JPH0818240A - 厚膜回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多層配線膜構造の近傍に厚膜抵抗体膜を形成
しても、厚膜抵抗体膜の膜厚がばらつくことがなく、安
定した抵抗特性が得られる厚膜回路基板を提供する。 【構成】セラミック基板１上に、厚膜導体膜２、４、厚
膜絶縁体膜３などから成る多層配線膜構造の近傍に、下
部厚膜導体膜２間に跨がる厚膜抵抗体膜５を形成して成
る厚膜回路基板であって、前記厚膜抵抗体膜５が跨がる
厚膜導体膜２間に、抵抗体膜用ペース部材６を介在させ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミック基板上に、厚
膜技術でもって厚膜導体膜、厚膜絶縁体膜、厚膜抵抗体
膜を形成して成る厚膜回路基板に関して、特に厚膜導体
膜と厚膜絶縁体膜とが交互に積層した多層配線膜構造近
傍に、厚膜抵抗体膜を配置した際の厚膜抵抗体膜の抵抗
特性の安定化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、厚膜回路基板は、例えばアルミナ
などのセラミック基板上に、所定形状の厚膜導体膜、厚
膜絶縁体膜、厚膜抵抗体膜を用いて所定回路を構成し、
さらに各種電子部品を搭載していた。

【０００３】厚膜導体膜は、Ａｇ系、Ｃｕ系などの導電
性ペーストのスクリーン印刷法で塗膜を形成し、その
後、乾燥・焼成処理することによって形成され、厚膜導
電体膜は、結晶化ガラスを主成分となる絶縁体ペースト
のスクリーン印刷法で塗膜を形成し、その後、乾燥・焼
成処理することによって形成され、厚膜抵抗体膜は、金
属酸化物、例えば酸化ルテニウム、金属珪化物、例えば
珪化タンタルなどの抵抗体ペーストのスクリーン印刷法
で塗膜を形成し、その後、乾燥・焼成処理することによ
って形成されていた。

【０００４】また、厚膜回路基板に形成される所定回路
を高密度化するために、下部厚膜導体膜、厚膜絶縁体
膜、上部厚膜導体膜を部分的に積層した多層配線膜構造
とすることもある。

【０００５】一般に、厚膜抵抗体膜は、抵抗体膜を形成
した後に、印刷精度による抵抗値のバラツキを調整する
ためにレーザートリミングなどを行うために、また、厚
膜抵抗体膜を形成した後の焼成処理による抵抗値が変動
を最小限に抑えるため、厚膜回路基板の製造工程の比較
的最後に形成していた。

【０００６】また、厚膜技術において、夫々の膜厚は、
スクリーンのメッシュ度合いとペーストの粘度、印刷時
にスギージの印圧、伸展するスクリーンの角度（印刷角
度）などによって決定され、一回のスクリーン印刷で
は、１０〜２０μｍの範囲の膜厚の制御が可能となる。
尚、下部厚膜導体膜と上部厚膜導体膜との短絡を防止す
るための厚膜絶縁体膜について、一回のスクリーン印刷
・乾燥・焼成で形成される１０〜２０μｍの膜厚では信
頼性が低いため、２回又は３回のスクリーン印刷・乾燥
・焼成を行い、４０μｍ前後の膜厚を形成していた。

【０００７】従来の厚膜回路基板の断面構造は、例えば
図４に示すように、セラミック基板４１に所定パター
ン、図では複数の下部厚膜導体膜４２を形成し、次に、
所定膜厚の厚膜絶縁体膜４３を所定下部厚膜導体膜４１
を覆うように形成し、さらに、厚膜絶縁体膜４３上に、
厚膜絶縁体膜４３から露出する他の下部厚膜導体膜４２
に接続するように上部厚膜導体膜４４を形成した多層配
線膜構造を有している。

【０００８】また、多層配線膜構造の近傍には、２つの
下部厚膜導体膜４２間に跨がるように厚膜抵抗体膜４５
が形成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように多
層配線膜構造の近傍に厚膜抵抗体膜４５を形成する場
合、この厚膜抵抗体膜４５を形成するためのスクリーン
印刷時、伸展したスクリーンの一部が多層配線膜構造の
表面に接触してしまい、所定スクリーンの伸展が妨げら
れて、厚膜抵抗体膜４５の膜厚が変動してしまうという
問題点があった。

【００１０】これを防止するために、厚膜抵抗体膜４５
の形成部分を、多層配線膜構造から例えば５ｍｍ以上離
して、スクリーンの伸展による多層配線膜構造の表面の
接触を防止することが考えられる。しかし、当然、厚膜
回路基板が大型化してしまい、また、下部厚膜導体膜４
２のパターン配置の制約が発生してしまう。

【００１１】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、多層配線膜構造の近傍に厚
膜抵抗体膜を形成しても、厚膜抵抗体膜の膜厚がばらつ
くことがなく、安定した抵抗特性が得られる厚膜回路基
板を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、セラミ
ック基板上に、複数の厚膜導体膜を間に厚膜絶縁体膜を
挟んで積層した多層配線膜と、厚膜導体膜間に接続され
る厚膜膜抵抗体膜とを形成して成る厚膜回路基板におい
て、前記厚膜導体膜間に接続される厚膜抵抗体膜の下部
に、厚膜ベース部材を介在させた厚膜回路基板である。

【００１３】

【作用】本発明によれば、多層配線膜構造の近傍に形成
した厚膜抵抗体膜の下部に実質的に厚膜絶縁体からなる
ベース部材が配置されているため、厚膜抵抗体膜の表面
と多層配線膜構造の表面との間で高さの差を緩和するこ
とができるため、厚膜抵抗体膜を形成するにあたり、ス
クリーンが多層配線膜構造の表面に接触することが抑え
られ、安定した膜厚の厚膜抵抗体膜を形成することがで
きる。

【００１４】また、上述の厚膜絶縁体膜は、厚膜抵抗体
膜の端部に接続される２つの厚膜導体膜間に配置される
ため、厚膜抵抗体膜の下面では凹凸が緩和されるため、
下部厚膜導体膜との接続部分での段差切れが一切なくな
り、安定した特性を導出する厚膜抵抗体膜となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の厚膜回路基板を図面に基づい
て詳説する。

【００１６】図１は本発明の厚膜回路基板の断面構造を
示す図である。図において、１はセラミック基板であ
り、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは夫々下部厚膜導体膜であ
り、３は厚膜絶縁体膜であり、４は上部厚膜導体膜であ
り、５は厚膜抵抗体膜であり、６は、厚膜ベース部材
（以下、抵抗体膜用ベース部材という）である。尚、そ
の他に必要に応じて、保護膜を形成したり、電子部品な
どを搭載される。

【００１７】セラミック基板１は、例えば単板状のアル
ミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどのセラミック基
板などが例示できる。

【００１８】下部厚膜導体膜２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ
（総称して「２」と記す）は、基板１の表面に所定パタ
ーンとなるように形成されている。

【００１９】下部厚膜導体膜２は、Ａｇ系（Ａｇ単体、
Ａｇ−ｐｄなどの合金）、Ｃｕ系などの金属粉末とガラ
スフリットと、有機ビヒクルとを均質混練した導電性ペ
ースト（例えば田中貴金属インターナショナル社製ＴＲ
４８４６）をスクリーン印刷法で所定形状に印刷塗膜を
形成し、その後、乾燥して、焼成処理することによって
形成される。その膜厚は例えば１２〜１３μｍである。

【００２０】下部厚膜導体膜２ａ、２ｂは、厚膜抵抗体
膜５の端部に接続するパッドとして作用する導体膜であ
り、また、下部厚膜導体膜２ｃは、後述する厚膜絶縁体
膜３によって被覆される導体膜であり、また、下部厚膜
導体膜２ｂ、２ｄは、後述する上部厚膜導体膜４に接続
する導体である。

【００２１】厚膜絶縁体膜３は、下部厚膜導体膜２ｃの
一部（断面では全体）を覆うように形成されており、下
部厚膜導体膜２ｃと上部厚膜導体膜３との短絡を防止す
るものである。その膜厚は、下部厚膜導体膜２ｃ上で約
４０μｍ程度の厚みである。

【００２２】厚膜絶縁体膜３は、焼成された後結晶化ガ
ラスとなるガラスフリットと有機ビヒクルとを均質混合
した導電性ペースト（例えば旭硝子社製ＡＰ５５７６）
をスクリーン印刷法で所定形状に印刷塗膜を形成し、そ
の後、乾燥して、焼成処理することによって形成され
る。一回のその膜厚は例えば１２〜１３μｍであり、上
述のように約４０μｍ程度を達成するためには、この絶
縁体ペーストの印刷・乾燥・焼成を２〜３回繰り返した
り、絶縁体ペーストの印刷・乾燥を２〜３回繰り返した
後、焼成したりして形成される。

【００２３】上部厚膜導体膜４は、前記厚膜絶縁体膜３
上に形成され、その端部は下部厚膜導体膜２ｂ、２ｄに
接続されている。

【００２４】上部厚膜導体膜４は、印刷処理する位置は
異なるものの、実質的には、下部厚膜導体膜２と同様材
料で形成する。

【００２５】厚膜抵抗体膜５は、下部厚膜導体膜２ａ、
２ｂ間に配置された抵抗体膜用ベース部材６上に、下部
厚膜導体膜２ａ、２ｂに跨がるように形成されている。

【００２６】厚膜抵抗体膜５は、下部厚膜導体膜２ａ、
２ｂの材料、焼成雰囲気により異なる抵抗体ペーストが
異なるものの、金属酸化物、例えば酸化ルテニウム、金
属珪化物、例えば珪化タンタルなどの金属材料と、ガラ
スフリット、有機ビヒクルを均質混合した抵抗体ペース
ト（酸化ルテニウム系の抵抗体ペースト、例えばデュポ
ン製ＤＰ１３３１）をスクリーン印刷法で所定形状に印
刷塗膜を形成し、その後、乾燥して、焼成処理すること
によって形成される。一回のその膜厚は例えば１２〜１
３μｍである。

【００２７】尚、下部厚膜導体膜２の材料として、Ｃｕ
系材料を用いた場合、Ｃｕは酸化し易い材料であるた
め、厚膜抵抗体膜４の焼成雰囲気は、中性又は還元製雰
囲気が望ましい。従って、この場合には、中性又は還元
製雰囲気で焼成可能で、特性の変動が少ない珪化物金
属、例えば珪化モリブデン、珪化タンタルなどの材料を
用いた抵抗体ペーストを用いる必要がある。

【００２８】また、抵抗体膜用ベース部材６は、例え
ば、上述の厚膜絶縁体膜３と同一材料、同一工程で形成
された厚膜絶縁体膜であり、厚膜抵抗体膜５を形成した
時に、厚膜抵抗体膜５の表面と、多層配線膜構造の表面
との高さの変位を緩和するために用い、さらに、厚膜抵
抗体膜５と下部厚膜導体膜２ａ、２ｂとの接続部分での
段差切れによる断線を防止するものである。

【００２９】抵抗体膜用ベース部材６は、上述の絶縁体
ペーストを、下部厚膜導体膜２ａ、２ｂ間に、選択的に
スクリーン印刷して、乾燥して、焼成処理することによ
って形成される。この時、下部厚膜導体膜２ａ、２ｂの
膜厚が１２〜１３μｍ程度であるため、抵抗体膜用ベー
ス部材６も実質的にその膜厚に近似させることが望まし
く、即ち、厚膜絶縁体膜３を形成する工程で、この部分
のみに、一回の印刷・乾燥のみで形成すればよい。

【００３０】保護膜は、必要に応じて、下部厚膜導体膜
２や上部厚膜導体膜４の一部を電子部品の搭載用パッ
ド、出力電極用パッドとして、露出するように略全体を
被覆するものであり、例えば上述のガラス成分を主成分
とする絶縁体ペースト（旭硝子社製ＡＰ５３４６）を選
択的にスクリーン印刷して、乾燥して、焼成処理するこ
とによって形成される。また、上述のようにガラス被膜
の他に、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの樹脂被膜を
用いることができる。

【００３１】以上のように形成される各種厚膜体におい
て、セラミック基板１上の一部に下部導体膜２ｂ、２
ｃ、２ｄ、厚膜絶縁体膜３、上部厚膜導体膜４が形成さ
れた多層配線膜構造が形成されており、その多層配線膜
構造の近傍に、下部導体膜２ａ、２ｂを跨がるように厚
膜抵抗体膜５が形成されている場合、厚膜抵抗体膜５の
下部に抵抗体膜用ベース部材６が配置されているため、
厚膜抵抗体膜５の表面が該抵抗体膜用ベース部材６分だ
け上昇して、多層配線膜構造との表面との変位を小さく
することができる。従って、厚膜抵抗体膜５を形成すべ
くスクリーン印刷を行った場合、伸展したスクリーンが
多層配線膜構造に接触することが抑えられ、安定した膜
厚で厚膜抵抗体膜５を形成することができる。

【００３２】また、下部厚膜導体膜２ａ、２ｂとの間に
配置された抵抗体膜用ベース部材６によって、厚膜抵抗
体膜５が形成される面での凹凸が減少して、厚膜抵抗体
膜５と下部厚膜導体膜２ａ、２ｂとの間の接続が安定す
る。

【００３３】次に、図１に示す厚膜回路基板の製造方法
を、図２の工程図を用いて簡単に説明する。

【００３４】まず、図２の（ａ）の工程として、焼成処
理されたセラミック基板１を用意する。この基板は、例
えば最終工程で分割処理される分割溝を有する大型セラ
ミック基板であっても構わない。

【００３５】次に、図２の（ｂ）の工程として、下部厚
膜導体膜２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを、セラミック基板１
上に、上述のＡｇ系導電性ペーストのスクリーン印刷に
よって形成する。尚、焼成条件は大気雰囲気中でピーク
温度８５０℃で焼成する。

【００３６】次に、図２の（ｃ）の工程として、厚膜絶
縁体膜３、抵抗体膜用ベース部材６を形成する。厚膜絶
縁体膜３は少なくとも下部厚膜導体膜２ｃの一部を覆う
ように形成され、また、抵抗体膜用ベース部材６は、厚
膜抵抗体膜５が接続される下部厚膜導体体膜２ａ、２ｂ
間に配置するように形成される。

【００３７】具体的には、上述の絶縁体ペーストのスク
リーン印刷によって形成する。尚、抵抗体膜用ベース部
材６は、例えば１回のスクリーン印刷、乾燥、焼成によ
って、また、厚膜絶縁体膜３は、例えば３回のスクリー
ン印刷、乾燥、焼成によって形成され、抵抗体膜用ベー
ス部材６の膜厚は、下部厚膜導体膜２ａ、２ｂと実質的
に同一高さの１２〜１３μｍ程度に、厚膜絶縁体膜３の
膜厚は、充分の絶縁特性が得られる約４０μｍとなる。
尚、上述の焼成条件は、大気性雰囲気でピーク温度８５
０℃で焼成する。

【００３８】次に、図２の（ｄ）の工程として、上部厚
膜導体膜４を厚膜絶縁体膜３上に、下部厚膜導体膜２
ｂ、２ｄの一端に接続するように形成する。具体的に
は、上述のＡｇ系導電性ペーストのスクリーン印刷によ
って形成する。尚、焼成条件は大気雰囲気中でピーク温
度８５０℃で焼成する。

【００３９】次に、図２の（ｅ）の工程として、厚膜抵
抗体膜５を抵抗体膜用ベース部材６上に下部厚膜導体膜
２ａ、２ｂの一部に接続するように形成する。具体的に
は、酸化ルテニウム系の抵抗体ペーストのスクリーン印
刷によって形成する。尚、焼成条件は大気雰囲気中でピ
ーク温度８５０℃で焼成する。

【００４０】その後、図２の（ｆ）の工程として、下部
厚膜導体膜２ａ、２ｂに、抵抗値測定装置のプローブを
接触させて、抵抗値を測定しながら、ＹＡＧなどのレー
ザ光を照射して、厚膜抵抗体膜５の一部を焼失させて、
厚膜抵抗体膜５の印刷時に発生するペーストダレなどに
よって発生する抵抗値のバラツキを調整する。

【００４１】尚、その後、必要に応じて、保護膜を形成
したり、電子部品を搭載し、大型セラミック基板に形成
した分割溝に沿って、分割処理を行う。

【００４２】尚、上述の実施例において、下部厚膜導体
膜２ａ、２ｂは１層構造であるが、厚膜抵抗体膜５と多
層配線膜構造との表面の変位を極小化するために、図３
に示すように、厚膜導体膜２ａ、２ｂ上に、さらに厚膜
導体膜２１ａ、２１ｂを２層構造にして、さらに抵抗体
膜用ベース部材６を２回印刷により形成しても構わな
い。

【００４３】本発明者は、本発明の有用性を示すための
以下の実験をおこなった。

【００４４】〔構造１〕セラミック基板１に、下部厚膜
導体膜２ａ、２ｂを形成し、その下部厚膜導体膜２ａ、
２ｂに跨がるように厚膜抵抗膜５を形成した。尚、厚膜
抵抗体膜５の近傍には、下部厚膜導体膜２２ｃ、厚膜絶
縁体膜３、上部導体膜４から成る多層配線膜構造はな
く、また、下部厚膜導体膜２ａ、２ｂに跨がるよう厚膜
抵抗体膜５の下部には、抵抗体膜用ベース部材６を配置
していない。

【００４５】〔構造２〕セラミック基板１に、下部厚膜
導体膜２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを形成し、下部厚膜導体
膜２ｃ上に、厚膜絶縁体膜３、上部厚膜導体膜４から成
る多層配線膜構造を形成して、また、この多層配線膜構
造の近傍の下部厚膜導体膜２ａ、２ｂ間に厚膜抵抗体膜
５を形成した。尚、厚膜抵抗体膜５の下部には抵抗体膜
用ベース部材６を配置していない（従来技術の図２に相
当） 〔構造３：本発明品〕セラミック基板１に、下部厚膜導
体膜２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを形成し、下部厚膜導体膜
２ｃ上に、厚膜絶縁体膜３、上部厚膜導体膜４から成る
多層配線膜構造を形成して、また、この多層配線膜構造
の近傍の下部厚膜導体膜２ａ、２ｂ間に抵抗体膜用ベー
ス部材６を有する厚膜抵抗体膜５を形成した（図１に相
当）。

【００４６】夫々の構造を１０試料作成し、厚膜抵抗体
膜５の抵抗値とその膜厚を測定した。その結果を表１に
示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】以上の表１から明らかなように、構造２
（多層配線膜構造の近傍に厚膜抵抗体膜５を形成し、且
つ抵抗体膜用ベース部材６が形成されていない）では、
厚膜抵抗体膜５の膜厚が１６．５μｍ〜２０．０μｍと
大きな幅でばらつきが大きく（標準偏差が１．３）な
り、抵抗値も１．４０１３ｋΩ〜１．７８３１ｋΩ（標
準偏差０．１０６４）となってしまう。

【００４９】これに対して、構造３の本発明品（多層配
線膜構造の近傍に厚膜抵抗体膜５を形成し、且つ抵抗体
膜用ベース部材６が形成されている）では、厚膜抵抗体
膜５の膜厚が１６．５μｍ〜１８．５μｍとばらつきが
抑えられ（標準偏差が０．８）なり、抵抗値も１．８１
９７ｋΩ〜１．９２９２ｋΩ（標準偏差０．０４０９）
となる。この本発明品における厚膜抵抗体膜５の膜厚、
抵抗値のばらつきは、構成１（多層配線膜構造がない、
通常のセラミック基板に、下部厚膜導体膜２ａ、２ｂに
厚膜抵抗体膜５を形成した状態）の１６．５μｍ〜１
８．５μｍ（標準偏差０．７）、１．７４４９ｋΩ〜
１．９５３７ｋΩ（標準偏差０．０５６５）と同等とな
る。

【００５０】即ち、多層配線膜構造の近傍に、厚膜抵抗
体膜５を形成しても、厚膜のばらつきが少なく、且つ抵
抗値のばらつきの少ない安定した特性を導出することが
できる厚膜抵抗体膜５が達成されることになる。これに
より、厚膜抵抗体膜５をレーザートリミングを施すにあ
たり、極めて少量のトリミングで所定抵抗値となるよう
に設定でき、生産性、抵抗値の信頼性が向上する厚膜回
路基板となる。

【００５１】ここで、本発明者らは種々の実験を行い、
多層配線膜構造とその近傍に配置される厚膜抵抗体膜５
との表面の変位量、その間隔を調べたところ、表面の変
位量を１０〜２０μｍの範囲に設定するように、抵抗体
膜ベース用誘電体膜６を形成すれば、厚膜抵抗体膜５と
多層配線膜構造との間を５００μｍ程度にまですること
ができる。尚、厚膜抵抗体膜５と多層配線膜構造との間
は５ｍｍ以上となると、厚膜抵抗体膜５を印刷する際
に、そのスクリーンが多層配線膜構造の表面に当接し
て、厚膜抵抗体膜５の膜厚が変動し、抵抗値の特性が変
動することがない。

【００５２】即ち、多層配線膜構造の近傍とは、少なく
とも５００μｍ以上の間隔を有し、且つセラミック基板
１上の高密度配線を達成するために、５ｍｍ以下とする
ものである。

【００５３】尚、上述の実施例では、多層配線膜構造
が、下部厚膜導体膜、厚膜絶縁体膜、上部厚膜導体膜の
構造で説明したが、下部厚膜導体膜、厚膜絶縁体膜、中
間厚膜導体膜、厚膜絶縁体膜、上部厚膜導体膜の構成で
あっても構わない。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、厚膜抵
抗体膜を、厚膜導体膜、厚膜絶縁体膜などが積層して成
る多層配線膜構造の近傍に形成しても、その厚膜抵抗体
膜の膜厚及び抵抗値のばらつきが小さくなり、また、こ
れにより、厚膜抵抗体膜の形成位置の制約が大きく緩和
され、配線パターンの設計自由度が向上し、高密度配線
に適した厚膜回路基板となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の厚膜回路基板の断面図である。

【図２】本発明の厚膜回路基板の製造工程を説明するた
めの工程図である。

【図３】本発明の他の厚膜回路基板の断面図である。

【図４】従来の厚膜回路基板の断面図である。

【符号の説明】

１・・・セラミック基板 ２、２ａ〜２ｄ・・・・・下部厚膜導体膜 ３・・・・厚膜絶縁体膜 ４・・・・上部厚膜導体膜 ５・・・・厚膜抵抗体膜 ６・・・・抵抗体膜用ベース部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック基板上に、複数の厚膜導体膜
   を間に厚膜絶縁体膜を挟んで積層した多層配線膜と、厚
   膜導体膜間に接続される厚膜膜抵抗体膜とを形成して成
   る厚膜回路基板において、 前記厚膜抵抗体膜が接続される厚膜導体膜間に厚膜ベー
   ス部材を介在させるとともに、前記厚膜抵抗体膜を前記
   厚膜ベース部材上に形成したことを特徴とする厚膜回路
   基板。