JPS6167901A - 抵抗組成物及びそれよりなる厚膜抵抗体 - Google Patents

抵抗組成物及びそれよりなる厚膜抵抗体

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JPS6167901A
JPS6167901A JP59190411A JP19041184A JPS6167901A JP S6167901 A JPS6167901 A JP S6167901A JP 59190411 A JP59190411 A JP 59190411A JP 19041184 A JP19041184 A JP 19041184A JP S6167901 A JPS6167901 A JP S6167901A
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JP
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resistance
thermal expansion
resistor
substrate
composition
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JP59190411A
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栄一 浅田
功 江川
博之 斎藤
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Shoei Chemical Inc
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Shoei Chemical Inc
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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】 監1」2化五1」υL 本発明は、絶縁基板上に焼付けして厚膜抵抗体を形成す
るための抵抗組成物、特にアルミナ系セラミック以外の
、熱膨張率の異なる種々の絶縁基板に適合する抵抗組成
物及びそれから製造される厚膜抵抗体に関する。
従来の技術 従来よりRLI 02 、Ru系多成分酸化物、A(1
、Pdなとの導電成分と、ガラス質フリットと、必要に
応じて添加剤とを有機ビヒクル中に分散させた抵抗組成
物をアルミナ等のセラミック基板上に印刷、焼成して、
厚膜抵抗体を製造することが知られている。厚膜抵抗体
の抵抗値は、導電成分とガラス質フリットの比でほぼ決
まり、金属酸化物などの添加剤を適宜用いてTCP等の
特性の調整を行っている。
発明、が解決すべき問題点 近年、抵抗回路基板として磁器被覆金属基板等の絶縁し
た金属基板、炭化珪素、窒化アルミニウムなど種々の基
板が開発されており、実用に供せられるようになってき
た。
ところが従来の抵抗組成物は、はとんどが96%アルミ
ナなどのアルミナ系セラミック基板に使用することを前
提として設計されているため、上記の新しい基板に適用
すると、アルミナ基板に適用した場合とは異なる抵抗特
性を示す。この傾向は特に抵抗値及びTCR(抵抗温度
係数)特性において顕著である。このため、従来より抵
抗特性制御のために選択して添加していた金jil1M
化物等の添加剤や導電粒子、ガラスの粒径、組成等を再
検討し、全面的に設計し直す必要を生じるが、この作業
には困難が伴う。
本発明者らは、抵抗特性が基板によって変化するのは、
主として抵抗体と基板間の熱膨張特性の差と抵抗体−基
板間の化学的相互作用の違いによるのであり、特に基板
の熱膨張係数が抵抗値とTCRに大きな影響を与えるこ
とを見出した。即ち、従来の抵抗組成物ではおよそ60
〜75X10−”7℃の熱膨張係数を有するガラス質フ
リットを用いているが、これを他の基板に適用した場合
、中抵抗〜高抵抗域において、鉄、ステンレス鋼、銅な
ど熱膨張係数がアルミナ系セラミック(約75’XIO
”’/’C)より大きい基板ではアルミナ基板に比べて
シート抵抗がやや小さく、かつTCPが+側にシフトし
、ムライト、炭化珪素、窒化アルミニウム等熱膨張係数
がアルミナより小ざい基板では逆にシート抵抗がやや高
めに、TCRは一側に大きくシフトする。更にアルミナ
以外では、高抵抗域で抵抗値が一般に楊めて不安定にな
る。例えばTCRと抵抗値の関係を調べると、第1図に
示すごとく、基板の熱膨張係数の違いによって変化する
傾向がある。第1図は、RIjOz/ガラス質フリット
質重リット50150〜10/90の範囲で、添加剤に
よるTCR調整をしていない従来のRIJ 02系抵抗
組成物(ガラスの熱膨張係数約70x10−’/’C)
をアルミナ基板(■〉、アルミナより膨張率の大きいス
テンレス鋼基板(■)、及び小さいムライト基板(■)
上にそれぞれ印刷、焼付けし、シート抵抗値とTCRの
関係を調べたものである。(但し、基板はいずれも抵抗
体−基板間の反応を同一条件にするため、グレーズしで
ある。、) 抵抗特性が上述のように変化する理由は、次のように考
えられる。
抵抗体焼成後、常温まで冷却すると、膨張率が抵抗組成
物中のガラス質フリットより大きい基板は、熱収縮が大
きいため抵抗体に圧縮応力がかかる。この抵抗体を常温
から昇温すると、応力が少し解放され、抵抗値が高くな
る方向に、即ちTCRが十にシフトする。基板の膨張係
数の方が小さい場合は、逆に冷却後常温では抵抗体は引
張り応力を受は抵抗値は高めにでるが、温度が上がると
引張り応力は少し解放されて抵抗値が低くなる方向に、
即ちTCPが一側にシフトする。又、ガラスと基板間の
熱膨張の差が大きいと抵抗体にかかる応力も大きくなり
、わずかな温度差によって抵抗値が変動し易く、安定し
た抵抗値を示さなくなるものと思われる。
間 1、を解決するための手段 本発明者らは、抵抗組成物に用いるガラスの熱膨張特性
を検討した結果、絶縁基板の熱膨張係数に極めて近い熱
膨張係数を有するガラス質フリットを用いれば、アルミ
ナ以外の基板を用いた場合にもアルミナ上とほぼ同じ抵
抗特性を示すことを見出した。これにより、当技術分野
において既に確立され常用されている、アルミナ基板を
用いた場合の抵抗体の製造技術を、他の基板にそのまま
適用できるという重要な効果がもたらされる。
即ち本発明は、導電性微粉末とガラス質フリットとを主
成分とする抵抗組成物において、熱膨張係数が絶縁基板
の熱膨張係数と略々等しいガラス質フリットを用いるこ
とを特徴とする抵抗組成物、及びこの組成物を絶縁基板
上に焼付けてなる厚膜抵抗体に関するものである。
熱膨張係数は完全に一致させる必要はなく、はぼ同等で
あれば、抵抗値が安定し、従来の抵抗組成物とアルミナ
基板の組み合わせで得られる抵抗特性と近似の関係が、
それぞれの基板に対して保たれる。ガラス質フリットの
熱膨張係数の許容範囲は、基板やガラスの性質によって
も異なるが、およそ(基板の熱膨張係数)±(15×1
0−7/℃)程度であり、望ましくは±10X10−’
/’C1特に±5X10−’/℃の範囲がよい。ガラス
の熱膨張係数が基板より小さい方が、特性的にはより良
好である。
具体的には、例えば熱膨張係数の大きい鉄基板(約12
0x10−’/’C) 、フェライト系やマルテンサイ
ト系ステンレス鋼板、(95〜100X10−’/’C
)、磁器被覆鋼基板(100〜130X10−’/’C
)などの場合、ガラス質フリットも85〜130X10
−’/”0位の大きいものを用いる。しかしあまり膨張
率の大きいガラスは、化学組成の関係で抵抗用としての
他の特性が適当でないことが多いので、オーステナイト
系ステンレス鋼板や銅(約170×10−7/℃)など
の場合でも、実際には110〜140X10−’/’C
程度までが限界である。一方低膨張のムライト質セラミ
ック(40〜55X10−’/”C)の場合は、40〜
65xlO−’/”C程度、炭化珪素系セラミック(約
40x10−’/’C)で40〜55X10−’/℃程
度、窒化アルミニウム系セラミック(約40〜50X1
0−’/’C)で40〜60x10−’/’C程度のガ
ラス質フリットを使用する。
抵抗組成物を適用する絶縁基板は、金属基板であればグ
レーズや琺瑯被覆によって絶縁化したものを用いる。セ
ラミック系基板はグレーズしたものでもグレーズしてい
ないものでも、効果は変わらない。
抵抗組成物には従来から用いられている添加剤を適宜配
合して、TCR,耐湿性、耐摩耗性、レーザトリミング
性など種々の特性を改善することができる。代表的な添
加剤としてはCLI、Al、Ti1Mn1Zr、Sb、
Si、Th、La。
Nd 、Pa 、Sm等の金属の酸化物などが挙げられ
る。
実施例 次に実施例によって本発明を説明する。
尚、比較のために用いた従来の抵抗組成物(以下Xシリ
ーズという。)は、熱膨張係数約70×10−’/’C
の硼珪酸鉛系ガラス質フリットと、Rtl 02微粉末
、及び必要により添加剤を抵抗値に応じて適宜配合し、
有機ビヒクル中に分散させてペースト状にしてなるもの
である。添加剤は、TCRがほぼOに近くなるように、
低抵抗域ではMr102及びTi 02 、高抵抗域で
はLa2O3とCuOをそれぞれおよそ0.5〜4重量
%の範囲で用い、中間抵抗域ではこれらを混合するが又
は全く添加しないものを用いた。
実施例1 重量%でPb020.5i0242、B2O33、Al
2035、Ca018、K2O1、Ba04、Mり02
からなる熱膨張係数約98X10−’/’Cのガラス質
フリット、RUO2微粉末、及び必要により添加剤を混
合し、有機ビヒクル中に分散させて、約10Ω/口〜1
MΩ/口の間の種々のシート抵抗を有する6種の抵抗組
成物を作った。添加剤はXシリーズと同じものを用いて
、TCRがほぼOに近くなるように調整した。
これらの抵抗組成物をグレーズしたステンレス鋼板(S
US430.熱膨張係数約95X10−’/’C)上に
それぞれ印−〇、乾燥俊、850℃で焼成して抵抗体を
製造した。
それぞれの抵抗体について、シート抵抗と25゜℃〜1
25℃におけるTCPを測定し、その関係を第2図に曲
線Aで示した。
比較として、Xシリーズの抵抗組成物を同様にグレーズ
したステンレス鋼板上に焼付けし、シート抵抗とTCP
の関係を、第2図に併せて曲線Bで示した。
尚、Xシリーズの抵抗組成物を96%アルミナ基板上に
焼付けしたときの結果も、比較のため同様に曲線Cで示
した。
第2図から明らかなように、熱膨張係数の小さいガラス
質フリットを用いた場合は、曲線BのようにTCRが大
きく子方向にずれる。又高抵抗側では、抵抗値が僅かな
温度の変化で変動し安定しないため、測定不可能であっ
た。これに対し本発明では、曲線へのように熱膨張係数
がステンレス鋼板に極めて近いガラス質フリットを用い
ることにより、従来の抵抗組成物をアルミナ基板に焼付
けたときの曲線Cとほぼ同等のTCP特性を示し、TC
RがO±501)l)lの良好な抵抗体を製造すること
ができた。
実施例2 重ω%でPb030.5i0258.82035、Al
2031、Ca1l、K2O3からなる熱膨張係数的8
5x10−’/’Cのガラス質フリット、RLI02微
粉末、添加剤を混合し、有機ビヒクル中に分散させて、
実施例1と同様に約10〜1MΩ/口の間のシート抵抗
を有する6種の抵抗組成物を作った。
これらの抵抗組成物を、実施例1と同様にグレーズした
ステンレス鋼板上に焼付けして抵抗体を製造し、シート
抵抗と25℃〜125℃におけるTCPを測定して第2
図に曲線Aで示した。
比較としてXシリーズの抵抗組成物を同様にステンレス
鋼板上に焼付けし、TCPとシート抵抗の関係を第3図
に曲線Bで示した。
第3図から明らかなように、本発明の抵抗組成物により
TCRO±50 DI)lの良好な抵抗体が得られた。
実施例3 重量%でpboio、5i0245、B2O33、Al
2035、Ca015、Ba015、K2O3からなる
熱膨張係数的110X10−’/”Cのガラス質フリッ
ト、RLI 02微粉末、添加剤を混合し、有機ビヒク
ル中に分散させて、実施例1と同様に6種の抵抗組成物
を作った。
これらの抵抗組成物、及び比較としてXシリーズの抵抗
組成物を、実施例1と同様にグレーズしたステンレス鋼
板上にそれぞれ焼付けして抵抗体を製造し、シート抵抗
とTCRの関係を第4図に曲線A、8で示゛した。
実施例4 実施例3で用いた抵抗組成物、及び比較としてXシリー
ズの抵抗組成物を、磁器被覆鋼基板(熱膨張係数的11
0XI O−’/’C)上にそれぞれ印刷し、乾燥後、
850℃で焼成して抵抗体を製造し、シート抵抗とTC
Rの関係を第5図に曲線A、Bで示した。
実施例5 重量%でPb041.5i0239、B20310、A
l2039、K2O1かうなる熱膨張係数的55X10
−’/C:のガラス質フリット、RuO2微粉末、添加
剤を混合し、有機ビヒクル中に分散させて、実施例1と
同様にして6種の抵抗組成物を作った。
これらの抵抗組成物、及び比較としてXシリーズの抵抗
組成物を、グレーズしたムライト系セラミック基板(熱
膨張係数的55X10−’/’C)上にそれぞれ印刷し
、乾燥後、850℃で焼成して抵抗体を製造し、TCR
とシート抵抗の関係を第6図に曲線A、Bで示した。
第6図から明らかなように、従来のガラス質フリットを
用いた場合は、TCRが大きく一方向にずれ、又高抵抗
側で抵抗値が安定しないが、ムライトに極めて近い熱膨
張係数を有するガラス質フリットを用いることにより、
従来の抵抗組成物をアルミナ基板に焼付けたときとほぼ
同等のTCP特性を示し、TCRがO±501)l)l
の優れた抵抗体を製造することができた。
尚、実施例はすべてRu 02系抵抗を用いたが、他の
導電成分を使用したものでも効果は変わらない。
効果 本発明によれば、抵抗組成物中のガラス質フリットの熱
膨張係数を絶縁基板と合せることにより、広範囲の抵抗
域で極めて安定な抵抗値を示し、かつ従来のアルミナ基
板系の場合とほぼ同等のTCR特性が保たれるから、本
質的に抵抗組成物の設計を変える必要がなく、従来と同
じ技術を用いてTCPを調整できる。従って異なる基板
に対しても、通常の導電成分/ガラス比、シート抵抗が
数Ω/口〜数MΩ/口の範囲でほぼOに近いTCPを有
する優れた抵抗シリーズを容易に製造することができ、
基板の多様化に迅速に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、熱膨張係数の異なる基板上に、TCR調整を
していない従来の抵抗組成物を適用した場合の、シート
抵抗とTCPの関係を示すグラフである。 第2図〜第6図は、実施例1〜5で製造された抵抗体の
シート抵抗とTCHの関係を示すグラフであり、曲[I
Aは本発明の抵抗組成物を、曲線Bは従来の抵抗組成物
を用いたもの、曲線Cは従来の抵抗組成物をアルミナ基
板に適用した場合である。 特許出願人   昭栄化学工業株式会社(フ。7u+d
d)8つ上 (つ。/uJdd)dつ上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.導電性微粉末とガラス質フリットと所望により添加
    剤とからなる抵抗組成物において、熱膨張係数が絶縁基
    板の熱膨張係数と略々等しいガラス質フリットを用いる
    ことを特徴とする抵抗組成物。 2.添加剤がCu、Al、Ti、Mn、Zr、Sb、S
    i、Th、La、Nd、Pm、Smの酸化物から選ばれ
    る1種又は2種以上である特許請求の範囲第1項記載の
    抵抗組成物。 3.絶縁基板と、その上に焼付けた導電性微粉末とガラ
    スと所望により添加剤とからなる抵抗被膜より構成され
    る抵抗体において、ガラスの熱膨張係数が絶縁基板の熱
    膨張係数と略々等しいことを特徴とする厚膜抵抗体。 4 添加剤がCu、Al、Ti、Mn、Zr、Sb、S
    i、Th、La、Nd、Pm、Smの酸化物から選ばれ
    る1種又は2種以上である特許請求の範囲第3項記載の
    厚膜抵抗体。 5.絶縁基板として、アルミナ系セラミック以外の基板
    を用いる特許請求の範囲第3項又は第4項記載の厚膜抵
    抗体。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08304200A (ja) * 1995-05-09 1996-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 感歪み抵抗体ペーストおよびこれを用いた力学量センサ
US7282163B2 (en) 2002-11-21 2007-10-16 Tdk Corporation Resistor paste, resistor, and electronic device
US7397340B2 (en) 2003-11-04 2008-07-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Load sensor and its manufacturing method
JP2017045906A (ja) * 2015-08-28 2017-03-02 住友金属鉱山株式会社 厚膜抵抗体ペースト
JP2017043033A (ja) * 2015-08-28 2017-03-02 住友金属鉱山株式会社 厚膜抵抗体およびサーマルヘッド

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