JPH0439201B2 - - Google Patents

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JPH0439201B2
JPH0439201B2 JP61059859A JP5985986A JPH0439201B2 JP H0439201 B2 JPH0439201 B2 JP H0439201B2 JP 61059859 A JP61059859 A JP 61059859A JP 5985986 A JP5985986 A JP 5985986A JP H0439201 B2 JPH0439201 B2 JP H0439201B2
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glass
sio
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glass frit
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Description

【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野 本発明は窒化アルミニウム系セラミツクス基板
上に厚膜抵抗体を形成するのに適した抵抗組成物
に関する。 従来の技術 エレクトロニクス回路用の耐熱性絶縁基板とし
ては、従来より酸化物系セラミツクスが広く用い
られている。特にアルミナ基板は電気絶縁性、及
び機械的特性が共に優れており、回路基板として
最も一般的に使用されているが、熱伝導率が
0.05cal/cm・s・℃と程度と低いため、素子か
ら大量の発熱があつた場合、熱の放散が良好に行
われない欠点がある。又、熱膨張係数が7.5×
10-6/℃と、Siの3.5×10-6/℃に比べて高いた
め、半導体素子のマウントに不利である。ことに
近年、実装密度がより高くなる傾向にあり、それ
に伴つて発熱量も多くなつてくるので、熱の放散
性が優れ、かつ低熱膨張係数の基板材料が強く求
められており、このため熱伝導率が大きく、熱膨
張係数がSiに近い窒化アルミニウム、炭化珪素、
窒化珪素などの非酸化物系セラミツクスが注目さ
れている。特に窒化アルミニウム系セラミツクス
は、高い熱伝導率を有し、かつ電気的、機械的に
も従来の酸化物系セラミツクスに匹敵する優れた
特性を有する、バランスのよくとれた基板材料と
して注目されており、これを回路基板として使用
する要望が高まつている。 ところがこの窒化アルミニウム基板上に厚膜回
路を形成する場合、従来普通に使用されている、
導電性粉末と非晶質ガラスフリツトを主成分とす
る抵抗組成物を印刷、焼成すると、著しい凝集や
発泡が起こり、抵抗被膜が形成されない。従つて
抵抗を含む回路の基板として窒化アルミニウム系
セラミツクスを使用することができなかつた。 発明が解決すべき問題点 本発明の目的は、窒化アルミニウム系セラミツ
クス基板上に焼付けたとき、クラツクや凝集、発
泡等の欠陥のない、良好な抵抗被膜を形成するこ
とができ、しかも抵抗値の安定性、TCR特性の
優れた抵抗組成物を得ることにある。 本発明者等は、従来の非晶質ガラスを用いた抵
抗組成物では、焼成中に軟化したガラスの窒化ア
ルミニウム基板への滲込みや基板との反応が大き
く、このため導電粒子の凝集等が起こつて成膜で
きないものと考え、無機結合剤について検討を行
つた結果、特殊な組成の結晶性ガラスを用いると
極めて良好な抵抗被膜を形成し得ることを見出し
た。 問題点を解決するための手段 本発明は、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、前記無機結合剤が、 (a) SiO2、Al2O3、B2O3、CaO、ZnO、及び
TiO2を主成分とする結晶性ガラスフリツト、 もしくは、 (b) (a)とアルミナ(Al2O3)、マグネシア
(MgO)、ムライト(2Al2O3・2SiO2)、フオル
ステライト(2MgO・SiO2)、ステアタイト
(MgO・SiO2)及びコージエライト(2MgO・
2Al2O3・5SiO2)から選ばれるセラミツクス粉
末の少なくとも1種との混合物 であることを特徴とする窒化アルミニウム系セラ
ミツクス基板用抵抗組成物である。 作 用 無機結合剤として、SiO2、Al2O3、B2O3
CaO、ZnO、及びTiO2を主成分とする結晶性ガ
ラスフリツトを使用した本発明の組成物を窒化ア
ルミニウム系セラミツクス基板に印刷、焼成する
と、凝集、発泡のない実用可能な抵抗被膜が形成
される。これはこのガラスの結晶性が非常に強
く、窒化アルミニウムとの反応が少ない上に焼成
中ガラスの軟化流動と引続く結晶化が適切な温度
範囲で起こるため基板への浸透が適度に抑えられ
る等の理由によるものと考えられる。 又、従来のアルミナ基板用の抵抗組成物におい
ては、結合剤が結晶性ガラスであると、導電粒子
の安定なネツトワークの形成が妨げられ良好な抵
抗特性が得られないため、通常非晶質ガラスを使
用するのであるが、窒化アルミニウム基板の場
合、上記組成の結晶性ガラスを用いることによ
り、逆に抵抗特性及び安定性の優れた厚膜抵抗体
が得られる。これは、上記組成の結晶性ガラスが
ただ単に基板への滲込みが少ないことによる構造
的な安定性を与えるだけでなく、基板とガラスと
の何らかの反応による抵抗体の不安定さを取除い
たものと考えられる。 本発明で用いる結晶性ガラスの好ましい重量組
成は次の通りである。 SiO2 28−42% Al2O3 10−22% B2O3 1−5% CaO 14−25% ZnO 15−25% TiO2 6−15% SiO2はガラスのネツトワークフオーマーであ
り又ガラスを焼成したとき析出する結晶
(CaAl2Si2O8、アノーサイト)の主成分である。
28%未満ではガラスの軟化点が低く、焼成時、結
晶化が起こる前にガラスが流動し過ぎ、窒化アル
ミニウム基板への浸透が大きくなる。又42%を越
えると結晶化温度が高くなりすぎる。 Al2O3も結晶相の主要成分であり、10%より少
ないと結晶が析出しにくく、22%を越えるとガラ
スの溶融時に失透してしまうので好ましくない。 B2O3はガラスの溶融時、ガラス化を促進する
効果があるが、5%を越えると結晶化が進みにく
くなる。 CaOは結晶相(アノーサイト)の構成成分の一
つであり、14%未満ではこの結晶相の析出が弱
く、又25%を越えるとガラス溶融時に失透傾向が
強まり、好ましくない。 ZnOは焼成中に生ずる結晶(Zn2SiO4、ウイレ
マイト)の主成分である。15%より少ないとこの
結晶の析出が弱く、25%を越えると転移点が高く
なり過ぎ、又ガラス化も困難になる。 TiO2はガラスの結晶化を制御するために配合
され、6%〜15%の範囲で結晶化が起こり易くな
る。 更にこのガラスの成分として、本発明の効果を
妨げない範囲で他の金属酸化物を添加しても差支
えない。 本発明においては、無機結合剤として、この結
晶性ガラスに加えてアルミナ、マグネシア、ムラ
イト、フオルステライト、ステアタイト及びコー
ジエライトから選ばれるセラミツクス粉末の少な
くとも1種を添加してもよい。これらセラミツク
ス粉末は、結晶相の生成を容易にするとともにガ
ラスの溶融時の粘度低下を防止し、ガラスの基板
への浸透を抑制する効果があり、ガラス100重量
部に対して20重量部以下の比率で配合するのが好
ましい。 導電性粉末としては、従来の抵抗組成物の導電
成分として用いられている酸化ルテニウム、ルテ
ニウムを含むパイロクロア型多成分酸化物、パラ
ジウム、銀、金属六硼化物、酸化錫などがいずれ
も使用できる。抵抗値の調整は、常法通り導電性
粉末と無機結合剤の配合比を変化させることによ
つて行う。 TCRやその他の抵抗特性は、従来の抵抗組成
物と同様に金属酸化物添加剤を必要により適宜配
合することによつて調整することができる。例え
ばTCR調整剤としては公知の酸化銅、酸化マン
ガン、酸化ランタン、酸化ネオジム、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、酸化珪素などが使用され
る。 有機ビヒクルも、従来から厚膜組成物に使用さ
れているものを適宜選択して用いればよい。 実施例 以下実施例によつて本発明を具体的に説明す
る。尚実施例中「部」及び「%」はすべて重量基
準である。 実施例 1 RuO2紛末 55.6部 下部組成の結晶性ガラスフリツト 44.4部 MnO2粉末 11.1部 有機ビヒクル(エチルセルロースのテルピネオ
ール溶液) 36.0部 [ガラスフリツト組成] SiO2 32.0% Al2O3 17.3% B2O3 2.4% CaO 20.6% ZnO 16.4% TiO2 10.2% MgO 1.1% 上記組成の抵抗ペーストを作成た。このペース
トを予めAg/Pd電極を形成した窒化アルミニウ
ム系セラミツクス基板(徳山曹達株式会社製)上
にスクリーン印刷して2mm×4mmの抵抗パターン
を形成し、150℃で10分間乾燥した後、ピーク温
度870℃、30分プロフアイルで焼成して抵抗体を
製造した。 この抵抗体のシート抵抗値及びTCRを測定し、
結果を表1に示した。尚、TCRは高温側は+25
〜+125℃、低温側は−25℃〜+25℃で測定を行
つたものである。 実施例 2〜5 RuO2粉末、ガラスフリツト、TCR調整剤とし
てのMnO2及びCuOを表1に示す比率で配合する
以外は実施例1と同様にして抵抗体を製造し、特
性を表1に示した。
【表】
【表】 実施例 6 RuO2 58.5部 下部組成の結晶性ガラスフリツト 39.4部 アルミナ粉末 2.1部 MnO2粉末 6.4部 有機ビヒクル(エチルセルロースのテルピネオ
ール溶液) 36.0部 [ガラスフリツト組成] SiO2 34.1% Al2O3 13.1% B2O3 2.5% CaO 22.0% ZnO 17.5% TiO2 10.8% 上記組成の抵抗ペーストを作成し、予めAg/
Pd電極を形成した窒化アルミニウム系セラミツ
クス基板(徳山曹達株式会社製)上にスクリーン
印刷して2mm×4mmの抵抗パターンを形成し、
150℃で10分間乾燥した後、ピーク温度920℃、30
分プロフアイルで焼成して抵抗体を製造した。 この抵抗体のシート抵抗値及びTCRを測定し、
結果を表2に示した。 実施例 7〜10 RuO2粉末、ガラスフリツト、アルミナ粉末、
TCR調整剤としてのMnO2及びCuOを表2に示す
比率で配合する以外は実施例6と同様にして抵抗
体を製造し、特性を表2に示した。
【表】 比較例 1 ガラスフリツトとして、PbO−B2O3−SiO2
非晶質ガラスを用いる以外は実施例1と同様にし
て抵抗ペーストを製造し、窒化アルミニウム基板
上に焼付けしたところ、RuO2粒子が凝集し、抵
抗被膜は形成されなかつた。 比較例 2 ガラスフリツトとして、PbO−B2O3−SiO2
Al2O3−CaO−ZnO系非晶質ガラスを用いる以外
は実施例1と同様にして抵抗ペーストを製造し、
窒化アルミニウム基板上に焼付けしたところ、
RuO2粒子が凝集し、抵抗被膜は形成されなかつ
た。 発明の効果 本発明の組成物は、無機結合剤として前記の組
成の結晶性の強いガラスフリツト、又はこのガラ
スフリツトとセラミツクス粉末との混合物を使用
することにより、窒化アルミニウム系セラミツク
ス基板上に特性の優れた抵抗体を形成することが
できる。これによつてアルミナ基板に比べて熱伝
導率が高く、熱膨脹係数の低い窒化アルミニウム
系セラミツクスを、抵抗を含む回路の基板として
使用することが可能になり、より信頼性の高い高
密度実装基板が製造される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 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、前記無機結合剤が、 (a) SiO2、Al2O3、B2O3、CaO、ZnO及びTiO2
    を主成分とする結晶性ガラスフリツト、 であることを特徴とする窒化アルミニウム系セラ
    ミツクス基板用抵抗組成物。 2 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、前記無機結合剤が、 (a) SiO2、Al2O3、B2O3、CaO、ZnO及びTiO2
    を主成分とする結晶性ガラスフリツト、 と、 (b) アルミナ、マグネシア、ムライト、フオルス
    テライト、ステアタイト及びコージエライトか
    ら選ばれるセラミツクス粉末の少なくとも1種
    との混合物 であることを特徴とする窒化アルミニウム系セラ
    ミツクス基板用抵抗組成物。 3 結晶性ガラスフリツトが重量で、 SiO2 28−42% Al2O3 10−22% B2O3 1−5% CaO 14−25% ZnO 15−25% TiO2 6−15% からなる組成である特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の抵抗組成物。 4 セラミツクス粉末の比率が結晶性ガラスフリ
    ツト100重量部に対して20重量部以下である特許
    請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項に
    記載の抵抗組成物。
JP61059859A 1986-03-18 1986-03-18 抵抗組成物 Granted JPS62216301A (ja)

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JP2531697B2 (ja) * 1987-08-31 1996-09-04 住友金属鉱山 株式会社 抵抗被膜形成用組成物
JPH0628201B2 (ja) * 1988-02-18 1994-04-13 住友金属鉱山株式会社 抵抗被膜形成用組成物
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JP2020198404A (ja) * 2019-06-05 2020-12-10 住友金属鉱山株式会社 厚膜抵抗体用組成物、厚膜抵抗体用ペースト、および厚膜抵抗体
JP7273266B2 (ja) * 2019-06-05 2023-05-15 住友金属鉱山株式会社 厚膜抵抗体用組成物、厚膜抵抗体用ペースト、および厚膜抵抗体

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