JPS645629B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の関連する技術分野〕 この発明は、低抵抗値範囲における厚膜抵抗器
用インク並びにポースリン被覆金属基板上の多層
電気回路構造における上記インクの使用に関す
る。 〔発明の背景〕 多層回路構体を形成するに際して適当な基板上
に種々の機能を持つ厚膜を形成するために特別な
インク配合を使用することは、従来技術において
よく知られている。電子産業における広範囲な用
途に使用できるように、種々の基板上に高密度多
層集積回路パタンを構成することに関連して、こ
のような技術に対する関心が増加している。 上記回路の作成に必要な改良された基板が、
1981年３月17日付で特許されたハング氏ほかの米
国特許第4256796号に開示されている。なお、こ
のハング（Hang）氏ほかの発明は、本明細書中
に一つの参考として引用されている。この米国特
許に開示された基板は改良されたポースリン組成
物で被覆された金属より成り、このポースリン組
成物はそのベースとする含有酸化物について言え
ば、酸化マグネシウム（MgO）あるいは酸化マ
グネシウムと他のある種の酸化物との混合物と、
酸化バリウム（BaO）、三酸化硼素（B₂O₃）およ
び二酸化シリコン（SiO₂）の混合物からなるも
のである。 望ましい金属は、例えば銅のような種々の他の
金属で被覆された鋼（スチール）、特に低炭素鋼
である。ポースリン組成をこの金属芯に施こし熱
処理（焼成）して金属芯上に半失透化したポース
リン被覆物を形成する。その被覆物はその最初の
溶融点で非常に低粘度を持つているが次に失透作
用のためほとんど瞬間的に高粘度となる。ハイブ
リツド回路としての応用に望ましいこの熱処理さ
れた被覆物は、少なくとも700℃の変形温度と、
少なくとも約110×10^-7／℃という高い熱膨張係
数を持つている。 前記の米国特許におけるポースリン金属基板は
それ迄に知られていた基板材料よりも大きく改良
されているが、それらの基板は市販の厚膜インク
と調和しないあるいは調和しにくいという点だけ
が欠点である。この米国特許の基板と調和する改
良されたインクを開発することの必要性に加え
て、電子工業界では改良された低抵抗値の抵抗器
用インクの必要なことも一般的に認められてい
る。低抵抗値とは、約10Ω／ロから約500Ω／ロ
のシート抵抗値を意味している。これらの必要性
はともにこの発明によつて充足される。 〔発明の開示〕 この発明に従つて作られる改良された低抵抗値
の抵抗器用インクは、バリウム―アルミニウム―
硼酸塩ガラスあるいはバリウム―カルシウム―硼
珪酸ガラスと、酸化第１錫と、三酸化モリブデン
または三酸化モリブデンと金属モリブデンの混合
物とから成る導電性成分、および適当な有機ビヒ
クルから成る。 この発明によれば、ポースリン被覆金属回路板
上に複雑な単一層のあるいは多層の厚膜回路の製
造に利用し得る信頼性の高い改良された低抵抗値
の抵抗器用インクが提供される。この発明の抵抗
器用インクは、前記した米国特許のポースリン被
覆金属板上に形成される回路の場合に特に有効で
あるが、現在利用されている普通の基板、例えば
アルミナ板にも効果的に利用することができる。 低抵抗値の抵抗器用インクの製造における主た
る問題は、十分に低い抵抗値を得るために、通常
は金属が使用されるが、或る量の良導電体を加え
なければならない点である。添加された導電体の
量が増加するにつれて、そうして作られた被膜の
熱的安定性は急速に減少する。抵抗値が例えば約
10Ω／ロでまた容認できる抵抗の温度係数を持つ
ている。低抵抗値の抵抗器用のインクを調合する
ことは非常に困難である。この発明はそのような
インクを提供するものである。 この発明による改良された抵抗器用インクは、
前記米国特許の基板を有するポースリンとの適合
性に加えて、他の機能用に特に調合されたインク
とも適合性を持つている。この発明による抵抗器
用インクと、前記米国特許のポースリン金属板用
に調製された他の機能および保護用インクとは、
その金属板それ自体と共に多層厚膜集積回路構造
に大きな進歩をもたらすものである。 使用されるガラスフリツトには２つの形式すな
わちバリウム―アルミニウム硼酸塩系とバリウム
―カルシウム硼珪酸塩系があり、両者とも前記米
国特許の基板をもつポースリンと適合する。その
結果、この発明のインクで作つた厚膜抵抗器は前
記米国特許の基板と同様な優れた再加熱安定性と
熱膨張特性を持つている。 この発明のインクに適合する第１のガラスは、
重量を基準として次の組成を有するバリウム―ア
ルミニウム硼酸塩ガラスである。 ａ 酸化バリウム…約40乃至55重量パーセント、
望ましくは約45重量パーセント、 ｂ 酸化アルミニウム…約16乃至22重量パーセン
ト、望ましくは約20重量パーセント、及び ｃ 三酸化硼素…約14乃至40重量パーセント、望
ましくは約35重量パーセント。 あるいは、この発明の新しいインクのガラスフ
リツトは重量を基準として次の組成を有するバリ
ウム―カルシウム硼珪酸ガラスである。 ａ 酸化バリウム…約40乃至55重量パーセント、
望ましくは約25重量パーセント、 ｂ 酸化カルシウム…約10乃至15重量パーセン
ト、望ましくは約12重量パーセント、 ｃ 三酸化硼素…約14乃至25重量パーセント、望
ましくは約16重量パーセント、及び ｄ 二酸化シリコン…約13乃至23重量パーセン
ト、望ましくは約20重量パーセント。 これらのガラスフリツトは両者とも前記米国特
許の基板と適合する。ある特定の用途において、
どちらのガラスを選択するかは、その回路中の他
のインクの成分、使用されている回路板の型、そ
の回路が意図する用途などの諸要因によつて決ま
る。これらの諸要因の中で、その回路が意図して
いる用途は、このインク用の特別なガラスフリツ
トを選択するに当つて最も重要である。このガラ
スフリツトは、本発明のインクの約10乃至65重量
パーセント、望ましくは約15乃至30重量パーセン
トを構成している。 有機ビヒクルは、例えば、セルローズ誘導体、
特にエチルセルローズ、ポリアクリル酸エステル
あるいはメタクリレートのような合成樹脂、ポリ
エステル、ポリオレフインその他類似物のような
結合剤である。一般に、ここに述べた型のインク
に使用されている在来のビヒクルはこの発明のイ
ンクに使うことができる。市販されている好まし
いビヒクルの中には、例えば、アモコ化学会社
（Amoco Chemicals Corporation）から市販さ
れているアモコＨ―25、アモコＨ―50並びにアモ
コＬ―100のような純粋な液体ポリブテン、デユ
ポン社（E.I.Dupont de Nemours and Co.）か
ら市販されているポリｎ―ブチルメタクリレート
その他同種のものがある。 上記の樹脂は、個々にまたは２種あるいはそれ
以上のどんな組合せででも使用することができ
る。もし必要があれば、適当な粘度調整剤をこの
樹脂材料に添加することもできる。これらの調整
剤は、同様なインク組成に通常使用されるような
溶剤、たとえばパイン油、テルピネオール、ブチ
ルカルビトートアセテート、テキサノール
（Texanol）なる商標でテキサス・イーストマン
社（Texas Eastman Company）から市販され
ているエステルアルコールおよびこれらに類似の
もの、あるいは、例えばシクサトロル
（Thixatrol）なる商標でエヌ・エル・インダス
トリーズ（N.L.Industries）から市販されている
ひまし油誘導体のような固形材料とすることがで
きる。有機ビヒクルはこの発明のインクの約５乃
至40重量パーセント、望ましくは約20乃至30重量
パーセントを構成している。 この発明の抵抗器用インクの導電性成分は酸化
第一錫と三酸化モリブデンの混合物で、この三酸
化モリブデンの一部は金属モリブデンで置換する
ことができる。普通は酸化第二錫すなわちSnO₂
が、抵抗器用インク組成中に混合されるが、酸化
第一錫すなわちSnOは普通そのようには使われて
いない。三酸化モリブデンと酸化第一錫の組合せ
はこの発明の抵抗器用インクにおいて効果的であ
り、そのことは予想外のことであつた。なぜな
ら、酸化第二錫と三酸化モリブデンが同様なイン
ク組成において有効でなかつたからである。この
発明のインクの導電性成分中の三酸化モリブデン
を金属モリブデンで置換することは、100Ω／ロ
あるいはそれ以下、特に約10から約50Ω／ロの値
を持つ抵抗器を作るためである。 この抵抗器用インク中における三酸化モリブデ
ンの精しい機能は未だ確認されていないが、ガラ
スをより半導電性にすることと思われる。このイ
ンクの導電性成分は、約40乃至95重量パーセン
ト、望ましくは約50乃至90重量パーセントの三酸
化モリブデンと約５乃至60重量パーセント、望ま
しくは約10乃至50重量パーセントの酸化第一錫を
含んでいる。 導電性成分が金属モリブデンを含む時は、約５
乃至70重量パーセントの三酸化モリブデンを金属
モリブデンで置換する。これらの割合は、三酸化
モリブデンの含有量によるもので導電性成分の全
量によつて決まるものではない。導電性成分は、
この抵抗器用インクの約30乃至85重量パーセン
ト、望ましくは約45乃至65重量パーセントを構成
する。 この発明の改良された抵抗器用インクは、基
板、例えば従来のアルミナ基板あるいは前述の米
国特許における改良されたポースリン被覆金属板
上に通常手段すなわちスクリーン印刷、刷毛塗
り、吹き付け等の方法で施すが、スクリーン印刷
法が好ましい。インクの被覆は、次に100〜125℃
の空気中で約15分間乾燥される。こうして得られ
た被膜は次に、窒素中で最高温度850℃から950℃
で４乃至10分間加熱処理（焼成）される。この技
術分野で通常行なわれているように、この抵抗器
用インクは、導電性インクがすべて施されまた加
熱処理された後に基板上に供給されそして加熱処
理される。加熱処理された膜の抵抗値は、レーザ
ートリミングあるいは空気吹付け研磨材トリミン
グのような一般的方法で調整することができる。
この発明の抵抗器用インクで形成された膜は非常
に良好な、抵抗の温度係数、電流雑音特性、レー
ザによるトリミング加工性、並びに熱衝撃、ろう
浸け、熱蓄積、負荷および湿度に対する安定性を
示した。 上に述べた、導電性成分、ガラスおよび有機ビ
ヒクルのそれぞれの量とその範囲は、この発明に
よる改良された低抵抗値の抵抗器用のインクを調
製するのに絶対必要なものである。もし、上述の
範囲をそれぞれ外れた量の各成分を使用すると、
10Ω／ロという低い抵抗値を呈する低抵抗性抵抗
器用インクを作ることが出来ないのみならず、前
述した米国特許第4256796号に開示されたような
ポースリンで被覆された基板と特性的に調和する
インクが得られない。更に、配合する各成分の量
を上述した範囲を外れた値に選ぶと、出来上がつ
たインクは、上記のポースリンで被覆された金属
回路板に適用しても許容できる熱的安定性および
抵抗の温度係数を得ることができない。 次に、この発明の実施例を示すが、この発明
は、これら実施中に述べられている事項に制限さ
れるものではない。各実施例において、全ての量
とパーセンテージ（割合）は重量を基礎とし、ま
た温度は特に断りのない限り摂氏で示されるもの
とする。 実施例 １ 導電性成分として酸化第一錫と三酸化モリブデ
ンを含む抵抗器用インクを次の配合で調製した。

【表】 上記の配合において、ガラスフリツトは45％の
酸化バリウム、20％の酸化アルミニウムおよび35
％の三酸化硼素から成つている。ビヒクルは、テ
キサノール（Texanol）なる商品名のエステルア
ルコールに対するエチルセルローズの６重量パー
セント溶液である。 上記の粉末材料は有機ビヒクル中に入れて、初
めに手作業で混合し次いで３本のロールミルにか
けてこね合わせてスクリーン印刷に適した均一に
混合されたペーストにした。混合作業中の損失分
の補充用としておよび適切な流動性を得るために
更にビヒクルを追加した。 銅導電体用インクを前述の米国特許に開示され
た型のポースリン被覆鋼基板上へ施し加熱処理を
行なつた。次に、上記インクをこの基板上へ印刷
法で施し、10分間125度の温度で空気乾燥させ、
そしてベルト炉内において窒素雰囲気中で４から
６分間最高900度の温度で加熱処理した。どの例
でも抵抗値被膜の幅は15mm（60ミル）であつた。
抵抗器のシート抵抗と熱TCRの測定結果を表
の通りである。

【表】 これらの結果は、銅導電体インクの端子との適
合性があることを示している。種々の配合のシー
ト抵抗は、この発明のインクの配合を調整するこ
とによつて、それから形成される膜の抵抗値を十
分に制御し得ることを例証している。 実施例 ２ 酸化第一錫と、金属モリブデンと三酸化モリブ
デンの混合体とを含む抵抗器用インクを実施例１
の手順に従つて以下の配合で調製した。

【表】 上記の配合において、ガラスと有機ビヒクル
は実施例１におけるものと同じ組成である。ガラ
スは51.59％の酸化バリウム、12.58％の酸化カ
ルシウム、15.62％の三酸化硼素および20.21％の
二酸化シリコンから成つている。 上記インクを、実施例１の手順に従つて銅導電
被膜を含むポースリン被覆鋼板上へ施し加熱処理
した。このインクの幾つかのサンプルはまた銅導
電被膜を含む従来のアルミナ板上に同様の手順で
施し加熱処理した。これらのサンプルのシート抵
抗の測定結果は表の通りである。

【表】

【表】 表における結果も、このインクの配合を変え
ることによつて抵抗値が変化することを示してい
る。実験された両基板上におけるどの被膜も良好
な熱的安定性を示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回路板上に抵抗被膜を形成するのに適した抵
   抗器用インクであつて、 ａ 酸化第一錫と、三酸化モリブデンまたは三酸
   化モリブデンと金属モリブデンとの混合物、と
   から成る30乃至85重量パーセントの導電性成分
   と、 ｂ バリウム―アルムミニウム硼酸塩ガラスとバ
   リウム―カルシウム硼珪酸ガラスとから成る群
   から選ばれた10乃至65重量パーセントのガラス
   と、 ｃ ５乃至40重量パーセントの有機ビヒクルと、 から成る抵抗器用インク。