JPS59129455A - 厚膜混成集積回路板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は厚膜混成集積回路板に関する。特に、その高密
度小型化を図り得る厚膜混成集積回路板に関するもので
ある。

〔従来技術〕

厚膜混成集積回路板は通例、セラミック基板上に厚膜ペ
ーストをスクリーン印刷し、配線導体や抵抗体等を形成
し、これに半導体素子その他の電子部品を搭載して構成
される。このよう々厚膜混成集積ＩＭ回路板は、電子機
器の小型化のために広く用いられている。

ところが計算機やテレビ、ラジオ、ビデオ、ビデオカメ
ラその他携帯用音響機器などの小型化が進むに従い、厚
膜混成集積回路にもよシ一層の小型化が要求されるよう
に寿って来た。

この要求を満たすため、従来、配線導体とともに抵抗体
をも多層化した厚膜混成集積回路が製作されている。こ
れは一般に、第１図に例示する如き構造になっており、
セラミック基板１上に第１層配線溝体２を形成し、これ
に接続するように設けた第１層抵抗体３を絶縁層４で被
覆し、その上に第２層配線溝体５を形成し、これに接続
するように第２抵抗体６を設けて成る。

従来は上記絶縁層として、８５０’Ｃ〜９５０℃で焼成
される結晶化ガラスが使用されていた。このため第１層
抵抗体３はこの結晶化ガラスとの反応及び高温での再焼
成の影響によって、設計値に対する抵抗値変動が大きく
、従って抵抗値精度が悪いという欠点があった。

この欠点を解決する技術として、本発明者らは、前記絶
縁層として第１層抵抗体と反応しない低融点結晶化ガラ
ス（鉛元素を含む）を使用することを見い出し、この技
術は既に提案済である（特願昭５５−１４９４１４号）
。

しかしながらこの技術においてもなお、第２層配線溝体
の半田付は性が悪く、このため生産歩留シが悪いという
問題点が残っている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点・問題点を一
掃して、抵抗値精度が優れ、しかも第２層配線溝体の半
田付は性の良好な厚膜混成回路基板を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明者らは第１層抵抗体及
び第２層抵抗体と反応しない絶縁層材料を種々検討した
。その結果、絶縁層材料として、５５０℃〜６５０℃の
結晶化温度を有する鉛元素を含まない結晶化ガラスを使
用することにより、この目的が達成されることが判明し
た。

即ち一般に、結晶化ガラスの結晶化温度は軟化点温度付
近にあるので、低い結晶化温度をもつ結晶化がラスには
、そのガラス成分として軟化温度を低くするための酸化
鉛（ｐｂｏ　）が多量に含まれている。この酸化鉛を含
んだ結晶化ガラスを前記絶縁層材料として使用した場合
、第２層配線溝体との反応が起こりやすく、かつ第２層
配線溝体の半田付は性が悪いことがわかシ、よってかか
る知見に基づいて、上記のことに到達したものである。

このように、本発明の厚膜混成回路板は、その絶縁層の
材料として、５５０℃〜６５０℃の結晶化温度を有し、
鉛元素を含まない結晶化ガラスを使用して構成する。結
晶化温度が５５０℃よりかなり低いものは、組成的に適
切なものが作成しにくく、一方結晶化温度が６５０℃よ
りかなり高いものは、絶縁層の焼成温度も同じ＜６５０
℃より高くなシ、このため第１層抵抗体との反応が起こ
シやすく、焼成に伴う抵抗値変化が急激に増大して、実
用に供するのが困難である。よって結晶化温度としては
、概ね５５０°Ｃ〜６５０℃の範囲にあるものが最も有
効である。

好ましい実施の態様として、結晶化ガラスの組成が下記
の範囲にあるものを、好適に使用できる。

その組成は、 ５ｉｎ２５〜２Ｑ　（ｗｔ％） Ｍ　２０３０．５〜１０ Ｚ　ｎｏ　　　　　　　　　５２〜＋５５８２０３１５
〜゛幻 Ｎａ２Ｏ／に２０／Ｌｉ２Ｏ０，１〜２Ｍｇ０／ＣａＯ
／ＢａＯＯ，５〜ｔ。

ＴｉＯ２／５ｎＯ２０〜５ Ｆ　　　　　　　　　　Ｏ〜２ である。

このような組成範囲が好ましい理由を、各成分毎に記す
と、以下の通りである。

ＳｉＯ２：５％より少ないと熔融時の粘度が低く、ガラ
ス化しにくい。２０％より多いと結晶化温度が高くなり
好ましくない。

Ａｚ、ｏｎ　：　０．５％よシ少ないと適切な粘度特性
が得られない。１０％より多いと結晶化温度が高くなる
。

ＺｎＯ：５５％よシ少ないと十分な結晶化が起らない。

６５％を越えると適切な粘度特性が得られな（ゝ０ Ｂ２０３：１５％より少ないと軟化温度が高くなる。

３０％より多いと、結晶化特性が低下する。

Ｒ４０（Ｎａ　２０　、　Ｋ２０及び／又はｒ、ｔ、ｏ
）：フラツクス剤として用いるが、０．１チより少ない
と効果は期待できない。２チを越えると耐湿性が悪くな
る。

Ｒ２０（ＭｇＯ、ＣａＯ及び／又はＢａｄ）：がラス熔
解性向上の目的で使用する。０．５％　より少ないと効
果はない。１０％よシ多いと熱膨張係数が大きくなシす
ぎ、好ましくない。

Ｒ３０２（Ｔｉ０２及び／又は５ｎ０２）：必須成分で
はない　′が、本成分の導入により化学的耐久性（耐水
性等）の改善効果が有る。５％を越える量を入れても効
果は期待できない。

Ｆ：フラックス剤として用いるが、必須成分ではない。

２％を越える量を入れると熱膨張係数が大きくなυすぎ
、好ましくない。

〔発明の実施例〕

以下本発明の具体的に実施例につき、その内のいくつか
を詳細に説明する。

実施例１： 本実施例は、構造的には第１図に断面で示した一般の厚
膜混成集積回路板と同様に具体化するものであるが、以
下述べる試作においては、絶縁層４までの形成を行い、
主に第１層抗折体３の抗折値変化の調査に供したので、
その状態を示す第２図を参照して説明する。

即ち、との厚膜集積回路板は、セラミック基板ｌ上に第
１層配線溝体２と第１１−抵抗体３とを形成し、これを
おおうように絶縁層４を形成し、この絶縁層４の上に第
２１−配線導体５と第２層抵抗体６を形成して成り、そ
の内の絶縁層４を、５５０℃〜６５０℃の結晶化温度で
しかも鉛元素を含まない結晶化ガラスを材料として使用
して構成するものである。

本例ではかかる結晶化ガラスとして、第１表に示す各種
組成のもの（各々結晶化温度は５５０℃、　　　　・６
００℃、６５０℃）を用いて、所期の効果を得た。

本例の回路板は、次のようにして製造できる。

９６％アルミナ基板１にＡｇ／Ｐｄ系導体ペーストを印
刷し、８５０℃で焼成して、抵抗体の端子（第１層配線
溝体）２を形成した。この基板１に、シート抵抗１０　
ｋＱ／ｂのＲｕＯ２系抵抗ペーストを印刷し、８５０℃
で焼成し、さらにその上に第１表に示す各種組成の結晶
化ガラスを有機ビヒクル（テルピネオールにエチルセル
ロースを溶解させたもの）と混練し、ペースト化したも
のを印刷し、各種ガラスに応じて、第２表に示す温度で
焼成した。これによって、第１層抵抗体３と、これをお
おう絶縁層４を形成する。

各種結晶化ガラスを被覆した時の第１層抵抗体３の抵抗
体としての変化率を、各プラス種毎に第２表に示す。変
化率は、ガラス液種前の抵抗値を基準とし、がラス被接
後の抵抗値の変化率として求めた。

また、本試作では形成に至っていないが、回命板を完成
するには第２層抵抗体６とその端子（第２層配線溝体）
５を設けるので、この第２層抵抗体５の形成を想定して
、その形成のための条件と同じ条件で、つまり結晶化ガ
ラスの焼成後更に６００℃で再焼成し、この時の抵抗値
変化率（ガラス被覆前の抵抗値を基準）をも示した。

第２表から明らかなように、本実施例の如く結晶化ガラ
スを絶縁層４に用いた場合には、焼成時の抵抗値変化が
少なく、従って第１層抵抗体に優れた精度をもつものが
得ら扛る。

第　　１　　表 第　　２　　表 この第・２表かられかるように、本実施例によれば、絶
縁層の下の第１層抵抗体の抵抗値変化を小さくでき、ガ
ラス組成Ａ１のもので−８，０〜−３，０％。

煮２のもので−３，０〜−１，０％、Ａ　３のもので＋
９〜＋１０％　　の範囲であり、各種ガラス材料すべて
で考えても、抵抗値変化は±１０％以内に抑えることが
できる。従ってその抵抗率変化を見込んで、レーデ及び
サンドブラストによってトリミングすることにより、高
精度の抵抗値を必要とする抵抗体を多数有する高密度厚
膜混成集積回路板を構成することができる。

実施例２： 本例では主として、第２層配線溝体５の半田付は性の効
果を調べた。このため５本例においては、第３図の如く
第２層配線溝体５まで形成した試作品を用いて、各種検
査を行った。

本例においては、次のように試験を行った。

９６％６％アルミ板１に、実施例１で使用したのと同じ
組成のがラス（−ストを印刷し、第３表に示す温度で焼
成して、絶縁層４を得た。その後、Ａｇ１ｐａ系導体ペ
ースト（ソーダ石灰ガラス基板用またはほうろう被覆金
属基板用として市販されているもの）を印刷し、第３表
に示す温度で焼成し、第２層配線溝体５を形成した。

この第２層配線溝体５の半田付は性を測定して、その結
果をも第３表に示すものである。

半田付は性は、以下に記す半田波がりと接着強度とで評
価した。即ち、半田波がりは、第２層配線溝体に半田フ
ラックスを塗布した後、半田円柱（４朋φ、　２．５　
ｍｍ　’　、　６０　Ｓｎ／４０Ｐｂ　）を載せ、２３
０℃でその半田円柱を熔融した時の、その拡がり径であ
る。一方、接着強度は、この第２層配線溝体に銅線（０
，５ｍｍφ）を半田付けし、その銅線を引張った時、半
田付は部がはく離するに要する引張り荷重である。この
双方による、半田付は性の測定結果を第３表に示しであ
る。

この第３表には、比較のため、絶縁層としての結晶化ガ
ラスを形成しない場合、つまりアルミナ基板に直接ｈｇ
、ｌｐｄ系導体ペーストを印刷・焼成した場合の測定結
果も示す。

第　　３　　表 第３表かられかる通り、上記の如き結晶化ガラスを絶縁
層に用いた場合には、半田波がり性が比較例より大きく
、従って半田ぬれ性に優れるものが得られる。かつ、接
着強度は比較例と比べてそれ程劣らず、十分実用的な強
度をもつ。

第３表の実施例は、絶縁層ガラスを焼成後、Ａｇ／ｌ）
ｄ導体ペーストを印刷・焼成した場合であるが、絶縁層
ガラス単独の焼成を省略し、絶縁層ガラスと導体とを同
時に焼成した場合には、半田波がり径は多少減少するが
、接着強度は増大し、同様に十分実用的な半田付は性が
得られる。

このように、絶縁層の上の第２層配線溝体の半田付は性
が良好であるので、生産歩留シが向上し、高密度厚膜混
成集積回路板の製造コストを低減できるという効果があ
る。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明の厚膜混成集積回踏板は、配線導体と
ともに抵抗体も多層化することにより小型化という基本
的な要求を満たすとともに、抵抗値精度が高く、更に第
２層配線溝体への半田付は性も良好であるという効果を
有するもので、在来の技術の欠点・問題点を一掃した、
きわめて有利なものということができる。

なお、当然のことではあるが、本発明は図示の構造や、
上記説明の組成物等にのみ限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の高密度厚膜混成集積回踏板の断面図、第
２図及び第３図はそれぞれ本発明の各実施例を説明する
だめの断面構成図である。 １・・・セラミック基板、２・・・第１層配線溝体、３
・・・第１層抵抗体、４・・・絶縁層、５・・・第２層
配線溝体、６・・・第２層抵抗体。 代理人　弁理士　秋　本　正　実 第１図 第２図 ？？ 第３図 ２３１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　セラミック基板上に第１層配線溝体と第１層抵抗
   体とを形成し、これらの少なくとも一部を被覆して絶縁
   層を形成し、さらにこの絶縁層の上に第２層配線溝体と
   第２層抵抗体とを形成して成る厚膜混成集積回路板にお
   いて、前記絶縁層の材料として、５５０℃〜６５０℃の
   結晶化温度を有し、しかも鉛元素を含まない精品化ガラ
   スを使用することを特徴とする厚膜混成集積回路板。 ２、前記結晶化ガラスが重量％表示で、５ｉ０２　　　
   ５〜２０　ｗｔ　％ Ａｌ２Ｏ３０，５〜１０ ＺｎＯ’５２〜６５ Ｂ２０３　　１５〜３０ Ｆ　　　　　　　　　Ｑ　〜２ の組成を有するものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の厚膜混成集積回路板。