JPH06104575A - 抵抗体付きセラミックス回路基板 - Google Patents

抵抗体付きセラミックス回路基板

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JPH06104575A
JPH06104575A JP4277835A JP27783592A JPH06104575A JP H06104575 A JPH06104575 A JP H06104575A JP 4277835 A JP4277835 A JP 4277835A JP 27783592 A JP27783592 A JP 27783592A JP H06104575 A JPH06104575 A JP H06104575A
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JP
Japan
Prior art keywords
resistor
circuit board
hole conductor
ceramic
thermal expansion
Prior art date
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Pending
Application number
JP4277835A
Other languages
English (en)
Inventor
Masashi Fukaya
昌志 深谷
Junzo Fukuda
順三 福田
Hideaki Araki
英明 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel and Sumikin Electronics Devices Inc
Original Assignee
Sumitomo Metal Ceramics Inc
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Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Ceramics Inc filed Critical Sumitomo Metal Ceramics Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ストレスの蓄積がなく,クラックが発生しな
い抵抗体付きセラミックス回路基板を提供すること。 【構成】 セラミックス基板98,99と,セラミック
ス基板98の表面に形成された抵抗体3と,セラミック
ス基板98に穿設されたビアホール90〜93と,該ビ
アホールに充填されたビアホール導体5とを有する。抵
抗体3とビアホール90,91との間には,抵抗体3の
熱膨張係数とビアホール導体5の熱膨張係数の間の熱膨
張係数を有し,かつビアホール導体5のヤング率よりも
大きいヤング率を有する中間層10,11を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,抵抗体を有する抵抗体
付きセラミックス回路基板に関する。
【0002】
【従来技術】従来,セラミックス回路基板としては,例
えば,図2に示すものがある。該セラミックス回路基板
9は,セラミックス基板98,99と,セラミックス基
板98に穿設されたビアホール90,91とを有する。
【0003】上記セラミックス回路基板に抵抗体を設け
る場合には,例えば,図2に示すごとく,ビアホール9
0,91の上に,高密度実装化のために抵抗体3を直接
印刷形成する方法が提案されている。抵抗体3は,ビア
ホール90,91と電気的に接続される。
【0004】セラミックス回路基板9の内部には,内層
パターン51,52が形成されている。内層パターン5
1,52は,上記ビアホール90,91とそれぞれ接続
している。ビアホール90,91の内部にはビアホール
導体5が充填されている。ビアホール導体5としては,
Agペースト,Ag−PdペーストなどのAg系ペース
トが用いられている。特に,Agペーストは,導通抵抗
が低く,かつ空気焼成ができるためにコストが安く,ビ
アホール導体に最適な材料である。
【0005】次に,上記抵抗体付きセラミックス回路基
板の製造方法について説明する。まず,セラミックス基
板98形成用のグリーンシートに,ビアホール90,9
1を穿設し,該ビアホール90,91内にビアホール導
体5を充填する。このビアホール90,91の真上に抵
抗体3を直接印刷形成する。また,セラミックス基板9
9形成用のグリーンシートの上に内層パターン51,5
2を形成する。
【0006】次に,セラミックス基板99形成用の上記
グリーンシートの上に,別のセラミックス基板98形成
用の上記グリーンシートを載置し,これらを熱圧着し,
その後上記グリーンシートの焼結温度で焼成して,セラ
ミックス基板98,99を得る。その後,セラミックス
基板98の上に抵抗ペーストを印刷し,850℃で焼成
し,その後冷却する。これにより抵抗体3を有する抵抗
体付きセラミックス回路基板9が得られる。
【0007】上記セラミックス基板及び抵抗体は,熱膨
張係数の差により発生するストレスを少なくするため
に,互いに近似した熱膨張係数を有する材料が用いられ
ている。例えば,セラミックス基板98,99には,熱
膨張係数7〜8×10-6/Kのアルミナ基板材料,熱膨
張係数4〜8×10-6/Kの低温焼成セラミックス基板
材料等が用いられる。また,抵抗体3は,熱膨張係数5
〜9×10-6/KのRuO2 ガラス等の抵抗ペーストを
用いる。
【0008】
【解決しようとする課題】しかしながら,上記ビアホー
ル導体5に用いられているAgペーストの熱膨張係数は
20×10-6/Kである。そのために,焼成後の冷却時
にビアホール導体5と直接接続している抵抗体3に水平
方向及び軸方向にストレスが蓄積し,クラックが発生す
るおそれがある。
【0009】ここで,抵抗体の軸方向にストレスが蓄積
される場合について例示する。例えば,熱膨張係数20
×10-6/Kのビアホール導体を長さ0.3mmのビア
ホールに充填し,その真上に熱膨張係数7×10-6/K
のRuO2 ガラスを用いた抵抗体を厚さ10〜15μm
に印刷形成する。その後,これらを上記RuO2 ガラス
の軟化温度(625℃)を越える850℃で焼成し,2
5℃まで冷却する。
【0010】この場合に,ビアホール導体が上方向のみ
に収縮するとすれば,その収縮量は約3.6μmであ
る。この収縮のために,ビアホールの真上に形成された
抵抗体は下方へ沈もうとする。この沈み量は,抵抗体の
厚さの22〜36%に相当する。従って,抵抗体は下方
からの応力を受けてストレスが蓄積されるのである。
【0011】また,抵抗体の水平方向においても,上記
と同様の原理によりストレスが蓄積される。本発明はか
かる問題点に鑑み,ストレスの蓄積がなく,クラックが
発生しない抵抗体付きセラミックス回路基板を提供しよ
うとするものである。
【0012】
【課題の解決手段】本発明は,セラミックス基板と,該
セラミックス基板の表面に形成された抵抗体と,上記セ
ラミックス基板に穿設されたビアホールと,該ビアホー
ルに充填されたビアホール導体とを有する抵抗体付きセ
ラミックス回路基板において,上記抵抗体とビアホール
との間には,抵抗体の熱膨張係数とビアホール導体の熱
膨張係数の間の熱膨張係数を有し,かつビアホール導体
のヤング率よりも大きいヤング率を有する中間層を形成
したことを特徴とする抵抗体付きセラミックス回路基板
にある。
【0013】本発明において,上記中間層は,抵抗体と
ビアホールとの間に形成する。中間層は,抵抗体の熱膨
張係数とビアホール導体の熱膨張係数の間の熱膨張係数
を有し,かつビアホール導体のヤング率よりも大きいヤ
ング率を有する。上記中間層は,ガラスと導電物質との
混合物,或いは該混合物に骨材を加えたものである。
【0014】上記ガラスは,CaO−Al2 3 −Si
2 −B2 3 系ガラス,又はPbO−SiO2 −Al
2 3 −B2 3 系ガラス等の1種以上を用いる。導電
物質は,RuO2 (酸化ルテニウム),Ag(銀),A
u(金),Pd(パラジウム)等の1種以上を用いる。
骨材は,Al2 3 (アルミナ),ZrO2 (酸化ジル
コニウム)等の1種以上を用いる。
【0015】
【作用及び効果】本発明の抵抗体付きセラミックス回路
基板においては,抵抗体とビアホールとの間に,抵抗体
の熱膨張係数とビアホール導体の熱膨張係数の間の熱膨
張係数を有する中間層を形成している。そのため,抵抗
体付きセラミックス回路基板製造時において,焼成後の
冷却の際には,上記中間層が,抵抗体とビアホール導体
の間の収縮率の差を緩和する。従って,抵抗体に蓄積さ
れる水平方向のストレスを緩和させることができる。
【0016】また,上記中間層はビアホール導体のヤン
グ率よりも大きいヤング率を有する。そのため,ビアホ
ール導体が収縮することによる抵抗体への軸方向のスト
レスを緩和することができる。このように上記焼成冷却
時には,抵抗体のストレスが緩和されるので,抵抗体に
クラックが発生することがない。したがって,本発明に
よれば,ストレスの蓄積がなく,クラックが発生しない
抵抗体付きセラミックス回路基板を提供することができ
る。
【0017】
【実施例】
実施例1 本発明にかかる実施例につき,図1を用いて説明する。
本例の抵抗体付きセラミックス回路基板9は,図1に示
すごとく,セラミックス基板98,99と,セラミック
ス基板98の表面に形成された抵抗体3と,セラミック
ス基板98に穿設されたビアホール90〜93とを有す
る。上記抵抗体3は,ビアホール90,91の真上に形
成されている。ビアホール90〜93内には,ビアホー
ル導体5が充填されている。抵抗体3とビアホール9
0,91の間には,中間層10,11が形成されてい
る。上記中間層10,11,抵抗体3,ビアホール導体
5,及びセラミックス基板98,99について,各々熱
膨張係数及びヤング率を表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】上記中間層10,11は,Ag70wt
%,CaO−Al2 3 ─SiO2 ─B2 3 系ガラス
20wt%,Pd5wt%,及びRuO2 5wt%より
なる混合物である。抵抗体3としては,抵抗ペーストを
用いる。抵抗ペーストは,CaO−Al23 ─SiO
2 ─B2 3 系ガラス80wt%とRuO2 20wt%
との混合物に有機ビヒクルを加えたRuO2 ガラスであ
る。
【0020】セラミックス基板98,99は,CaO−
Al2 3 ─SiO2 ─B2 3 系ガラス60wt%と
アルミナ粉末40wt%とよりなるグリーンシートを1
000℃以下の低温で焼結した低温焼成基板である。ビ
アホール導体5としては,Ag77wt%とPd17w
t%とAu1wt%とPbO−SiO2 ─B2 3 系ガ
ラス5wt%とからなる混合物に有機ビヒクルを加えた
Ag系ペーストを用いる。
【0021】上記抵抗体3は,縦0.7mm,横1.3
mm,厚さ10〜15μmである。セラミックス基板9
8,99は,それぞれ縦150mm,横150mm,厚
さ0.3mmである。ビアホール90,91の口径Rは
0.2mmである。ビアホール90,91の間の距離は
0.7mmである。中間層10,11は直径0.3m
m,厚さ5μmである。抵抗体3は,図示しないオーバ
ーコートガラスにより被覆されている。
【0022】セラミックス回路基板9の内部には,図1
に示すごとく,内層パターン51,52が形成されてい
る。内層パターン51はビアホール90,92と,内層
パターン52はビアホール91,93と,それぞれ接続
している。セラミックス基板98には,抵抗測定用端子
58,59が形成されている。抵抗測定用端子58,5
9は,内層パターン51,52及びビアホール90〜9
3を介して,抵抗体3と電気的に接続している。
【0023】次に,上記抵抗体付きセラミックス回路基
板の製造方法について説明する。まず,上記組成よりな
る低温焼成セラミックスグリーンシートを厚さ0.3m
mに成形し,150mm×150mmの大きさに切断す
る。この低温焼成セラミックスグリーンシートを2枚準
備し,その一方にはビアホール90〜93を穿設し,該
ビアホール内にスクリーン印刷によりビアホール導体5
を充填する。また,他方の低温焼成セラミックスグリー
ンシートの表面側に内層パターン51,52を印刷す
る。
【0024】次に,内層パターン51,52を形成した
低温焼成セラミックスグリーンシートの上に,ビアホー
ルを有する低温焼成セラミックスグリーンシートを積層
し,熱圧着した後,最高900℃にて20分間焼成す
る。次に,ビアホール90,91の上に,上記組成より
なる中間層10,11と抵抗測定用端子58,59とを
印刷形成する。
【0025】次いで,抵抗体3をビアホール90,91
の真上にスクリーン印刷法により印刷する。その後,8
50℃の温度で10分間焼成する。この温度は,抵抗体
3に用いられているRuO2 ガラスの軟化温度(650
℃)よりも高い温度である。これにより,上記抵抗体付
きセラミックス回路基板9が得られる。
【0026】次に,本例の作用効果につき説明する。本
例の抵抗体付きセラミックス回路基板9は,抵抗体3と
ビアホール90,91との間に,抵抗体3の熱膨張係数
(6.0×10-6/K)とビアホール導体5の熱膨張係
数(20.0×10-6/K)の間の熱膨張係数(8.5
×10-6/K)を有する中間層10,11を形成してい
る。
【0027】そのため,抵抗体付きセラミックス回路基
板製造時において,焼成後の冷却の際には,上記中間層
10,11が,抵抗体3とビアホール導体5の間の収縮
率の差を緩和する。従って,抵抗体3に蓄積される水平
方向のストレスを緩和させることができる。
【0028】また,上記中間層10,11は,ビアホー
ル導体5のヤング率(0.83×1011N/m2 )より
も大きいヤング率(1.2×1011N/m2 )を有す
る。そのため,ビアホール導体5が収縮することによる
抵抗体3への軸方向のストレスを緩和することができ
る。このように上記焼成冷却時には,抵抗体3のストレ
スが緩和されるので,抵抗体3にクラックが発生するこ
とがない。
【0029】実施例2 本例における中間層は,熱膨張係数9.0×10-6/K
であり,かつヤング率1.0×1011N/m2 である。
該中間層は,Ag85wt%,CaO−Al23 ─S
iO2 ─B2 3 系ガラス5wt%,Pd15wt%よ
りなるAg系ペーストを用いている。その他は,実施例
1と同様である。本例においても,実施例1と同様の効
果を得ることができる。
【0030】実施例3 本例においては,前記実施例1及び実施例2の抵抗体付
きセラミックス回路基板について,抵抗体のクラック発
生の有無と,熱衝撃製テストを行った。上記評価に当た
っては,上記抵抗体付きセラミックス回路基板を−55
〜150℃の温度差を100サイクル繰り返した。そし
て,温度差を与える前後の抵抗体の抵抗値変化率を測定
した。また,温度変化後の抵抗体のクラック発生の有無
を検査した。
【0031】尚,比較のために中間層を用いていない抵
抗体付きセラミックス回路基板(比較例)を作製し,上
記と同様の測定を行った。その結果を表2に示す。
【0032】表2より知られるように,実施例1及び実
施例2にかかる抵抗体は,クラックの発生がなく,また
熱衝撃による抵抗値変化率も0.1%であった。一方,
比較例においては,クラックが発生し,かつ抵抗値変化
率もかなり大きなものであった。このことからも,抵抗
体とビアホール導体との間に中間層を介在させることに
より,抵抗体にクラックが発生しないことがわかる。
【0033】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の抵抗体付きセラミックス回路基板の
断面図。
【図2】従来例の抵抗体付きセラミックス回路基板の断
面図。
【符号の説明】 10,11...中間層, 3...抵抗体, 5...ビアホール導体, 9...抵抗体付きセラミックス回路基板, 90〜93...ビアホール, 98,99...セラミックス基板,

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス基板と,該セラミックス基
    板の表面に形成された抵抗体と,上記セラミックス基板
    に穿設されたビアホールと,該ビアホールに充填された
    ビアホール導体とを有する抵抗体付きセラミックス回路
    基板において,上記抵抗体とビアホールとの間には,抵
    抗体の熱膨張係数とビアホール導体の熱膨張係数の間の
    熱膨張係数を有し,かつビアホール導体のヤング率より
    も大きいヤング率を有する中間層を形成したことを特徴
    とする抵抗体付きセラミックス回路基板。
JP4277835A 1992-09-22 1992-09-22 抵抗体付きセラミックス回路基板 Pending JPH06104575A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07307573A (ja) * 1994-05-13 1995-11-21 Nec Corp 多層配線セラミック基板のビア構造及びその製造方法
JP2002353378A (ja) * 2001-05-22 2002-12-06 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
KR100449227B1 (ko) * 2000-11-27 2004-09-18 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 다층 세라믹 기판 및 그 제조 방법
JP2011518336A (ja) * 2008-04-21 2011-06-23 トップ エンジニアリング カンパニー リミテッド Memsプローブカード及びその製造方法

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