JPH08250623A - セラミック回路基板 - Google Patents

セラミック回路基板

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JPH08250623A
JPH08250623A JP7049726A JP4972695A JPH08250623A JP H08250623 A JPH08250623 A JP H08250623A JP 7049726 A JP7049726 A JP 7049726A JP 4972695 A JP4972695 A JP 4972695A JP H08250623 A JPH08250623 A JP H08250623A
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Japan
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resistor
circuit board
glass
ceramic
ceramic circuit
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JP7049726A
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Masashi Fukaya
昌志 深谷
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/16Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor

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  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーバーコートガラスで覆われた外部抵抗
体を表面に有し、レーザートリミング後にクラック発生
がなく正確な抵抗値を安定に維持する外部抵抗体を有す
るセラミック回路基板を提供する。 【構成】 表面に外部抵抗体を有し、熱膨張係数が
5.0〜7.0×10~6/℃のセラミック回路基板にお
いて、上記外部抵抗体がRuO2とガラスからなる抵抗
体及びオーバーコートガラスからなり、抵抗体の熱膨張
係数がオーバーコートガラスの熱膨張係数以上であるこ
とを特徴とするセラミック回路基板

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオーバーコートガラスで
覆われた外部抵抗体を表面に有するセラミック回路基板
に関する。更に詳しくはトリミングによって得られた正
確な抵抗値を安定に維持する外部抵抗体を有するセラミ
ック回路基板に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路に使用されるセラミック回路基
板において、多層回路基板の層間に設けられる内蔵抵抗
体の他に、セラミック回路基板の表面に印刷された導体
パターンと外部抵抗体などからなる回路が設けられ、セ
ラミック回路基板の高機能化、低コスト化に貢献してい
る。
【0003】基板表面に抵抗体を形成する場合、一般的
にはガラス組成分にRuO2などの抵抗性物質を加えた
ものをペースト状にして印刷し、焼結して抵抗体とす
る。この際、抵抗体の保護や耐候性の向上を目的とし
て、抵抗体をガラス系材料で覆うように印刷し、焼成す
ることによりオーバーコートすることも行われている。
更に、レーザートリミングなどの手法を用いて抵抗値が
微調整される。
【0004】一般にセラミック回路基板に用いられる外
部抵抗体は、抵抗体を800〜900℃で焼成後、低融
点のオーバーコートガラスを印刷し、500〜600℃
で焼成する。抵抗体に用いられるRuO2の熱膨張係数
は約6.0×10~6/℃であり、これを成分とする抵抗
体の熱膨張係数は5.5〜7.0×10~6/℃である。
これに対して、アルミナ基板の熱膨張係数の方が7.0
〜8.0×10~6/℃と大きいため、アルミナ基板上に
形成される抵抗体には圧縮の力が加わっている。この結
果、レーザーで抵抗体をトリミングしてもクラックが進
行しなかった。
【0005】電子機器の小型化、高密度化に伴いセラミ
ック基板も高密度のための多層化、シリコンチップ搭載
のために低熱膨張化の傾向にある。このような回路基板
には低温焼成基板が用いられている。しかし、抵抗体よ
り小さい熱膨張係数をもつ基板に抵抗体を形成すると、
焼成後に引張りの力が抵抗体に加わり、レーザートリミ
ング後、抵抗体にクラックが発生する原因となってい
た。
【0006】これを図によって説明すると、図1はセラ
ミック回路基板上に設けられた従来の外部抵抗体の平面
図であり、図2はその断面図である。セラミック基板の
表面1に金属ペーストなどを配線材料として印刷して表
面の導体パターン2が形成され、その一部が抵抗体3へ
の電極となっている。抵抗体3はガラス成分にRuO2
などの抵抗材料を加えたものが用いられ、その上部を覆
ってガラス材料がオーバーコート4されている。そし
て、抵抗体3とオーバーコート4とで外部抵抗体7が形
成されている。このオーバーコート4は個々の抵抗体3
よりやや広くなるように覆ってもよいし、複数の抵抗体
3を導体パターン2をも含めて広い面積にわたって一様
に覆ってもよい。広い範囲をオーバーコートする場合に
は、必要な個所にビアホールを設け、更に外部との導通
を図ることもできる。
【0007】このような外部抵抗体7をレーザートリミ
ングすると図示されるようなトリミング溝5がオーバー
コート4と抵抗体3中に形成される。
【0008】通常、レーザートリミングは抵抗値を測定
しながら行われるが、抵抗体に対する膨張力の存在はこ
のような精密なトリミングを困難にするばかりでなく、
トリミング溝よりマイクロクラック6が生ずることにな
る。また、トリミング中にはクラックが生じていなくて
も、製品としての使用にクラックが発生することもあ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、抵抗
体と同時焼成されたオーバーコートを有する外部抵抗体
を有し、該抵抗体がレーザートリミング後にクラックを
発生しないセラミック回路基板を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、抵抗体とオーバーコートガラスの熱膨張係数が特
定の関係を有する時に上記目的が達成されることを見出
し本発明に至った。
【0011】即ち、本発明は、表面に外部抵抗体を有
し、熱膨張係数が5.0〜7.0×10~6/℃のセラミ
ック回路基板において、上記外部抵抗体がRuO2とガ
ラスからなる抵抗体及びオーバーコートガラスからな
り、抵抗体の熱膨張係数がオーバーコートガラスの熱膨
張係数以上であることを特徴とするセラミック回路基板
である。
【0012】本発明のセラミック回路基板としては、セ
ラミックを絶縁体として使用するものであれば単層でも
多層でもよく、多層のセラミック回路基板の場合はその
製法として、グリーンシート積層法、グリーンシート印
刷法が挙げられる。又、基板の片面のみの回路基板でも
両面回路基板でもよい。
【0013】本発明に用いられるセラミック材料として
は特に限定されず、熱膨張係数が5.0〜7.0×10
~6/℃のものが用いられる。例えば、アルミナ粉末にガ
ラス粉末を混入した低温焼成セラミックも用いることが
できる。内層に用いられる導体材料は基板材料によって
異なり、アルミナや窒化アルミニウムではモリブデンや
タングステンのような高融点金属が使われる。比較的低
温で焼成できる基板材料のときは、金、銀、銀−パラジ
ウム、銅、ニッケルなどの金属が用いられる。
【0014】Ag、Ag−Pd、Ag−Pt、Ag−P
d−Ptなどの導通抵抗が小さく、酸化焼成が可能なA
g系導体を使用し、これらの導体材料の融点(900〜
1200℃)以下で焼成できるセラミック材料を絶縁体
として用いた低温焼成セラミック多層配線基板は、本発
明のセラミック基板として特に好ましい。一般に約12
00℃以下で焼成されるセラミック基板を低温焼成セラ
ミック基板といい、導体として内層および表層にAg系
またはCu系等が用いられる。
【0015】このように低温焼成セラミック絶縁体材料
としては、内蔵する例えばAg系導体材料の融点よりも
低い温度で焼成できるものを使用するのが好ましい。A
g導体やPdおよびPtの含有率の低いAg合金系導体
を使用する場合には、それらの多層に形成される金属の
融点が約900〜1200℃と低いので、800〜11
00℃で焼成できる材料を使用する必要があり、代表的
なものとしては、ホウケイ酸ガラスやさらに数種類の酸
化物(例えばMgO,CaO,Al23,PbO,K2
O,Na2O,ZnO,Li2Oなど)を含むガラス粉末
とアルミナ、石英などのセラミック粉末の混合物を原料
とするものや、コージエライト系、αスポジュメン系の
結晶化が生じるガラス粉末を原料とするものがある。
【0016】低温焼成基板の具体例としては、CaO−
SiO2−Al23−B23系やMgO−SiO2−Al
23−B23系のガラスとAl23粉末の混合物を80
01000℃で焼成するものが挙げられる。
【0017】かかる材料は上記のように単層としても用
いることができるが、積層して多層基板とするために
は、グリーンシートを使用したグリーンシート積層法が
用いられる。例えば、セラミック絶縁体材料粉末に溶
剤、樹脂等を加えドクターブレード法により成形し、厚
み0.1〜0.5mm程度のグリーンシートを得る。そ
して必要な配線パターンをAg、Ag−Pd、Ag−P
t、Ag−Pd−Ptなどの導体材料ペーストを使用し
てスクリーン印刷する。また、他の導体層が接続できる
ように、打ち抜き金型やパンチングマシーンでグリーン
シートに0.1〜2.0mmφ程度の貫通スルーホール
を形成する。配線用ビアホールにはAg系導体材料を充
填しておく。同様の方法で回路を形成するのに必要なだ
け、他のグリーンシートにも配線パターンを印刷する。
これらのグリーンシートを各グリーンシートに穴明けし
た位置決め穴を用いて正確に積層した後、80〜150
℃、10〜250kg/cm2の条件で熱圧着し一体化
する。
【0018】回路に内部抵抗を含む場合には、酸化雰囲
気で焼成されるRuO2,Bi2Ru27系の抵抗を形成
する。その場合には抵抗用電極とともに内層用グリーン
シートに印刷しておく。
【0019】以上のようにしたものを酸化雰囲気で同時
焼成し、導体内蔵セラミック多層基板を得る。
【0020】以上、低温焼成セラミックを例にして説明
したが、これらは本発明の好ましい態様であるが、これ
に限定されるものではない。
【0021】本発明において用いられる外部抵抗体は、
抵抗体とオーバーコートガラスからなる。これらはペー
スト状でセラミック回路基板に厚膜法で、通常は印刷さ
れる。抵抗体の具体例としては、RuO2系やBi2Ru
27系の電気抵抗成分とCaO−Al23−SiO2
23系のガラス成分からなり、所望により添加物が添
加される。オーバーコートガラスの具体例としては、C
aO−Al23−SiO2−Cr23−B23系ガラス
からなるガラス粉末60〜80%とアルミナ粉末10〜
40%のものが挙げられる。そして、本発明においては
これら抵抗体とオーバーコートガラスは同時焼成され
る。この焼成は通常の空気中で行われる。
【0022】
【実施例】本発明を実施例及び比較例によって更に詳し
く説明する。
【0023】セラミック回路基板は以下の方法によって
作成された熱膨張係数が5.0、5.5、6.0、6.
9×10~6/℃の低温焼成セラミックを用いた。各基板
の重量組成は表1に示す。ここでガラス粉末は平均粒径
1.0μmであり、のAl23粉末と混合して粉末成分
とした。
【0024】
【表1】
【0025】セラミックグリーンシートは上記粉末成分
と重量比でアクリル樹脂10%、トルエン30%、イソ
プロピルアルコール10%及びジブチルフタレート5%
をボールミルで混合し、ドクターブレード法にて膜厚
0.4mmのグリーンシートを作成した。次いでこのグ
リーンシートに金型で所定の位置に穴をあけ、Agペー
ストを穴にスクリーン印刷法で充填した。乾燥後Agペ
ーストで配線パターンをスクリーン印刷法で形成した。
同様の方法で他の配線パターンの印刷されたグリーンシ
ートを作成し、所定の層に重ね合せ熱圧着した。この積
層体を900℃20分ホールドで焼成し、セラミック回
路基板を得た。
【0026】このセラミック基板に表1に示される組成
の熱膨張率が6.0、6.5×10~6/℃である抵抗体
を抵抗体部が巾1mm、長さ2mmになるように印刷し
た。オーバーコート材料としては、表2に示される重量
組成のものを上記抵抗体上に印刷した。
【0027】これらの抵抗体とオーバーコートガラスを
890℃で10分間、空気中で同時焼成した。
【0028】結果を同じく表2に示す。又、抵抗変化率
とは、トリミング後、−55℃から150℃の熱サイク
ルを100回与えたときの抵抗値の変化率の最大のもの
である。ここで、実験番号14〜16は比較例を示して
いる。
【0029】
【表2】
【0030】表2より、実験番号1〜13のように抵抗
体の熱膨張係数がオーバーコートガラスの熱膨張係数以
上である時は、抵抗変化率が非常に少なく、したがっ
て、レーザートリミング後のクラックの発生が少ないこ
とがわかる。又、実験番号14〜16のように、両者の
熱膨張係数の大小関係が逆の場合には、抵抗変化率が比
較的大きくなって、レーザートリミング後のクラックの
発生が多くなる。
【0031】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば外部抵抗体
とそれと同時焼成されたオーバーコートを有するセラミ
ック回路基板が得られ、トリミング後の抵抗体にクラッ
クが発生するのを防止し、耐候性、安定性に優れた低抗
性能を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の外部抵抗体を説明する図、
【図2】図1の断面図。
【符号の説明】
1 セラミック基板 2 表面導体 3 抵抗体 4 オーバーコートガラス 5 トリミング溝 6 クラック 7 外部抵抗体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に外部抵抗体を有し、熱膨張係数が
    5.0〜7.0×10~6/℃のセラミック回路基板にお
    いて、上記外部抵抗体がRuO2とガラスからなる抵抗
    体及びオーバーコートガラスからなり、抵抗体の熱膨張
    係数がオーバーコートガラスの熱膨張係数以上であるこ
    とを特徴とするセラミック回路基板。
JP07049726A 1995-03-09 1995-03-09 セラミック回路基板の製造方法 Expired - Lifetime JP3093602B2 (ja)

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US08/980,172 US5955938A (en) 1995-03-09 1997-11-26 RuO2 resistor paste, substrate and overcoat system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE112010000732T5 (de) 2009-01-20 2012-06-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. Laminattyp-keramik-elektronikkomponente und verfahren zum fertigen derselben

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112010000732T5 (de) 2009-01-20 2012-06-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. Laminattyp-keramik-elektronikkomponente und verfahren zum fertigen derselben
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