JPH04320003A

JPH04320003A - 厚膜抵抗体

Info

Publication number: JPH04320003A
Application number: JP3114046A
Authority: JP
Inventors: Keizo Kawamura; 敬三川村; Takashi Kamiya; 貴志神谷; Katsuhiko Igarashi; 克彦五十嵐; Taiji Miyauchi; 泰治宮内
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1992-11-10

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、厚膜抵抗体に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気・電子機器の配線基板などに用いる
基板材料として、低温で焼成可能なものが開発されてお
り、これにより基板材料や導体ペースト等を例えば１０
００℃以下の低温で同時一体焼成することが可能となっ
ている。

【０００３】抵抗体ペーストは、通常、導電粒子、ガラ
ス粒子（ガラスフリット）およびビヒクル等から構成さ
れ、基板上に印刷後、焼成することにより厚膜抵抗体と
なるものである。

【０００４】抵抗体ペーストに用いられる導電粒子とし
ては、二酸化ルテニウムあるいはルテニウム酸鉛等のパ
イロクロール化合物が、抵抗値の温度係数（ＴＣＲ）等
の特性が良好であることから多用されている。

【０００５】厚膜抵抗体は、通常、低抵抗から高抵抗ま
でシリーズ化することが必要とされ、一般的に導電粒子
の含有率を増減することにより抵抗値を調整している。すなわち、導電粒子含有率を減らせば抵抗値が増加し、
導電粒子含有率を増やせば抵抗値が減少する。

【０００６】しかし、一般的に厚膜抵抗体では、導電粒
子含有率が低くなるほどノイズが増加し、特に抵抗値を
１　ｋΩ以上にした場合、ノイズは著しく高くなってし
まう。抵抗体のノイズが高いと回路に組み込んだときの
回路自身のノイズも高くなるため、例えば、１ｍＶ程度
、さらには１μＶ　程度の微弱な信号を扱う精密測定器
の回路やオーディオ用回路などでは、微弱な信号がノイ
ズに埋もれ、検知できなくなる恐れがある。

【０００７】このような問題に対し、特開昭５２−５４
１９５号公報では、Ｐｂ２　Ｒｕ２　Ｏ７　やＢｉ２　
Ｒｕ２Ｏ７　等の導電性ルテニウム化合物をガラス中に
結晶化析出させることによりノイズを低減する方法が開
示されている。

【０００８】しかし、この方法は厚膜抵抗体に熱処理を
施すものであり、製造工程が複雑となってコスト高を招
く。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情からなされたものであり、抵抗値に対しノイズが従来
よりも著しく低い厚膜抵抗体を低コストにて提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（７）の本発明により達成される。

【００１１】（１）　　導電粒子と、ガラスと、１００
０℃以下でガラスと反応しない無機材粒子とを含有し、
前記無機材粒子の含有率が５〜４５重量％であることを
特徴とする厚膜抵抗体。

【００１２】（２）　　前記無機材粒子が、ＺｒＳｉＯ
４　、３Ａｌ２　Ｏ３　・２ＳｉＯ２　、２ＭｇＯ・２
Ａｌ２　Ｏ３　・５ＳｉＯ２　、ＭｇＯ・ＳｉＯ２　、
Ｓｉ３　Ｎ４　およびＡｌＮの少なくとも１種である上
記（１）に記載の厚膜抵抗体。

【００１３】（３）　　前記無機材粒子の平均径が０．
５〜１０μｍ　である上記（１）または（２）に記載の
厚膜抵抗体。

【００１４】（４）　　前記ガラスの含有率が５０〜９
０重量％である上記（１）ないし（３）のいずれかに記
載の厚膜抵抗体。

【００１５】（５）　　前記ガラスがホウケイ酸鉛ガラ
スである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の厚
膜抵抗体。

【００１６】（６）　　前記導電粒子が、ルテニウム化
合物を主成分とする上記（１）ないし（５）のいずれか
に記載の厚膜抵抗体。

【００１７】（７）　　前記導電粒子の含有率が５〜３
０重量％である上記（１）ないし（６）のいずれかに記
載の厚膜抵抗体。

【００１８】

【作用】本発明の厚膜抵抗体は、導電粒子と、ガラスと
、上記した無機材粒子とを含有する。従来の厚膜抵抗体
では、導電粒子とガラスとの含有比率を制御することに
より抵抗値を調整しており、このため高い抵抗値を得よ
うとするとガラス含有率に対する導電粒子含有率が著し
く小さくなり、ノイズが大きくなっていた。

【００１９】しかし、本発明では、導電粒子とガラスと
の含有比率を、低ノイズ特性が得られる範囲に固定し、
前記無機材粒子の含有率を制御することにより抵抗値を
調整する。このため、低ノイズ特性を維持したまま高抵
抗の厚膜抵抗体が得られる。

【００２０】また、無機材粒子が含まれるため、本発明
の厚膜抵抗体は機械的強度が高い。

【００２１】また、ルテニウム化合物を導電成分として
用いた厚膜抵抗体は、基板材料に比べて熱膨張率が高い
ため焼成時にクラックが発生し易いが、上記したような
無機材粒子は導電粒子、基板材料およびガラスのいずれ
よりも熱膨張率が低いため、クラックの発生が防止され
る。

【００２２】

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。

【００２３】本発明の厚膜抵抗体は、導電粒子と、ガラ
スと、無機材粒子とを含有するものであり、導電粒子、
ガラス粒子および無機材粒子と有機ビヒクルとを含有す
る抵抗体ペーストを焼成して作製される。

【００２４】＜無機材粒子の構成＞無機材粒子は、１０
００℃以下ではガラスと反応しないものであり、この範
囲の温度において、無機材粒子構成成分がガラス中に固
溶してガラスの一部となることが実質的にない。

【００２５】このような無機材粒子として好ましいもの
は、ＺｒＳｉＯ４、３Ａｌ２　Ｏ３　・２ＳｉＯ２　、
２ＭｇＯ・２Ａｌ２　Ｏ３　・５ＳｉＯ２　、ＭｇＯ・
ＳｉＯ２　、Ｓｉ３Ｎ４　およびＡｌＮであり、これら
から少なくとも１種を選択して無機材粒子として用いる
ことが好ましい。これらのうちでは、特に３Ａｌ２　Ｏ３　・２ＳｉＯ２
　（ムライト）が好ましい。

【００２６】本発明において、無機材粒子、ガラス粒子
および導電粒子の合計に対する無機材粒子の含有率、す
なわち、厚膜抵抗体中の無機材粒子の含有率は、５〜４
５重量％、好ましくは１０〜３０重量％とする。無機材
粒子の含有率が前記範囲未満であると、ガラスに替えて
無機材粒子を含有することの効果が小さくなり低ノイズ
特性が得られなくなる。また、無機材粒子の含有率が前
記範囲を超えると、バインダとしてのガラスの含有率が
低くなりすぎて厚膜抵抗体を形成することが困難となる
。なお、無機材粒子はバインダとしての作用をもたない
。

【００２７】無機材粒子の平均径は、０．５〜１０μｍ
　、特に１〜５μｍ　であることが好ましい。平均径が
前記範囲未満であるとノイズ低減効果が低く、前記範囲
を超えると印刷性が低くなる。なお、無機材粒子の平均
径は、粒度分布計、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微
鏡などにより測定することができる。

【００２８】＜導電粒子の構成＞本発明では導電粒子の
組成は特に限定されず、目的に応じて適宜選択すればよ
いが、通常、ルテニウム化合物を主成分とすることが好
ましく、ルテニウム化合物としては、二酸化ルテニウム
、ルテニウム酸鉛、ルテニウム酸ビスマスおよびルテニ
ウム酸鉛ビスマスから少なくとも１種を選択することが
好ましい。また、これらの他、ＣｄＢｉＲｕ２　Ｏ７　
、ＮｄＢｉＲｕ２　Ｏ７　、ＢｉＩｎＲｕ２　Ｏ７　、
Ｂｉ２　ＩｒＲｕＯ７　、ＧｄＢｉＲｕ２　Ｏ７　、Ｂ
ａＲｕＯ３　、Ｂａ２　ＲｕＯ４　、ＳｒＲｕＯ３　、
ＣａＲｕＯ３　、Ｃｏ２　ＲｕＯ４　、ＬａＲｕＯ３　
、ＬｉＲｕＯ３　、ＳｎＯ２　、ＬａＢ６　、Ｐｄ−Ａ
ｇ、ＣｏＣｒＯ４　、ＮｉＣｒＯ４　、ＳｉＣ、ＴａＣ
、ＣａＢ６　、ＢａＢ６　、ＳｒＢ６　、ＬａＢ６　、
ＹＢ６　、Ｔａ２　Ｎ、ＴｉＳｉ２　、ＶＳｉ２　、Ｃ
ｒＳｉ２　、ＴａＳｉ２　、ＭｏＳｉ２　、ＷＳｉ２　
など、各種ルテニウム化合物や他の導電性化合物、ある
いは各種合金を用いることができる。

【００２９】導電粒子の平均径は特に限定されないが、
ノイズを低くするためには平均径０．１μｍ　以下の導
電粒子を用いることが好ましい。なお、導電粒子の平均
径の下限は特にないが、通常、０．００５μｍ　以上で
ある。この値未満の平均径を有する導電粒子は製造が困
難であり、また、取り扱いも難しくなる。導電粒子の平
均径は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡により測
定することができる。

【００３０】厚膜抵抗体中の導電粒子含有率は特に限定
されず、必要とされる抵抗値に応じて適宜決定すればよ
いが、通常、５〜４０重量％、特に５〜２５重量％であ
ることが好ましい。導電粒子の含有率が前記範囲未満で
あると、無機材粒子やガラス粒子などの非導電成分が多
すぎるため導電粒子が導電ネットワークを形成できず、
絶縁化する傾向にある。また、導電粒子の含有率が前記
範囲を超える場合、ガラスを十分に含有させることがで
きなくなり、稠密な焼結体を得ることが困難となる。

【００３１】＜ガラス粒子の構成＞ガラス粒子は、厚膜
抵抗体中のガラス含有率が５０〜９０重量％、特に６０
〜７０重量％含有されるように抵抗体ペースト中に含ま
れることが好ましい。ガラス含有率が前記範囲未満であ
ると、バインダが不足することになって厚膜抵抗体の形
成が困難であり、前記範囲を超えると、低ノイズ特性を
得ることが難しくなる。

【００３２】ガラス粒子の平均径は、５μｍ　以下、特
に２μｍ　以下であることが好ましい。ガラス粒子の平
均径が前記範囲を超えると、ガラス粒子と導電粒子との
混合分散が不十分となり易く、ノイズが増加する傾向に
ある。また、ガラス粒子の平均径は０．１μｍ　以上で
あることが好ましい。ガラス粒子の平均径が前記範囲未
満であると、抵抗が高くなる傾向にある。なお、ガラス
粒子の平均径は、粒度分布計、走査型電子顕微鏡、透過
型電子顕微鏡などにより測定することができる。

【００３３】ガラス粒子の組成および特性は特に限定さ
れず、通常の抵抗体ペーストに用いられる各種ガラスか
ら要求特性に応じて適宜選択すればよい。

【００３４】例えば、ガラス軟化点は４００〜７００℃
程度であることが好ましい。また、ガラス組成としては
、例えば、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸鉛ガラス、あ
るいはこれらにバリウム、カルシウム、ストロンチウム
、亜鉛、アルミナ等の１種以上が添加されたものなど、
一般に厚膜法においてガラスフリットとして用いられて
いるものが挙げられ、特にホウケイ酸鉛ガラスが好適で
ある。

【００３５】＜ビヒクル＞抵抗体ペーストには、導電粒
子とガラス粒子の他、ビヒクルが含まれる。

【００３６】ビヒクルとしては、エチルセルロース、ポ
リビニルブチラール、メタクリル樹脂、ブチルメタアク
リレート等のバインダ、テルピネオール、ブチルカルビ
トール、ブチルカルビトールアセテート、アセテート、
トルエン、アルコール、キシレン等の溶剤、その他各種
分散剤、活性剤等が挙げられ、これらのうち任意のもの
が目的に応じて適宜選択される。また、必要に応じて、
ＣｕＯ、ＭｎＯ２　、Ｖ２　Ｏ５　、Ｎｄ２　Ｏ５　、
ＭｇＯ、ＺｎＯ等の各種ＴＣＲ調整剤を添加してもよい
。ＴＣＲ調整剤の添加量は、無機材粒子、ガラス粒子お
よび導電粒子の合計量１００重量部に対し、０．１〜６
重量部程度とすることが好ましい。

【００３７】ビヒクルの添加量は、無機材粒子、ガラス
粒子および導電粒子の合計量１００重量部に対し、２０
〜６０重量部程度とすることが好ましい。

【００３８】＜厚膜抵抗体の製造方法＞本発明の厚膜抵
抗体は、通常、上記のようにして作製された抵抗体ペー
ストを印刷法、転写法などによりアルミナ基板等に成膜
し、さらに焼成することにより製造される。抵抗体ペー
ストは、焼成後の厚さが４〜２５μｍ　程度、特に８〜
１５μｍ　程度となるように成膜することが好ましい。焼成は、通常、空気中にて１０００℃程度以下、特に８
００〜１０００℃程度で１〜３時間程度行ない、最高温
度に保持する時間は５〜２０分程度とすることが好まし
い。

【００３９】本発明の厚膜抵抗体は、各種多層配線基板
に適用される。基板としては、例えば、アルミナ基板や
、アルミナ等の酸化物骨材とガラスとを含む低温焼成基
板が好ましい。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００４１】下記表１に示される厚膜抵抗体サンプルを
、以下に示すようにして作製した。

【００４２】無機材粒子、ガラス粒子および導電粒子を
、ボールミルにより混合分散した。無機材粒子には平均
径２μｍ　の３Ａｌ２　Ｏ３・２ＳｉＯ２　（ムライト
）を、ガラス粒子には平均径２μｍ　のホウケイ酸鉛ガ
ラス（熱膨張率α＝５．２×１０−６／℃）を、導電粒
子には平均径０．１μｍ　の二酸化ルテニウム（ＲｕＯ
２　）を用いた。これらの粒子の合計に対する無機材粒
子の重量比および導電粒子の重量比を、表１に示す。

【００４３】無機材粒子、ガラス粒子および導電粒子の
混合物１００重量部に対しビヒクルを４０重量部添加し
、これを３本ロールで混練して抵抗体ペーストとした。ビヒクルには、バインダとしてエチルセルロース、溶剤
としてトルエンおよびアルコールを用いた。

【００４４】次に、アルミナおよびガラスからなる基板
材料に前記ビヒクルを加え、スラリーとした。

【００４５】このスラリーを用い、ドクターブレード法
により厚さ０．２ｍｍの基板グリーンシートを作製し、
これを焼成して基板とした。

【００４６】次に、基板上に、導体ペーストの層を形成
し、８５０℃で焼成した。さらに、基板上に前記抵抗体
ペーストを厚さ１５μｍ　に形成した後、８５０℃で１
０分間焼成し、厚膜抵抗体サンプルとした。厚膜抵抗体
は１．４ｍｍ×１．４ｍｍの寸法であり、厚さは１０μ
ｍ　であった。

【００４７】各サンプルの抵抗値およびノイズを、表１
に示す。なお、ノイズは、Ｑｕａｎ−Ｔｅｃｈ　Ｍｏｄ
ｅｌ　３１５Ｃ　Ｒｅｓｉｓｔｏｒ　Ｎｏｉｓｅ　Ｔｅ
ｓｔ　Ｓｅｔを用い、ＭＩＬ−ＳＴＤ−２０２Ｂに従っ
て測定した。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１に示される結果から本発明の効果が明
らかである。すなわち、ガラス粒子の替わりに無機材粒
子を用いて抵抗値を調整した本発明のサンプルでは、ガ
ラス含有率の増加だけで抵抗を調整した比較サンプルに
比べ、ノイズが著しく低い。

【００５０】なお、上記表１に示される各サンプルの無
機材粒子をＺｒＳｉＯ４　、２ＭｇＯ・２Ａｌ２　Ｏ３
　・５ＳｉＯ２　、ＭｇＯ・ＳｉＯ２　、Ｓｉ３　Ｎ４
　またはＡｌＮとしたサンプル、また、導電粒子を、ル
テニウム酸鉛、ルテニウム酸ビスマスまたはルテニウム
酸鉛ビスマスとしたサンプルについても、抵抗値とノイ
ズとの関係を調べたところ、表１に示される結果と同様
に、ガラス含有率の増加だけで抵抗値を調整したサンプ
ルよりも低ノイズであった。

【００５１】また、抵抗体ペーストに含有させるガラス
粒子として、熱膨張率αが６．０×１０−６／℃のガラ
スを用いた場合、無機材粒子を含有しないサンプルでは
クラックが発生したが、無機材粒子（ムライト）含有率
が１０重量％以上のサンプルでは、クラックの発生はみ
られなかった。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、ガラス粒子の替わりに
無機材粒子を用いるという簡易な手段により、ノイズが
著しく低い厚膜抵抗体が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　導電粒子と、ガラスと、１０００℃以
下でガラスと反応しない無機材粒子とを含有し、前記無
機材粒子の含有率が５〜４５重量％であることを特徴と
する厚膜抵抗体。
【請求項２】　　前記無機材粒子が、ＺｒＳｉＯ４　、
３Ａｌ２　Ｏ３　・２ＳｉＯ２　、２ＭｇＯ・２Ａｌ２
　Ｏ３　・５ＳｉＯ２　、ＭｇＯ・ＳｉＯ２　、Ｓｉ３
　Ｎ４　およびＡｌＮの少なくとも１種である請求項１
に記載の厚膜抵抗体。
【請求項３】　　前記無機材粒子の平均径が０．５〜１
０μｍ　である請求項１または２に記載の厚膜抵抗体。
【請求項４】　　前記ガラスの含有率が５０〜９０重量
％である請求項１ないし３のいずれかに記載の厚膜抵抗
体。
【請求項５】　　前記ガラスがホウケイ酸鉛ガラスであ
る請求項１ないし４のいずれかに記載の厚膜抵抗体。
【請求項６】　　前記導電粒子が、ルテニウム化合物を
主成分とする請求項１ないし５のいずれかに記載の厚膜
抵抗体。
【請求項７】　　前記導電粒子の含有率が５〜３０重量
％である請求項１ないし６のいずれかに記載の厚膜抵抗
体。