物とガラス粉末とを有し、厚
膜ハイブリツドＩＣに構成される厚膜抵抗体の製造方法
において、前記ガラス粉末が前記金属ほう化物によつて
還元されず、非酸化性雰囲気で焼成可能であることを特
徴とする厚膜抵抗体の製造方法。２０．気相凝固した超微粒子金属ほう化物とガラス粉末
とを有し、厚膜ハイブリツドＩＣに構成される厚膜抵抗
体の製造方法において、前記ガラス粉末が前記金属ほう
化物によつて還元されず、非酸化性雰囲気で焼成可能で
あることを特徴とする厚膜抵抗体の製造方法。２１．周期律表のＩＶ，Ｖ，ＶＩ，ＶＩＩ，ＶＩＩＩ族
及び希土類に属する元素とほう素との化合物から選択さ
れる１種または２種以上の金属ほう化物に、プラズマ熱
源からの熱エネルギーを与えて前記金属ほう化物を蒸発
させ、蒸発した前記金属ほう化物を急激に冷却して、粒
子サイズが０．００５〜０．１μｍの気相凝固した超微
粒子金属ほう化物を生成することを特徴とする厚膜抵抗
体用導電粒子の製造方法。