JPS5853485B2 - 抵抗組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は抵抗組成物、特に固定抵抗器、可変抵抗器、混
成集成回路用抵抗体あるいは電熱器用発熱体などに用い
られる抵抗組成物に関するもので、詳細には、珪化タン
タルとアルミニウムを含む導電性微粉末、およびガラス
フリットを含有することを特徴とするものである。

従来、精密用固定抵抗器や混成集積回路用抵抗体などに
は、一般に銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ ）あるいは
酸化ルテニウム（Ｒｕ０２）などの貴金属系の導電性微
粉末と、ガラスフリットなどからなる抵抗組成物が用い
られている。

この組成物を用いた抵抗器は、貴金属もしくはその酸化
物とガラスフリットからなるため、耐熱性、耐電力に優
れ、かつ信頼性の高い抵抗器として、一般に知られてい
る。

しかしながら、この抵抗組成物は、Ａｇ ｔＰｄあるい
はルテニウム（Ｒｕ ）などの貴金属またはその酸化物
を用いているため、価格が非常に高くなり、一般用の安
価な抵抗器に使用しにくいのが、大きな欠点である。

−万、貴金属を用いない抵抗組成物には、窒化チタン（
ＴｉＮ）や炭化夕／ゲステン（ＳｉＣ）などの導電性微
粉末と、ガラスフリットとを用いたものが、知られてい
る。

これらは、いずれも抵抗組成物を焼成するとき、窒素な
どの不活性雰囲気中で焼成することが必要で、空気中焼
成にくらべ、焼成がめんどうであり、かつ焼成コストが
大巾に高くなシ、また抵抗諸特注が必ずしも満足できる
ものではなかった。

本発明の抵抗組成物は、このような欠点を除去したもの
で、タンタル（Ｔａ ）と珪素（Ｓｉ）との化合物であ
る珪化タンタルとアルミニウム（Ａｌ）とを含む導電性
微粉末およびガラスフリットを使用することによって、
高性能で安価なグレーズ抵抗体を作ることのできる抵抗
組成物を提供しようとするものである。

以下、本発明にかかる抵抗組成物について、詳細に説明
する。

導電性微粉末は、ＴａとＳｉとの化合物である珪化タン
タル、およびＡＩで主として構成される。

珪化タンタルは、Ｔａ２ Ｓｌ 、Ｔａ５ Ｓｔ ３
ｔ Ｔａ５ｔ ２ などの組成からなる化合物が有用
で、これらが混合されていても、あるいは単独であって
も、使用することができる。

その中でも、Ｓｉの多いＴａＳｉ２が、ガラスフリット
と混合して焼成した場合、もつとも安定である。

ＡＩの粉末は、細かいほどよく、０．０５μ程度の粒径
のものであればよい。

導電性微粉末は、次のようにして作ればよい。

すなわち、珪化タンタルとＡＩの粉末を所定の割合で配
合して混合し、粉末の１１か、あるいは円板状に成形し
たのち、真空中もしくは不活性雰囲気中に訟いて、１０
００〜１６００℃の範囲内の温度で熱処理をしてから、
微粉砕する。

または、Ｔａ。ＳｉおよびＡＩを所定の割合で配合して
混合し、粉末の１−１か、あるいは円板状に成形したの
ち、真空中もしくは不活性雰囲気中にむいて、１０００
〜１６００°Ｃの範囲内の温度で熱処理をしてから、微
粉砕して作る。

この導電性微粉末の製造方法の違いが、抵抗体の特性に
及ぼす影響は、あ捷り大きくない。

ただ、電流雑音特性に関しては、後者の方法による導電
性微粉末を使用した方がよい。

いずれにせよ、その製造方法は、経済性や抵抗体の使用
目的などによって、選択すればよい。

導電性微粉末を製造する際に、Ｔａ ｔ Ｓｉ ｔ Ａ
ｌの混合比率や、焼成温度によって、珪化タンタルの組
成、それとＡＩとの生成比率が異なって来るのは、言う
１でもないことである。

熱処理温度は結晶性に関係し、たとえば１４００℃で処
理したものは、１０００℃で処理したものに比べて、結
晶性が高い。

ガラスフリットについては、その組成や製造方法からの
制約はなく、公知の組成のガラスフリットを使用するこ
とができ、また公知の方法で製造したものを使用するこ
とができる。

導電性微粉末とガラスフリットとを混合したものに、印
刷適性を与えるためには、従来から行なわれているよう
に、有機質粘結剤を添加して、ペースト状にする。

有機質粘結剤の添加量は、一般には、導電性微粉末とガ
ラスフリットとの合計量１０ｇに対して、４ＣＣ程度が
適当である。

しかし、周囲温度や作業性などによって、その比率を任
意に変え得るものである。

導電性微粉末において、ＡＩの量が多くなると、抵抗体
の面積抵抗が増大する。

珪化タンタルとＡＩの合計量に対して、ＡＩ量がモル比
で０６５を超えると、抵抗体の面積抵抗が数１０×１０
６Ω／ｓｑ以上となることから、実用上は前記値を超え
ない量を使用することが望捷しい。

また、導電性微粉末とガラスフリットの配合比について
は、７：９３〜６０：４０（重量比）の範囲が有用であ
る。

抵抗組成物をペースト状にしたものを、スクリーンメツ
シュを用いて、アルミナ磁器基板のような、耐熱性絶縁
支持基体に印刷し、乾桑させてから、焼成をして、グレ
ーズ抵抗体とする。

電極は、たとえば、耐熱性絶縁支持基体上に、抵抗組成
物のペーストを印刷する前に、形成しておく。

その形成には、たとえば、〜とＰｄとガラスフリットを
含むペーストを、スクリーン印刷し、乾燥してから焼成
する。

ＡｇＰｄ電極にかえ、Ａｕ電極やＡｇ電極を使用しても
よい。

なむ、抵抗組成物を耐熱性支持基体上に印刷する必要の
ない場合、たとえば、体形の場合では、有機質粘結剤を
特に必要とはせず、導電性微粉末とガラスフリットとの
混合物のみで、この混合物に少量の水を添加して成形し
、高温に加熱することによって抵抗体を作製することが
できる。

以下、実施例について説明する。

実施例 Ｉ Ｔａ ｔ Ｓ １ ｔ Ａｌの各微粉末を、モル比で、
Ｔａ：Ｓｉ：Ａｌ＝０．９５： １．９０：０．０５の
割合で混合し、円板状に成形したのち、真空中において
、１４００℃の温度で熱処理して、珪化タンタル、Ａ１
を含む導電材料を作った。

これをスタンプミルで粗粉砕し、次に、らいかい機で粉
砕し、さらにポットにメタノールとともに入れ、２４時
間ボールミル粉砕をして、導電性微粉末とした。

粉砕時間は、２４〜２４０時間程度が良好である。

このときの粉末粒子の粒径は、平均値で３〜０．５μで
ある。

一方、ガラスフリットは、次のようにして作った。

硼酸（Ｈ３ＢＯ３）５１．３重量％、炭酸バリウム（Ｂ
ａＣ０３）３４．２重量％、二酸化珪素（Ｓ１０２）３
．４重量％、酸化アルミニウム（Ａ１２０３）６重量％
、炭酸カルシウム（ＣａＣ０３）２．５５重量％、およ
び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）２．５５重量％を混合し
、これをアルミナ磁器るつぼに入れて、１２００℃の温
度に加熱して溶融させ、次に溶融体を水中に投入し、急
冷して、荒粉砕した。

それから、これをらいかい機で粉砕したのち、さらにポ
ットにメタノールとともに入れて、７２時間、ボールミ
ル粉砕をして、ガラスフリットとした。

上記の導電性微粉末とガラスフリットとを、１５：８５
の重量比で混合した。

そして、これに印刷適性を与えるため、テレピン油とエ
チルセルローズを９：１（重量比）の割合で混合した有
機質粘結剤を、固形分１０ｇに対して４ｃｃの割合で添
加して、ペースト状にした。

このペースト状の抵抗組成物をアルミナ磁器基板上に、
２００メツシユのスクリーンを用いて、スクリーン印刷
し、１２０℃で乾燥させたのち、最高温度が８５０℃に
保持されたトンネル炉を通して焼成した。

焼成後の膜厚は、約１５μであった。

このようにして得られた抵抗体は、室温における面積抵
抗値が１５．２にΩ／ｓｑ、抵抗温度係数が２５°Ｃと
１２５℃の湿度間で測定して、１３５Ｘ１０／℃、負荷
寿命特注が、２５ ｍＷ／ｍｌｔの直流負荷電力を、周
囲温度７０℃で、１．５時間印加、０．５時間除去を繰
り返し、１０００時間後の抵抗値変化率で表わすと±１
％以内である。

実施例 ２ ＴａｔＳｉ、ＡＩの各微粉末を、モ／ｌ／比で、Ｔａ：
Ｓｉ ：Ａ１ ＝ ０．７ ： １．４ ： ０．３の
割合で混合し、以下、実施例１と同じ条件で、抵抗体を
作った。

その面積抵抗は４８．３にΩ／ ｓｑ、抵抗温度係数は
５２Ｘ１０／°Ｃ電流雑音は一１９ｄｂ、負荷寿命特性
は実施例１と同じ条件で試験したのちの抵抗値変化率に
して±１％以内であった。

実施例 ３ Ｔａ、Ｓｉ、Ａ１の各微粉末を、モル比で、Ｔａ：Ｓｉ
：Ａｌ ＝ ０．５ ： １．０ ： ０．５の割合
で混合し、以下、実施例１と同じ条件で、抵抗体を作っ
た。

その面積抵抗は６３２にΩ／ｓｑ、抵抗温度係数は一５
４０Ｘ１０／’Ｃ１負荷寿命特性は実施例１と同じ条件
で試験したのちの抵抗値変化率にして±１％以内であっ
た。

実施例 ４ Ｔａ、５ｉｔＡ１の各微粉末を、モ／ｌｚ比で、Ｔａ：
Ｓｉ ：Ａｌ ＝ ０．７ ： １．４ ： ０．３の
割合で混合し、以下、実施例１と同じ条件で、導電性微
粉末を作った。

この導電性微粉末と、実施例１で使用したガラスフリッ
トと同じ組成のものとを、下表の割合で混合し、これを
用いて、実施例１と同じ手順で抵抗体とした。

それぞれの面積抵抗値と、２５〜１２５℃の温度間での
抵抗温度係数を下表に示す。

なお、これらの負荷寿命特性は、実施例１と同じ条件で
試験したのちの抵抗値変化率で±１％以内であった。

以上の実施例では、導電性微粉末をＴａＳｉ２ とＡｌ
からなるもののみについて述べたが、これに限るもので
はなく、Ｔａ５Ｓｉ３．Ｔａ２ＳｉのそれぞれとＡｌと
からなる導電性微粉末を用いても同等の効果が得られる
ものである。

また、いずれの抵抗体についても抵抗温度係数、負荷寿
命特性および電流雑音などの抵抗緒特性が非常に優れた
抵抗体を構成することができる。

しかも空気中で焼成して抵抗体とすることができ、また
、ＡｇやＰｄ。

ＲｕＯ２などからなる貴金属系の抵抗組成物に比べて、
非常に安価であるなど、多くの特徴を有するものである
。

したがって、混成集積回路用抵抗体や抵抗ネットワーク
だけでなく、電力用、精密用、一般用の各種抵抗器や可
変抵抗器、さらには電熱器用発熱体などにも有用で、そ
の用途は広い。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 珪化タンタルとアルミニウムを含む導電性微粉末、
   およびガラスフリットを含有することを特徴とする抵抗
   組成物。 ２、特許請求の範囲第１項記載の抵抗組成物において、
   導電性微粉末とガラスフリットとの重量比が７：９３〜
   ６０：４０の範囲内であることを特徴とするもの。 ３ 特許請求の範囲第１積重たは第２項記載の抵抗組成
   物において、導電性微粉末におけるアルミニウム量が、
   珪化タンタルおよびアルミニウムの合計量に対して、モ
   ル比で０．５を超えないことを特徴とするもの。 ４ 特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
   抵抗組成物において、導電性微粉末の珪化タンタルがＴ
   ａ５１２ 、Ｔａ５Ｓ１３ ｔおよびＴａ２Ｓｉのうち
   の少なくとも１種であることを特徴とするもの。