JPS62216301A - 抵抗組成物 - 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】 発明の属する技術分野 本発明は窒化アルミニウム系セラミックス基板上に厚膜
抵抗体を形成するのに適した抵抗組成物（こ関する。

従来の技）４１ エレク１−〇二クス回路用の耐熱性絶縁基板としては、
従来より酸化物系セラミックスか広く用いられている。

特にアルミナ基板は電気絶縁性、及び機械的特性が共に
優れており、回路基板として最も一般的に使用されてい
るが、熱伝導率が０．０５ｃａｌ／ｃｍ　−ｓ　・°Ｃ
と程度と低いため、素子から大量の発熱がめった場合、
熱の放散が良好に行われない欠点がある。又、熱膨張係
数が７．５Ｘ　１０−６／’Ｃと、３ｉの３．５Ｘ　１
０−６／　’Ｃに比べて高いため、半導体素子のマウン
トに不利である。ことに近年、実装密度がより高くなる
傾向に市り、それに伴って発熱量も多くなってくるので
、熱の放散性が優れ、かつ低熱膨張係数の基板材料が強
く求められており、このため熱伝導率が大きく、熱膨張
係数が３ｉに近い窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪
素などの非酸化物系セラミックスか注目されている。特
に窒化アルミニウム系セラミックスは、高い熱伝導率を
有し、かつ電気的、機械的にも従来の酸化物系セラミッ
クスに匹敵する優れた性能を有する、バランスのよくと
れた基板材料として注目されており、これを回路基板と
して使用する要望が高まっている。

ところがこの窒化アルミニウム基板上に厚膜回路を形成
する場合、従来普通に使用されている、導電性粉末と非
晶質ガラスフリットを主成分とする抵抗組成物を印刷、
焼成すると、著しい凝集や発泡が起こり、抵抗被膜が形
成されない。従って抵抗を含む回路の基板として窒化ア
ルミニウム系セラミックスを使用することができなかっ
た。

発明が解決すべき問題点 本発明の目的は、窒化アルミニウム系セラミックス基板
上に焼付けたとき、クランクや凝集、発泡等の欠陥のな
い、良好な抵抗被膜を形成することができ、しかも抵抗
値の安定性、Ｔ　ＣＲＶｊ性の優れた抵抗組成物を得る
ことにおる。

本発明者等は、従来の非晶質ガラスを用いた抵抗組成物
では、焼成中に軟化したガラスの窒化アルミニウム基板
への滲込みや基板との反応が大きく、このため導電粒子
の凝集等が起こって成膜できないものと考え、無機結合
剤について検討を行った結果、特殊な組成の結晶性ガラ
スを用いると極めて良好な抵抗被膜を形成し得ることを
見出した。

間一点を解決するための　段 本発明は、導電性粉末と、無機結合剤と、有機ビヒクル
と、所望により金属酸化物添加剤とからなる抵抗組成物
において、前記無機結合剤が、（ａ）Ｓ！　０２、Ａ１
２０３、Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ１ＺｎＯ１及びＴｉ　Ｏ２を
主成分とする結晶性ガラスフリット、 もしくは、 （ｂ）　（ａ）とアルミナ（Ａ１２０３）、マグネシア
（Ｍ（］　Ｏ）　、ムライト（２Ａ１２０３・２　Ｓｉ
　Ｏ２）、フォルステライト（２Ｍｇｏ−８ｉＯ２）、
ステアタイｌ−（Ｍａ　０−３ｉ　０２　＞及びコージ
ェライト（２ＭＱ　０・２Ａ１２０３・５　Ｓ！　０２
　＞から選ばれるセラミックス粉末の少なくとも１種と
の混合物 であることを特徴とする窒化アルミニウム系セラミック
ス基板用抵抗組成物である。

作男 無機結合剤として、Ｓ！　０２　、ＡＩ　２０３、Ｂ２
Ｏ３　、Ｃａ　ｏ、Ｚｎ　ｏ、及びＴ　ｉ　０２を主成
分とする結晶性ガラスフリットを使用した本発明の組成
物を窒化アルミニウム系セラミックス基板に印刷、焼成
すると、凝集、発泡のない実用可能な抵抗被膜が形成さ
れる。これはこのガラスの結晶性が非常に強く、窒化ア
ルミニウムとの反応が少ない上に焼成中ガラスの軟化流
動と引続く結晶化が適切な温度範囲で起こるため基板へ
の浸透が適度に抑えられる等の理由によるものと考えら
れる。

又、従来のアルミナ基板用の抵抗組成物においては、結
合剤が結晶性ガラスであると、導電粒子の安定なネット
ワークの形成が妨げられ良好な抵抗特性が得られないた
め、通常非晶質ガラスを使用するのであるが、窒化アル
ミニウム基板の場合、上記組成の結晶性ガラスを用いる
ことにより、逆に抵抗特性及び安定性の優れた厚膜抵抗
体が得られる。これは、上記組成の結晶性ガラスがただ
単に基板への滲込みが少ないことによる構造的な安定性
を与えるだけでなく、基板とガラスとの何らかの反応に
よる抵抗体の不安定さを取除いたものと考えられる。

本発明で用いる結晶性ガラスの好ましい重量組成は次の
通りである。

Ｓｉ　０２　　　２８　４２％ ＡＩ　２０３１０−２２％ Ｂ２Ｏ３１−５％ Ｃａ０１４−２５％ Ｚｎ０１５−２５％ Ｔｉ　０２　　　６　１５％ ＳｉＯ２はガラスのネットワークフォーマ−で必り又ガ
ラスを焼成したとき析出する結晶（ＣａＡ１２Ｓｉ２０
８、アノーサイト）の主成分である。２８％未満ではガ
ラスの軟化点か低く、焼成時、結晶化が起こる前にカラ
スが流動し過ぎ、窒化アルミニウム基板への浸透が大き
くなる。又４２％を越えると結晶化温度が高くなりすぎ
る。

Ａｌ２Ｏ３も結晶相の主要成分でおり、１０％より少な
いと結晶が析出しにくく、２２％を越えるとガラスの溶
融時に失透してしまうので好ましくない。

Ｂ２Ｏ３はガラスの溶融時、ガラス化を促進する効果が
あるか、５％を越えると結晶化が進みにくくなる。

ＣａＯは結晶相（アノーサイト）の構成成分の一つであ
り、１４％未満ではこの結晶相の析出が弱く、又２５％
を越えるとガラス溶融時に失透傾向が強まり、好ましく
ない。

ｚｎｏは焼成中に生ずる結晶（Ｚｎ　２３ｒ　ｏ４、ウ
イレマイト）の主成分である。１５％より少ないとこの
結晶の析出が弱く、２５％を越えると転移点が高くなり
過ぎ、又ガラス化も困難になる。

ＴｉＯ２はガラスの結晶化を制御するために配合され、
６％〜１５％の範囲で結晶化が起こり易くなる。

更にこのガラスの成分として、本発明の効果を妨げない
範囲で他の金属酸化物を添加しても差支えない。

本発明においては、無機結合剤として、この結晶性ガラ
スに加えてアルミナ、マグネシア、ムライト、フォルス
テライト、ステアタイト及びコージェライトから選ばれ
るセラミックス粉末の少なくとも１種を添加してもよい
。これらセラミックス粉末は、結晶相の生成を容易にす
るとともにガラスの溶融時の粘度低下を防止し、ガラス
の基板への浸透を抑制する効果があり、ガラス１００重
１部に対して２０重量部の比率で配合するのが好ましい
。

導電性粉末としては、従来の抵抗組成物の導電成分とし
て用いられている酸化ルテニウム、ルテニウムを含むパ
イロクロア型多成分酸化物、パラジウム、銀、金属穴硼
化物、酸化錫などがいずれも使用できる。抵抗値の調整
は、常法通り導電性粉末と無機結合剤の配合比を変化さ
せることによって行う。

ＴＣＲやその他の抵抗特性は、従来の抵抗組成物と同様
に金属酸化物添加剤を必要により適宜配合することによ
って調整することができる。例えばＴＣＲ調整剤として
は公知の酸化銅、酸化マンガン、酸化ランタン、酸化ネ
オジム、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化チタン、酸
化ジルコニウム、酸化アンチモン、酸化珪素などが使用
される。

有機ビヒクルも、従来から厚膜組成物に使用されている
ものを適宜選択して用いればよい。

丈旌■ 以下実施例によって本発明を具体的に説明する。

尚実施例中「部」及び１％」はすべて重量基準である。

実施例１ ＲＵ　０２粉末　　　　　　　　　　５５．６部下記組
成の結晶性ガラスフリソ１−４４．４部Ｍｎ　Ｏ２粉末
　　　　　　　　　　１１．１部有機ビヒクル（エチル
セルロースのテルピネオール溶液＞　　　　　　　　　
　　３６．０部［ガラスフリット組成］ ５ｉｎ２３２．０％　　ＡＩ　２０３１７．３％Ｂ２Ｏ
３２，４％　　Ｃａ　Ｏ２０，６％Ｚｎ　Ｏ１６，４％
　　Ｔｌ　０２　１０．２％ＭｇＯ１，１％ 上記組成の抵抗ペーストを作成だ。このペーストを予め
Ａｇ／Ｐｄ電極を形成した窒化アルミニウム系セラミッ
クス基板（徳山曹達株式会社製）上にスクリーン印刷し
て２　ｍｍｘ　４　ｍｍの抵抗パターンを形成し、１５
０℃で１０分間乾燥した後、ピーク温度８７０°Ｃ１３
０分プロファイルで焼成して抵抗体を製造した。

この抵抗体のシート抵抗値及びＴＣＲを測定し、結果を
表１に示した。尚、ＴＣＲは高温側は＋２５〜＋１２５
°Ｃ１低温側は一２５°Ｃ〜＋２５°Ｃで測定を行った
ものである。

実施例２〜５ ＲｕＯ２粉末、ガラスフリット、ＴＣＰ調整剤としての
ＭｎＯ２及びＣＵＯを表１に示す比率で配合する以外は
実施例１と同様にして抵抗体を製造し、特性を表１に示
した。

表１ 実施例６ ＲｕＯ２粉末　　　　　　　　　５８．５部下記組成の
結晶性ガラスフリット　３９．４部アルミナ粉末　　　
　　　　　　　　２．１部Ｍｎ　Ｏ２粉末８．４部 有機ビヒクル（エチルセルロースのテルピネオール溶液
）　　　　　　　　　　　３６．０部［ガラスフリット
組成コ ５ｉＯ２３４，１％　　ＡＩ　２　ｏ３１３．１％Ｂ２
０３２．５％　　Ｃａ　Ｏ２２，０％ＺｎＯ１７，５％
　　Ｔｉ　０２１０．８％上記組成の抵抗ペーストを作
成し、予めＡ（］／Ｐｄ電極を形成した窒化アルミニウ
ム系セラミックス基板（徳山曹達株式会社製）上にスク
リーン印刷して２　ｍｍＸ　４．　ｍｍの抵抗パターン
を形成し、１５０″Ｃで１０分間乾燥した後ピーク温度
９２０°Ｃ１３０分プロファイルで焼成して抵抗体を製
造した。

この抵抗体のシート抵抗値及びＴＣＲを測定し、結果を
表２に示した。

実施例７〜１０ ＲｕＯ２粉末、ガラスフリット、アルミナ粉末、ＴＣＰ
調整剤としてのＭｎＯ２及びＣＵ　Ｏを表２に示す比率
で配合する以外は実施例６と同様にして抵抗体を製造し
、特性を表２に示した。

表２ 比較例１ ガラスフリットとして、Ｐｂｏ−Ｂ２Ｏ２−８１０２系
非晶質ガラスを用いる以外は実施例１と同様にして抵抗
ペーストを製造し、窒化アルミニウム基板上に焼付けし
たところ、ＲｕＯ２粒子が凝集し、抵抗被膜は形成され
ながった。

比較例２ ガラスフリットとして、Ｐｂ　０−Ｂ２０３−３！　０
２　　Ａｌ２Ｏ３ＣａＯＺｎＯ系非晶質ガラスを用いる
以外は実施例１と同様にして抵抗ペース１〜を製造し、
窒化アルミニウム基板上に焼付【ブしたところ、Ｒｔｌ
　ｏ２粒子が凝集し、抵抗被膜は形成されなかった。

尺団■四釆 本発明の組成物は、無機結合剤として前記の組成の結晶
性の強いガラスフリット又はこれとアルミナとの混合物
を使用することにより、窒化アルミニウム系セラミック
ス基板上に特性の優れた抵抗体を形成することができる
。これによってアルミナ基板に比べて熱伝導率が高く、
熱膨張係数の低い窒化アルミニウム系セラミックスを、
抵抗を含む回路の基板として使用することが可能になり
、より信頼性の高い高密度実装基板が製造される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　導電性粉末と、無機結合剤と、有機ビヒクルと、所
   望により金属酸化物添加剤とからなる抵抗組成物におい
   て、前記無機結合剤が、 （ａ）ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｂ＿２Ｏ＿３、Ｃ
   ａＯ、ＺｎＯ及びＴｉＯ＿２を主成分とする結晶性ガラ
   スフリット、 もしくは、 （ｂ）（ａ）とアルミナ、マグネシア、ムライト、フォ
   ルステライト、ステアタイト及びコージェライトから選
   ばれるセラミックス粉末の少なくとも１種との混合物 であることを特徴とする窒化アルミニウム系セラミック
   ス基板用抵抗組成物。 ２　結晶性ガラスフリットが重量で、 ＳｉＯ＿２２８−４２％ Ａｌ＿２Ｏ＿３１０−２２％ Ｂ＿２Ｏ＿３１−５％ ＣａＯ１４−２５％ ＺｎＯ１５−２５％ ＴｉＯ＿２６−１５％ からなる組成である特許請求の範囲第１項記載の抵抗組
   成物。 ３　セラミックス粉末の比率が結晶性ガラスフリット１
   ００重量部に対して２０重量部以下である特許請求の範
   囲第１項又は特許請求の範囲第２項記載の抵抗組成物。