(57)【要約】【課題】  出力電力の温度特性のばらつきを低減できる抵抗体材料を有する厚膜抵抗基板を提供する。【解決手段】  アルミナ基板２の上に抵抗体材料３、４を形成することによって複数の抵抗を構成し、該複数の抵抗によって所定部位の電位を分圧して検出する厚膜回路基板において、複数の材料を混合することによって抵抗体材料３、４を形成し、これら抵抗体材料３、４を形成するために用いられている複数の材料すべてを共通させる。そして、複数の材料の混合比率を変えることで抵抗体材料３、４を形成する。このように、抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料を共通のものにすることにより、ＬＯＴ変動を小さくすることができ、抵抗体材料３、４の温度特性のバラツキを小さく安定させることが可能となる。【選択図】        図２
2006032776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（２）の上に複数の抵抗体材料（３、４）を形成することによって複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）を構成し、該複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）によって所定部位の電位を分圧して検出する厚膜回路基板において、
前記複数の抵抗体材料（３、４）は、複数の材料を混合することによって形成されており、前記複数の抵抗体材料（３、４）を形成するために用いられている前記複数の材料すべてが共通したものとされ、前記複数の材料の混合比率が変えられることで前記複数の抵抗体材料（３、４）が形成されていることを特徴とする厚膜回路基板。
【請求項２】
前記複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）において、その抵抗比が１０を超えることを特徴とする請求項１に記載の厚膜回路基板。
【請求項３】
前記複数の抵抗体材料（３、４）それぞれの両端には、前記複数の抵抗体材料（３、４）それぞれに電気的に接続された導体層（５ａ〜５ｃ）が形成されており、前記複数の抵抗体材料（３、４）それぞれの両端に形成された前記導体層（５ａ〜５ｃ）間の距離を前記複数の抵抗体材料（３、４）それぞれのＬ寸法と定義すると、前記複数の抵抗体材料（３、４）のＬ寸法は１．５ｍｍ以上となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の厚膜回路基板。
【請求項４】
前記複数の抵抗体材料（３、４）はＲｕＯ2系の材料で構成され、前記導体層（５ａ〜５ｃ）はＣｕを主成分とする材料で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の厚膜回路基板。
【請求項５】
前記複数の抵抗体材料（３、４）と該複数の抵抗体材料（３、４）それぞれの両端に形成された前記導体層（５ａ〜５ｃ）との接触部位において、前記複数の抵抗体材料（３、４）への前記導体層（５ａ〜５ｃ）内のＣｕの拡散量が該抵抗体材料におけるＲｕに対して１．３以下となっていることを特徴とする請求項４に記載の厚膜回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力電力の温度特性のばらつきを低減できる抵抗体材料を有する厚膜回路基板であって、特に、高電圧を抵抗体によって分圧して出力電圧とし、その出力電圧に基づいてアクチュエータを駆動するような電子制御装置における厚膜回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスチャージヘッドランプ用の電子制御装置や直噴インジェクターを制御する電子制御装置では、１００Ｖ−５００Ｖの高電圧を発生させ、アクチュエータを駆動している。このような高電圧を制御するために、アクチュエータに印加される高電圧を抵抗体で分圧し、その分圧された電圧をフィードバック制御することで、アクチュエータに印加される電圧が一定電圧となるように制御している。
【０００３】
例えば、図７は、ディスチャージヘッドランプの電子制御装置の一部を示したものである。この図に示されるように、ランプ１０１に交流電圧を印加するための４つのスイッチ素子１０２で構成されたＨブリッジ回路１０３に対して高電圧が印加されることになる。この高電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２によって分圧することでランプに印加される電圧（ランプ電圧）を制御ＩＣ１０４に入力すると共に、抵抗Ｒ３に印加される電圧を電子ＩＣ１０４に入力することでランプ１０１に流れる電流（ランプ電流）を検出し、ランプ１０１に供給される電力（ランプ電力）を一定とするフィードバック制御がなされる。
【０００４】
この図７で示されるディスチャージヘッドランプの電子制御装置では、抵抗体Ｒ１には２９７ｋ、抵抗体Ｒ２には３ｋが用いられ、５００Ｖのランプ電圧を１／１００（＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））の５Ｖとして、制御ＩＣにフィードバックし制御する。
【０００５】
このとき用いられる抵抗体Ｒ１、Ｒ２は、例えばアルミナ基板上に抵抗体材料を印刷・焼成して形成されるが、所望の抵抗値に応じて、抵抗体形状が小さくなるように、抵抗体材料を個々に選定し形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
例えば、抵抗体Ｒ１には２００ｋΩ／□、Ｒ２には２ｋΩ／□が用いられる。これら抵抗体Ｒ１、Ｒ２の抵抗体材料は、抵抗材料メーカが市販で準備する１ＭΩ／□、１００ｋΩ／□、１０ｋΩ／□、１ｋΩ／□、１００Ω／□、１０Ω／□の中から、使用する材料の前後の市販材料をブレンドして作成される。
【０００７】
例えば、２００ｋΩ／□の抵抗体Ｒ１を用意する場合、１ＭΩ／□と１００ｋΩ／□の市販材料をブレンドして２００ｋΩ／□とする。２ｋΩ／□の抵抗体Ｒ２を用意する場合、１０ｋΩ／□と１ｋΩ／□の市販材料をブレンドして２ｋΩ／□とする。
【特許文献１】特開２０００−３３２７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような構成においては、抵抗体の温度特性は、個々のシート抵抗材料によって異なり、また、ＬＯＴによって変化するため、出力電圧の温度特性が非常に悪くなる。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、出力電力の温度特性のばらつきを低減できる抵抗体材料を有する厚膜抵抗基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（２）の上に複数の抵抗体材料（３、４）を形成することによって複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）を構成し、該複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）によって所定部位の電位を分圧して検出する厚膜回路基板において、複数の抵抗体材料（３、４）は、複数の材料を混合することによって形成されており、複数の抵抗体材料（３、４）を形成するために用いられている複数の材料すべてが共通したものとされ、複数の材料の混合比率が変えられることで複数の抵抗体材料（３、４）が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
このように、複数の抵抗体材料（３、４）を形成するために用いる材料を共通のものにすることにより、ＬＯＴ変動を小さくすることができ、複数の抵抗体材料（３、４）の温度特性のバラツキを小さく安定させることが可能となる。
【００１２】
例えば、請求項２に示されるように、複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）において、その抵抗比が１０を超えるものに対して、請求項１に示す発明を適用すると特に有効である。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、複数の抵抗体材料（３、４）それぞれの両端には、複数の抵抗体材料（３、４）それぞれに電気的に接続された導体層（５ａ〜５ｃ）が形成されており、複数の抵抗体材料（３、４）それぞれの両端に形成された導体層（５ａ〜５ｃ）間の距離を複数の抵抗体材料（３、４）それぞれのＬ寸法と定義すると、複数の抵抗体材料（３、４）のＬ寸法は１．５ｍｍ以上となっていることを特徴としている。
【００１４】
このように、複数の抵抗体材料（３、４）のＬ寸法を１．５ｍｍ以上という長い値としている。このため、複数の抵抗体材料（３、４）の温度特性を決定する要因、具体的には複数の抵抗体材料（３、４）のうち導体層（５ａ〜５ｃ）と接続されるターミナル部分の特性の影響を小さくすることが可能となる。 これにより、各複数の抵抗体材料（３、４）のバラツキを小さくすることが可能となる。
【００１５】
例えば、このような複数の抵抗体材料（３、４）と導体層（５ａ〜５ｃ）としては、請求項４に示されるように、それぞれ、ＲｕＯ2系の材料とＣｕを主成分とする材料を用いることができる。
【００１６】
この場合、請求項５に示されるように、複数の抵抗体材料（３、４）と該複数の抵抗体材料（３、４）それぞれの両端に形成された導体層（５ａ〜５ｃ）との接触部位において、複数の抵抗体材料（３、４）への導体層（５ａ〜５ｃ）内のＣｕの拡散量が抵抗体のＲｕに対して１．３以下となるようにするのが好ましい。
【００１７】
このように、複数の抵抗体材料（３、４）へのＣｕの拡散量が少なくなるようにすれば、より複数の抵抗体材料（３、４）の温度特性が良好にすることができる。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用した厚膜回路基板の断面図を図１（ａ）に示すと共に、厚膜回路基板に形成される抵抗体材料のレイアウトを図１（ｂ）に示す。
【００２０】
厚膜回路基板１は、上記したディスチャージヘッドランプの電子制御装置に備えられるもので、図７に示される抵抗Ｒ１、Ｒ２が形成されるものである。
【００２１】
図１（ａ）に示されるように、厚膜回路基板１は、アルミナ基板２の上に形成された抵抗Ｒ１を構成する抵抗体材料３と抵抗Ｒ２を構成する抵抗体材料４と、これら抵抗体材料３、４の両端に電気的に接続された導体層５ａ〜５ｃと、これら抵抗体材料３、４および導体層５ａ〜５ｃの表面に形成された保護ガラス６とを有した構成となっている。
【００２２】
抵抗体材料３および抵抗体材料４は、導体層５ａ〜５ｃを介して直列接続されており、これら抵抗体材料３、４の間の電位がフィードバックされるようになっている。
【００２３】
抵抗体材料３および抵抗体材料４は、それぞれ、例えば、２０ｋΩ／□と２００ｋΩ／□のシート抵抗材料として構成されたもので、１ｋΩ／□の材料（Dupont製２１３０）と１ＭΩ／□の材料（Dupont製２１６０）という２種類の材料を混ぜ合わされて形成されている。
【００２４】
そして、抵抗体材料３は、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）系の材料で構成され、図１（ｂ）に示されるように、その長さ、つまり、それぞれの両端の各導体層５ａ〜５ｃ間の距離をＬ寸法、その幅をＷ寸法とすると、Ｌ寸法が１．５ｍｍ以上、Ｗ寸法が１．４ｍｍとされている。また、抵抗体材料４に関しても、抵抗体材料３と同様に、Ｌ寸法が１．５ｍｍ以上、Ｗ寸法が１．４ｍｍとされている。
【００２５】
続いて、本実施形態で示す厚膜回路基板の製造方法について、図２に示す厚膜回路基板の製造工程図を参照して説明する。
【００２６】
まず、図２（ａ）に示される工程では、１ｋΩ／□の材料（Dupont製２１３０）と１ＭΩ／□の材料（Dupont製２１６０）という２種類の材料を混ぜ合わせることによって、シート抵抗材料となる２０ｋΩ／□の材料を作製する。そして、所望のパターンのスクリーンマスクを用いてその２０ｋΩ／□の材料を印刷する工程とそれを乾燥させる工程（例えば１２０℃で５分間乾燥）とを繰り返す。
【００２７】
続いて、図２（ｂ）に示される工程では、抵抗体材料３と同様に、１ｋΩ／□の材料（Dupont製２１３０）と１ＭΩ／□の材料（Dupont製２１６０）という２種類の材料を混ぜ合わせることによって、シート抵抗材料となる２００ｋΩ／□の材料を作製する。このとき、抵抗体材料３の場合に対して、１ｋΩ／□の材料（Dupont製２１３０）と１ＭΩ／□の材料（Dupont製２１６０）の混合比率を変えている。
【００２８】
そして、所望のパターンのスクリーンマスクを用いてその２００ｋΩ／□の材料を印刷する工程とそれを乾燥させる工程（例えば１２０℃で５分間乾燥）とを繰り返す。その後、８５０℃のＡｉｒ雰囲気において焼成することで、アルミナ基板２の表面上に抵抗Ｒ１を構成する抵抗体材料３と抵抗Ｒ２を構成する抵抗体材料４とが形成される。
【００２９】
続いて、図２（ｃ）に示される工程では、所望のパターンのスクリーンマスクを用いて銅を主成分とする材料を印刷する工程とそれを乾燥させる工程とを繰り返したのち、６５０℃の窒素雰囲気において焼成することで、アルミナ基板２の表面上に抵抗Ｒ１を構成する抵抗体材料３を形成する。
【００３０】
次に、図２（ｄ）に示される工程では、ガラス材料を所望のパターンのスクリーンマスクを用いて印刷する工程およびそれを乾燥させる工程とを繰り返した後、６１０℃の窒素雰囲気において焼成することで保護ガラス６を形成する。
【００３１】
その後、図２（ｅ）に示される工程では、保護ガラス６の表面から各抵抗体材料３、４をレーザトリミングすることによって抵抗値調整を行う。これにより、抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ２の抵抗値が所定値に設定される。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、２種類の材料を用い、２種類の材料の混合比率を変えることによって、各抵抗体材料３、４を形成するようにしている。このように、２種類の材料のみによって抵抗体材料３、４を形成した場合と、従来のように、抵抗体材料３、４をそれぞれ別々の２種類ずつ、具体的には、抵抗体材料３を１００ｋΩ／□の材料（Dupont製２１５０）と１ＭΩ／□の材料（Dupont製２１６０）とによって形成し、抵抗体材料４を１ｋΩ／□の材料（Dupont製２１３０）と１０ｋΩ／□の材料（Dupont製２１４０）とによって形成した場合の温度特性のＬＯＴ変動について調べた。この結果を図３の図表に示す。
【００３３】
この図に示されるように、従来品に関しては、温度特性が各ＬＯＴごとに大きくばらついており、その標準偏差は５０となっている。これに対し、本実施形態に関しては、温度特性が各ＬＯＴごとに大きくばらついておらず、その標準偏差は３となっている。
【００３４】
このような違いは、各抵抗体材料３、４を共通する材料のみによって形成するか、それとも共通しない材料によって形成するかに依るものと考えられる。すなわち、抵抗体材料３、４を構成するための各種材料は、その材料そのものにもバラツキがあり、これら抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料数を増やせば増やすほどそのバラツキが大きくなる。そして、抵抗体材料３を形成するために用いる材料と抵抗体材料４を形成するために用いる材料とをそれぞれ別々の材料としていることから、抵抗体材料３を形成するために用いる材料のバラツキと抵抗体材料４を形成するために用いる材料のバラツキとが、異なったものとなる。
【００３５】
このため、本実施形態では、抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料数を共通する２種類とすることで、材料ごとのバラツキの影響が２種類の材料のバラツキのみに依存するものとしている。すなわち、抵抗体材料３を形成するために用いる材料のバラツキと抵抗体材料４を形成するために用いる材料のバラツキとが同じものとなるようにしている。
【００３６】
このように、各抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料数を２種類のみに限定すると共に、各抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料を共通のものにすることにより、ＬＯＴ変動を小さくすることができ、各抵抗体材料３、４の温度特性のバラツキを小さく安定させることが可能となる。
【００３７】
また、抵抗体材料３、４の抵抗値は、抵抗体材料３、４と導体層５ａ〜５ｃが重なる部分において導体層５ａ〜５ｃに含まれる成分が抵抗体材料３、４中に拡散するためにばらつく。抵抗体材料３、４の温度特性は、抵抗体材料３、４自体の特性と導体層５ａ〜５ｃからの影響を受けるターミナル部分の特性とによって決まる。
【００３８】
図４は、１ｋΩ／□の材料（Dupont製２１３０）と１ＭΩ／□の材料（Dupont製２１６０）という２種類の材料を混ぜ合わせることによって、シート抵抗材料となる２０ｋΩ／□の材料を作製し、抵抗体材料３、４におけるＬ寸法と温度特性との関係を調べた結果を示した図である。
【００３９】
この図に示されるように、抵抗体材料３、４の温度特性のバラツキは、抵抗体材料３、４のＬ寸法が大きいほど小さくなり、Ｌ寸法が１．５ｍｍ以上になると温度特性が安定することが確認された。このため、抵抗体材料３、４のＬ寸法を１．５ｍｍ以上に設定するのが望ましい。
【００４０】
さらに、実験により、導体層５ａ〜５ｃを構成する銅の抵抗体材料３、４への拡散が大きいほど、抵抗体材料３、４の温度特性が悪くなることが確認された。例えば、抵抗体材料３、４を構成するＲｕＯ2またはＰｂaＲｕbＯcによって構成されたものである場合、これらと導体層５ａ〜５ｃを構成するＣｕまたはその化合物とが反応し、導体層５ａ〜５ｃとのコンタクト部が変化して抵抗体材料３、４の温度特性が劣化するのである。
【００４１】
（化１）
ＰｂaＲｕbＯc  ＋  ＣｕdＭe  →  ＣｕxＲｕyＯz  ＋  ＰｂfＭg
図５は、抵抗体材料３、４の構造を示す模式図である。この図に示されるように、抵抗体材料３、４は、基本的には、ガラス成分中にＲｕＯ2からなる層とＲｕＯ2とガラスとの反応層とが連結された構造となる。しかしながら、導体層５ａ〜５ｃを構成する銅が抵抗体材料３、４へ拡散すると、銅（Ｃｕ）とルテニウム（Ｒｕ）の化合物が形成されるためにこの構造が変化し、抵抗体材料３、４の温度特性を劣化させるのである。
【００４２】
実験により、導体層５ａ〜５ｃを構成する銅が抵抗体材料３、４へ拡散したときの様子を元素分析によって調べたところ、導体層近傍の抵抗体の構成が、抵抗体材料であるＲｕに対して、Ｃｕが３．５の場合、抵抗体材料３、４の温度特性の劣化が大きかった。また、Ｒｕに対してＣｕが１．３、更に０．６と小さくなるにつれて、抵抗体材料３、４の温度特性が良好になる。このことから、Ｒｕに対してＣｕが１．３以下となるようにするのが好ましいといえる。
【００４３】
図６は、上記のように、抵抗体材料３、４への銅またはその酸化物の拡散に応じた、温度特性のＬＯＴ変動を調べた結果を示したものである。
【００４４】
この図に示されるように、抵抗体材料３、４への銅またはその酸化物の拡散がＲｕの比に対して３．５のものの場合、ＬＯＴごとに大きくばらついており、その標準偏差は７８となっている。これに対し、抵抗体材料３、４への銅またはその酸化物の拡散がＲｕ比１．３、０．６のものの場合、ＬＯＴごとに大きくばらついておらず、その標準偏差は７、３となっている。
【００４５】
このように、抵抗体材料３、４への銅またはその酸化物の拡散が少なくなるほど、抵抗体材料３、４の温度特性を良好なものとすることが可能となる。実験によれば、抵抗体材料３、４への銅またはその酸化物の拡散がＲｕ比１．３以下とすれば、抵抗体材料３、４の温度特性が良好になることが確認されており、Ｒｕ比０．６以下とすれば、より抵抗体材料３、４の温度特性が良好になる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態では、抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料数を共通する２種類とすることで、材料ごとのバラツキの影響が２種類の材料のバラツキのみに依存するものとしている。さらに、抵抗体材料３を形成するために用いる材料のバラツキと抵抗体材料４を形成するために用いる材料のバラツキとが同じものとなるようにしている。
【００４７】
このように、各抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料数を２種類のみに限定すると共に、各抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料を共通のものにすることにより、ＬＯＴ変動を小さくすることができ、各抵抗体材料３、４の温度特性のバラツキを小さく安定させることが可能となる。
【００４８】
そして、本実施形態では、抵抗体材料３、４のＬ寸法を１．５ｍｍ以上という長い値としている。このため、抵抗体材料３、４の温度特性を決定する要因、具体的には抵抗体材料３、４のうち導体層５ａ〜５ｃと接続されるターミナル部分の特性の影響を小さくすることが可能となる。 これにより、各抵抗体材料３、４のバラツキを小さくすることが可能となる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、抵抗体材料３、４への銅またはその酸化物の拡散が少なくなるように、例えば、焼成温度を６５０±１０℃にコントロールし、Ｒｕ比に対してＣｕの拡散量が１．３以下となるようにしている。このため、より抵抗体材料３、４の温度特性が良好にすることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料を１ｋΩ／□の材料（Dupont製２１３０）と１ＭΩ／□の材料（Dupont製２１６０）という２種類としている。つまり、一方の材料の抵抗値に対して、他方の材料の抵抗値が１０００倍のものを用いている。この材料の抵抗値の比率は、１００倍を超えることが望ましく、より好ましくは１０００倍以上となるのが好ましい。
【００５１】
このように、２種類の材料の抵抗値の比率が大きくなるほど、抵抗Ｒ１、Ｒ２によって高電圧を１／２０以下に分圧するような分圧回路における抵抗体材料３、４のシート抵抗を容易に形成することができ、かつ、複数のシート抵抗の温度特性差を小さくすることができる。
【００５２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料を２種類としたが、２種類以上としても構わない。要は、抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料として共通の材料を用いれば良い。ただし、抵抗体材料３、４を形成するために用いる材料を２種類以上としてお、そのうちの少なくとも２つの材料の抵抗値の比率が１００倍を超えていることが望ましく、より好ましくは１０００倍以上となるのが好ましい。
【００５３】
これにより、抵抗Ｒ１、Ｒ２によって高電圧を１／２０以下に分圧するような分圧回路における抵抗体材料３、４のシート抵抗を容易に形成することができ、かつ、複数のシート抵抗の温度特性差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態を適用した厚膜回路基板を示す図であって、（ａ）は厚膜回路基板の断面図、（ｂ）は厚膜回路基板に備えられる抵抗体材料のレイアウト図である。
【図２】図１に示す圧膜回路基板の製造工程図である。
【図３】抵抗体材料のＬＯＴ変動について調べた結果を示す図表である。
【図４】抵抗体材料におけるＬ寸法と温度特性との関係を調べた結果を示した図である。
【図５】抵抗体材料の構造を示す模式図である。
【図６】抵抗体材料への銅またはその酸化物の拡散がＲｕの比に対して０．６、１．３、３．５のものに関して、ＬＯＴ変動を調べた結果を示した図表である。
【図７】ディスチャージヘッドランプの電子制御装置の一部を示した回路図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…厚膜回路基板、２…アルミナ基板、３、４…抵抗体材料、
５ａ〜５ｃ…導体層、６…保護ガラス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006032776.tif 000009