(57)【要約】【課題】鉛を含有しないガラス粉末を含む厚膜誘電体ペーストを５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成する場合であっても、良好な厚膜誘電体を形成することができる厚膜誘電体ペーストを提供する。【解決手段】鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させてなり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して被膜を形成する厚膜誘電体ペーストであって、前記樹脂は、厚膜誘電体ペーストの総重量に対して、８〜２０重量％のポリαメチルスチレンと０．１〜１重量％のアクリルとからなることを特徴とする。これにより、焼成して形成された厚膜誘電体を緻密な膜として形成することができる。また、前記厚膜誘電体ペースト中の鉄の含有量は３００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。これにより、焼成して形成された厚膜誘電体の変色を抑制することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させてなり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して被膜を形成する厚膜誘電体ペーストであって、
前記樹脂は、ポリαメチルスチレンとアクリルとからなることを特徴とする厚膜誘電体ペースト。
【請求項２】
前記ポリαメチルスチレンは、前記厚膜誘電体ペーストの総重量に対して８〜２０重量％であって、
前記アクリルは、前記厚膜誘電体ペーストの総重量に対して０．１〜１重量％であることを特徴とする請求項１記載の厚膜誘電体ペースト。
【請求項３】
鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させてなり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して被膜を形成する厚膜誘電体ペーストであって、
前記厚膜誘電体ペースト中の鉄の含有量は３００ｐｐｍ以下であることを特徴とする厚膜誘電体ペースト。
【請求項４】
鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させてなり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して被膜を形成する厚膜誘電体ペーストであって、
前記ガラス粉末は、該ガラス粉末の総重量に対して、３〜７重量％の酸化バナジウムと、１０〜２０重量％の酸化ホウ素と、３〜７重量％の酸化クロムとを含有することを特徴とする厚膜誘電体ペースト。
【請求項５】
セラミック基板上に配置され厚膜導電体ペーストを焼成して形成された厚膜導電体と、該厚膜導電体を被覆して厚膜誘電体ペーストを焼成して形成された厚膜誘電体とからなる厚膜回路基板において、
前記厚膜誘電体ペーストは、鉛を含有しないガラス粉末と、ポリαメチルスチレンとアクリルとからなる樹脂と、を有機溶剤に分散させ、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して前記厚膜誘電体を形成することを特徴とする厚膜回路基板。
【請求項６】
セラミック基板上に配置され厚膜導電体ペーストを焼成して形成された厚膜導電体と、該厚膜導電体を被覆して厚膜誘電体ペーストを焼成して形成された厚膜誘電体とからなる厚膜回路基板において、
前記厚膜誘電体ペーストは、鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させると共に、鉄の含有量は３００ｐｐｍ以下であり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して前記厚膜誘電体を形成することを特徴とする厚膜回路基板。
【請求項７】
セラミック基板上に配置され厚膜導電体ペーストを焼成して形成された厚膜導電体と、該厚膜導電体を被覆して厚膜誘電体ペーストを焼成して形成された厚膜誘電体とからなる厚膜回路基板において、
前記厚膜誘電体ペーストは、３〜７重量％の酸化バナジウムと１０〜２０重量％の酸化ホウ素と３〜７重量％の酸化クロムとを含有する鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させてなり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して前記厚膜誘電体を形成することを特徴とする厚膜回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚膜誘電体ペースト及び厚膜回路基板に関するものである。特に、窒素雰囲気にて焼成可能な厚膜誘電体ペースト及びその厚膜誘電体ペーストを使用した厚膜回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッドＩＣ等に使用される厚膜回路基板は、銀系の厚膜導電体を使用したものと、銅系の厚膜導電体を使用したものとがある。銀系の厚膜電導体は、銀系の厚膜導電体ペーストをセラミック基板上に印刷し乾燥させた後に、大気雰囲気にて焼成して形成される。また、銅系の厚膜導電体は、銅系の厚膜導電体ペーストをセラミック基板上に印刷し乾燥させた後に、窒素雰囲気にて焼成して形成される。
【０００３】
銅系の厚膜導電体は、銀系の厚膜導電体に比べて、耐はんだ耐久性、耐硫黄性、耐マイグレーション性等の耐環境性に優れている。そのため、車載用製品等の高信頼性が必要な製品に主に使用されている。
【０００４】
この銅系の厚膜導電体を使用した厚膜回路基板の製造方法は、以下のように行われる。まず、銅導体ペースト及び抵抗体ペーストをセラミック基板上に印刷し乾燥させてパターンニングする。その後、６００〜９００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成することにより厚膜銅導体及び厚膜抵抗体を形成する。続いて、形成された厚膜銅導体及び厚膜抵抗体を被覆するように厚膜誘電体ペーストを印刷し乾燥させてパターンニングする。その後、厚膜銅導体等の焼成温度より低い温度範囲である５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成することにより厚膜誘電体を形成する。なお、厚膜誘電体は、厚膜銅導体及び厚膜抵抗体の被膜を形成するものである。
【０００５】
そして、この厚膜誘電体ペーストは、一般に、鉛を含有するガラス粉末とエチルセルロースを含む樹脂とを有機溶剤に分散させたものが使用されていた。なお、鉛を含有するガラス粉末を使用することにより、一般にガラス粉末の軟化点を低下させることが容易となる。そのため、上述のように厚膜誘電体ペーストの焼成温度が５００〜７００℃と比較的低い場合には、容易に厚膜誘電体ペーストを焼成させるために、厚膜誘電体ペーストに使用されるガラス粉末は鉛を含有するものとしていた。
【０００６】
しかし、近年、環境に対する配慮から鉛を含有しない材料が注目されており、厚膜誘電体ペーストにおいても鉛を含有しないガラス粉末を適用することが望まれるようになってきた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２７６９４６号公報
【特許文献２】
特開昭６１−２２０２０４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、銅系の厚膜導電体を使用した厚膜回路基板に用いられる厚膜誘電体ペーストとして、鉛を含有しないガラスを使用すると、以下の問題が生ずる。この問題は、５００〜７００℃の比較的低い温度範囲の窒素雰囲気にて厚膜誘電体ペーストが焼成されることにより生ずるものである。
【０００９】
第１に、焼成して形成された厚膜誘電体が緻密な膜として形成できない。このことは、厚膜銅導体及び厚膜抵抗体を保護するという厚膜誘電体の目的を達成できない。さらに、厚膜銅導体や厚膜抵抗体が露出することにより、これらが酸化したり、抵抗値が変動したりする。
【００１０】
第２に、焼成して形成された厚膜誘電体が茶色又は褐色に変色する。厚膜誘電体が変色した厚膜回路基板は、仮に厚膜回路基板として品質的に問題ない場合であっても、自動外観検査装置により不良と判断されることになる。
【００１１】
なお、７００℃以上の高温の窒素雰囲気にて鉛を含有しないガラスを含む厚膜誘電体ペーストを焼成する場合には、上記の問題は生じない。
【００１２】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成される場合で、鉛を含有しないガラス粉末を含む厚膜誘電体ペーストあっても、良好な厚膜誘電体を形成することができる厚膜誘電体ペーストを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明者は、まず、良好な厚膜誘電体を形成できない問題点の一つである緻密な膜を形成できない点について検討した。検討の結果、厚膜誘電体ペーストの印刷特性を確保するために用いられているエチルセルロースを含む樹脂の熱分解が不完全であることが原因であると分かった。樹脂の熱分解が不完全であることにより、ガラス粉末が軟化する際においても厚膜誘電体ペースト中に樹脂が残存し、ガラス粉末同士の緻密化形成を阻害する。その結果、形成された厚膜誘電体は緻密化が不十分となる。また、特開昭６１−２２０２０４号公報に開示されているように、樹脂としてポリαメチルスチレンのみを使用した場合には、熱分解性は良好であるが、良好な印刷特性を得ることができない。また、樹脂としてアクリルのみを使用した場合には、熱分解性は良好であるが、緻密化が不十分となる。ここで、印刷特性とは、印刷乾燥してパターンニングした厚膜誘電体ペーストの欠落の有無及びだれ広がり量から評価できる。なお、印刷特性が良好な状態とは、欠落が無い場合で、かつ、だれ広がり量が所定値より少ない場合である。
【００１４】
そこで、本発明の厚膜誘電体ペーストは、鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させてなり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して被膜を形成する厚膜誘電体ペーストであって、前記樹脂は、ポリαメチルスチレンとアクリルとからなることを特徴とする。
【００１５】
つまり、樹脂として、従来使用していたエチルセルロースに代えて、ポリαメチルスチレンとアクリルとを使用することにより、熱分解性が向上したものとなる。これにより、ガラス粉末の軟化の際において、樹脂の熱分解が完全なものとなるため、緻密な膜を形成することができる。そして、緻密な厚膜誘電体を形成することができることにより、厚膜銅導体及び厚膜抵抗体を保護するという厚膜誘電体の目的を達成することができる。さらに、厚膜銅導体や厚膜抵抗体を露出させないようにできるため、これらを酸化させることもなく、抵抗値を変動ささせることもない。
【００１６】
また、ポリαメチルスチレンのみを使用した場合やアクリルのみを使用した場合には、上述したように、印刷特性が低下するか、若しくは緻密化形成を阻害する。そこで、ポリαメチルスチレンとアクリルとを混合したものを使用することにより、良好な印刷特性を得ることができると共に、緻密な膜を形成することができる。
【００１７】
次に、本発明者は、良好な厚膜誘電体を形成できない問題点の一つである厚膜誘電体が茶色又は褐色に変色する点について検討した。検討の結果、厚膜誘電体ペーストに含有する鉄が原因であると分かった。厚膜誘電体ペーストに含有する鉄は、厚膜誘電体ペーストを製造する際に製造装置から混入したものである。
【００１８】
そこで、本発明の厚膜誘電体ペーストは、鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させてなり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して被膜を形成する厚膜誘電体ペーストであって、前記厚膜誘電体ペースト中の鉄の含有量は３００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
これにより、厚膜誘電体の変色を抑制することができる。従って、自動外観検査装置による厚膜回路基板の外観検査において、厚膜誘電体の変色により不良となる問題を解消することができる。すなわち、自動外観検査装置により適切に厚膜回路基板の品質を検査することができる。
【００２０】
以上より、鉛を含有しないガラス粉末を使用することにより生じていた二つの問題を解消することができる。すなわち、鉛を含有しないガラス粉末を使用することができるので、環境保護に対応した厚膜誘電体を提供することができる。
【００２１】
また、本発明の厚膜誘電体ペーストは、鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させてなり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して被膜を形成する厚膜誘電体ペーストであって、前記ガラス粉末は、該ガラス粉末の総重量に対して、３〜７重量％の酸化バナジウムと、１０〜２０重量％の酸化ホウ素と、３〜７重量％の酸化クロムとを含有することを特徴とする。
【００２２】
これにより、窒素雰囲気にて焼成した厚膜誘電体の熱膨張率は、約５〜７ｐｐｍ／℃となる。ここで、厚膜回路基板のアルミナ系のセラミック基板の熱膨張率は、約７ｐｐｍ／℃である。すなわち、厚膜誘電体の熱膨張率とセラミック基板の熱膨張率がほぼ一致する。その結果、耐熱衝撃性に優れた厚膜回路基板を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の厚膜回路基板は、上述の厚膜誘電体ペーストを使用したものである。これにより、上述と同様の効果を奏する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００２５】
（厚膜誘電体ペースト）
本発明の厚膜誘電体ペーストは、まず、鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させてなり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して被膜を形成する厚膜誘電体ペーストであって、樹脂は、ポリαメチルスチレンとアクリルとからなる。
【００２６】
鉛を含有しないガラス粉末は、例えば、亜鉛及びホウ素を主成分とするもの等がある。鉛を使用しないガラス粉末であるため、環境保全に適している。そして、このガラス粉末の軟化点は、焼成温度より低い温度のものを使用する。例えば、厚膜誘電体ペーストの焼成温度を６００℃とした場合には、ガラス粉末の軟化点は６００℃より低いものを使用する。一般には、ガラス粉末の軟化点は、焼成温度より約３０℃以上低いものを使用する。なお、このガラス粉末は、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成することにより、誘電体として必要な緻密性及び抵抗値安定性等の特性を得ることができるものであればよい。このとこを満たすものであれば、鉛を含有しないガラス粉末の組成、添加量、粉砕粒子径等は適宜変更可能である。例えば、ガラス粉末の含有率は、６０〜８０重量％である。
【００２７】
そして、焼成温度は、５００〜７００℃の温度範囲としているが、これは、厚膜銅導体及び厚膜抵抗体の抵抗値変化を抑制するためである。例えば、銅導体ペースト及び抵抗体ペーストの焼成温度が６００〜９００℃の場合、この温度と同等以上の温度にて誘電体ペーストを焼成するとこれらの抵抗値変化が大きくなる。従って、銅導体ペースト及び抵抗体ペーストの焼成温度が６００〜９００℃の場合にも、この厚膜誘電体ペーストを使用することができる。さらに、上述のとおり、焼成温度はガラス粉末の軟化点より高い温度である。これは、ガラス粉末を確実に焼結させるためである。つまり、ガラス粉末の軟化点及び銅導体ペースト等の焼成温度に応じて、厚膜誘電体ペーストの焼成温度は、５００〜７００℃の温度範囲内で適宜変更可能である。
【００２８】
また、樹脂は、厚膜誘電体ペーストの印刷特性を確保するための用いるものである。つまり、適切な印刷特性を有する厚膜誘電体ペーストであれば、厚膜誘電体ペーストのセラミック基板上への印刷を所望のパターンにパターンニングすることができる。これは、適切な印刷特性を有する厚膜誘電体ペーストは、印刷したペースト膜の欠落がなく、さらに、だれ広がりを抑えることができるためである。
【００２９】
そして、誘電体ペーストに有機溶剤を混入しているが、有機溶剤は、固体のガラス粉末及び樹脂を液状にするために用いている。この有機溶剤は、例えば、酢酸２−（２−エトキシエトキシ）エチルやテルピネオール等を使用する。
【００３０】
そして、この樹脂は、ポリαメチルスチレンとアクリルとのみからなるようにするとよい。さらに、ポリαメチルスチレンは、厚膜誘電体ペーストの総重量に対して８〜２０重量％とするとよい。そして、アクリルは、厚膜誘電体ペーストの総重量に対して０．１〜１重量％とするとよい。好ましくは、厚膜誘電体ペーストの総重量に対して、ポリαメチルスチレンを８〜１５重量％とし、アクリルを０．１〜０．７重量％とするとよい。これにより、適切な印刷特性を得ることができる。さらに、焼成後の厚膜誘電体が緻密な膜として得ることができる。従って、厚膜銅導体及び厚膜抵抗体を確実に保護することができる。
【００３１】
また、厚膜誘電体ペースト中の鉄の含有量は３００ｐｐｍ以下であるとよい。これにより、確実に厚膜誘電体の変色を抑制することができる。より好ましくは、鉄の含有量は２００ｐｐｍ以下である。より確実に厚膜誘電体の変色を抑制することができる。なお、最も好ましくは、鉄の含有量は０ｐｐｍである。
【００３２】
また、誘電体ペーストに含有するガラス粉末は、ガラス粉末の総重量に対して、３〜７重量％の酸化バナジウムと、１０〜２０重量％の酸化ホウ素と、３〜７重量％の酸化クロムとを含有するとよい。より好ましくは、４〜６重量％の酸化バナジウムと、１２〜１８重量％の酸化ホウ素と、４〜７重量％の酸化クロムとを含有するとよい。この他に、ガラス粉末には、亜鉛や珪素等を含有させてもよい。これらの含有物、その組成、添加量、粉砕粒子径等は、適宜変更可能である。
【００３３】
（厚膜回路基板）
本発明の厚膜回路基板は、上述した厚膜誘電体ペーストを使用している。すなわち、セラミック基板上に配置され厚膜導電体ペーストを焼成して形成された厚膜導電体と、該厚膜導電体を被覆して厚膜誘電体ペーストを焼成して形成された厚膜誘電体とからなる厚膜回路基板において、前記厚膜誘電体ペーストは、鉛を含有しないガラス粉末と、ポリαメチルスチレンとアクリルとからなる樹脂と、を有機溶剤に分散させ、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して前記厚膜誘電体を形成する。
【００３４】
また、前記厚膜誘電体ペーストは、鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させると共に、鉄の含有量は３００ｐｐｍ以下であり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して前記厚膜誘電体を形成するようにしてもよい。
【００３５】
また、前記厚膜誘電体ペーストは、３〜７重量％の酸化バナジウムと１０〜２０重量％の酸化ホウ素と３〜７重量％の酸化クロムとを含有する鉛を含有しないガラス粉末と樹脂とを有機溶剤に分散させてなり、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成して前記厚膜誘電体を形成するようにしてもよい。
【００３６】
ここで、厚膜導電体は、例えば、厚膜銅導体及び／又は厚膜抵抗体である。厚膜銅導体は、セラミック基板上に印刷し乾燥された銅導体ペースト（厚膜導電体ペースト）を焼成して形成されるものである。この厚膜銅導体は回路の配線を構成する。なお、銅導体ペーストは、銅を主成分とするペーストである。また、厚膜抵抗体は、セラミック基板上に印刷し乾燥した抵抗体ペースト（厚膜導電体ペースト）を焼成して形成されるものである。抵抗体ペーストは、抵抗値により成分は異なるが、例えば、抵抗値が１ｍΩ〜１Ω／□である厚膜低抵抗体には、銅ニッケルを主成分とするペースト等が使用される。このようにして、厚膜銅導体と厚膜抵抗体とにより、セラミック基板上に回路が形成される。また、他の電子部品等を搭載し、電気的に接続して回路を形成することも可能である。
【００３７】
そして、厚膜銅導体及び／又は厚膜抵抗体は、窒素雰囲気にて焼成される。厚膜銅導体等は、銅を含むため、仮に大気雰囲気にて焼成すると酸化することになる。そこで、銅を酸化させないように、厚膜銅導体等を窒素雰囲気にて焼成している。また、焼成温度は、例えば、６００〜９００℃の温度範囲である。すなわち、厚膜銅導体及び／又は厚膜抵抗体は、６００〜９００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成することにより良好な特性が得られるものであればよい。なお、この温度範囲は、比較的に低温の温度範囲である。このように低温の温度範囲にて焼成することで、例えば、厚膜高抵抗体として、安価なルテニウム系抵抗体を使用することができる等の効果を奏する。このルテニウム系抵抗体は、大気雰囲気にて焼成するものである。
【００３８】
そして、セラミック基板上にパターンニングされた厚膜導電体を被覆するように厚膜誘電体を配設する。この厚膜誘電体は、上述した厚膜誘電体ペーストを窒素雰囲気にて５００〜７００℃の温度範囲にて焼成して形成される。このように、厚膜誘電体は、厚膜導電体を保護する目的を達成する。
【００３９】
【実施例】
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【００４０】
（第１実施例）
第１実施例における厚膜回路基板は、図１に示すように、セラミック基板１上に厚膜銅導体２と厚膜抵抗体３と厚膜誘電体４が配設されている。すなわち、厚膜導電体２と厚膜抵抗体３と電子部品（図示せず）とにより回路が形成されている。そして、厚膜銅導体２及び厚膜抵抗体３を保護するために、厚膜誘電体４が被覆している。ここで、厚膜銅導体２は、銅導体ペーストを焼成することにより形成される。厚膜抵抗体３は、抵抗体ペーストを焼成することにより形成される。厚膜誘電体４は、厚膜誘電体ペーストを焼成することにより形成される。
【００４１】
銅導体ペーストには、平均粒子径約１μｍの銅粉末を１００重量部、平均粒子径約２μｍのホウケイ酸鉛ガラスを５重量部、エチルセルロースを３重量部に、テルピネオールを適当量点火して３本ロールミルにより混練したものを用いている。。抵抗体ペーストには、市販の銅系厚膜回路基板用抵抗体を用いている。なお、この抵抗体ペーストは、１０ｍΩ〜１Ω／□の低抵抗体ペーストである。
【００４２】
厚膜誘電体ペーストには、ガラス粉末を７５重量％、ポリαスチレン樹脂を１２．５重量％、アクリル樹脂を１．０重量％、残部を有機溶剤として酢酸２−（２−エトキシエトキシ）エチルを加えて、３本ロールミルで混練したものを用いている。ガラス粉末は、亜鉛及びホウ素を主成分として鉛を含有しないもので、軟化点が５６０℃で、平均粒子径約２μｍに粉砕したものである。
【００４３】
なお、セラミック基板は、アルミナ系の基板である。
【００４４】
次に、上述の各ペーストを使用した厚膜回路基板の製造方法を図２のフローチャートを参照して説明する。
【００４５】
まず、上述の銅導体ペーストをスクリーン印刷法によりセラミック基板１上に所定のパターンに印刷し、乾燥する（ステップＳ１）。続いて、印刷乾燥された銅導体ペーストを約９００℃の温度の窒素雰囲気にて所定時間焼成する（ステップＳ２）。このように銅導体ペーストを焼成することにより厚膜銅導体２が成形される。
【００４６】
続いて、上述した抵抗体ペーストをスクリーン印刷法によりセラミック基板１上に所定のパターンに印刷し、乾燥する（ステップＳ３）。続いて、印刷乾燥された抵抗体ペーストを約９００℃の温度の窒素雰囲気にて所定時間焼成する（ステップＳ４）。このように抵抗体ペーストを焼成することにより厚膜抵抗体３が成形される。以上のようにして、厚膜銅導体２と厚膜抵抗体３とにより所定の配線回路が形成される。
【００４７】
続いて、上述した誘電体ペーストをスクリーン印刷法によりセラミック基板１上に所定のパターンに印刷し、乾燥する（ステップＳ５）。この誘電体ペーストは、厚膜銅導体２及び厚膜抵抗体３を被覆するようにパターンニングする。続いて、印刷乾燥された誘電体ペーストを約６００℃の温度の窒素雰囲気にて所定時間焼成する（ステップＳ６）。このように誘電体ペーストを焼成することにより厚膜誘電体４が成形される。この厚膜誘電体４は、厚膜銅導体２と厚膜抵抗体３とを保護する被膜となる。なお、誘電体ペーストは、５００〜７００℃の温度範囲であれば、誘電体ペーストの組成に応じて適宜変更可能であることは、上述したとおりである。
【００４８】
このように、セラミック基板１上に、厚膜銅導体２、厚膜抵抗体３及び厚膜誘電体４が配設されて厚膜回路基板を形成する。
【００４９】
なお、厚膜抵抗体３及び厚膜誘電体４を窒素雰囲気にて焼成しているが、これは、先に形成された厚膜銅導体２の酸化を防止するためである。さらに、厚膜誘電体ペーストの焼成温度を５００〜７００℃の温度範囲としているのは、厚膜銅導体及び厚膜抵抗体の抵抗値変化を抑制するためである。
【００５０】
次に、上述の厚膜誘電体ペーストを使用した場合に適切な印刷特性を得ることができると共に、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成した場合に、良好な緻密化を得ることができる理由について説明する。ここで、これらに影響するのは、誘電体ペーストに含まれる樹脂の成分である。そこで、樹脂の成分を種々変更させた場合における印刷特性及び緻密化についての実験を行った。
【００５１】
すなわち、厚膜誘電体ペーストは、ガラス粉末を７５重量％に、樹脂と、有機溶剤として酢酸２−（２−エトキシエトキシ）エチルとを加えて、３本ロールミルで混練したものを用いている。なお、ガラス粉末は、亜鉛及びホウ素を主成分として鉛を含有しないもので、軟化点が５６０℃で、平均粒子径約２μｍに粉砕したものである。なお、本実験においては、厚膜誘電体ペーストを約６００℃の温度の窒素雰囲気にて焼成して厚膜誘電体を形成した場合としている。
【００５２】
この実験結果を図３に示す。図３に示すように、厚膜誘電体ペーストに含有させる樹脂を、例１〜１９の樹脂組成と添加量としている。そして、それぞれの場合における厚膜誘電体ペーストの印刷特性と緻密化について評価している。なお、印刷特性としては、欠落の有無及びだれ広がり量を評価している。緻密化については、焼成した後の厚膜誘電体を電子顕微鏡にて表面を観察し、一定面積の厚膜誘電体表面に残存する１０μｍ以下のボイドの数量にて評価している。
【００５３】
まず、例１〜３は、樹脂としてエチルセルロースのみを用い、添加量を１．０〜１０．０重量％に変化させた場合について示す。エチルセルロースは、一般的に従来から厚膜ペーストに使用されているものである。この例１〜３の場合における結果は、いずれも印刷特性は良好であるが、緻密化が不十分である。これは、窒素雰囲気にて熱分解性が不十分であるために、ガラス粉末が軟化する際に樹脂が残存し、ガラス粉末同士の緻密化を阻害することによる。
【００５４】
例４〜６は、樹脂としてポリスチレンのみを用い、添加量を８．０〜１５．０重量％に変化させた場合について示す。一般的に、スチレン樹脂は、窒素雰囲気における熱分解性が良好なものであると言われている。しかし、例４〜６の場合のいずれも、エチルセルロースを用いた場合と同様に、緻密化が不十分である。さらに、ポリスチレンを用いた場合には、印刷特性も不十分となる。
【００５５】
例７〜９は、樹脂としてポリαメチルスチレンのみを用い、添加量を８．０〜１５．０重量％に変化させた場合について示す。例７〜９の場合のいずれも、印刷特性は不十分であるが、緻密化は良好となる結果を得た。これは、ポリαメチルスチレンは、熱分解性が良好であることによるものである。しかし、スチレン樹脂のみでは、良好な印刷特性を得ることができない。
【００５６】
例１０〜１２は、樹脂としてアクリルのみを用い、添加量を１．０〜１０．０重量％に変化させた場合について示す。一般的に、アクリル樹脂は、窒素雰囲気における熱分解性が良好なものであると言われている。しかし、例１０及び例１１の場合は、印刷特性は良好であるが、緻密化が不十分となる。さらに、例１２の場合は、印刷特性のうちの欠落が不良となる上、緻密化が不十分となる。
【００５７】
次に、例１３〜１９に、ポリαメチルスチレンを主成分として、エチルセルロース又はアクリルを適当量添加した場合について示す。まず、例１３〜１４は、ポリαメチルスチレンの添加量を１２．５重量％とし、エチルセルロースの添加量を０．１〜１．０とした場合である。この結果は、いずれも緻密化が不十分となる。すなわち、エチルセルロースの添加量が少量である場合でも緻密化を阻害することになる。
【００５８】
例１５〜１９は、ポリαメチルスチレンの添加量を１２．５重量％とし、アクリルを０．０５〜２．０重量％に変化させた場合である。この結果より、アクリルの添加量が０．０５重量％の場合には、緻密化は良好であるが、良好な印刷特性を得ることができない。また、アクリルの添加量が２．０重量％の場合には、印刷特性が良好となるが、緻密化が不十分となる。なお、アクリルの添加量が０．１〜１．０重量％の場合は、良好な印刷特性及び緻密化となる結果を得ることができた。
【００５９】
つまり、厚膜誘電体ペーストは、樹脂として、エチルセルロースのみを用いた場合、スチレンのみを用いた場合、及びアクリルのみを用いた場合には、印刷特性若しくは緻密化形成が不十分となる。しかし、厚膜誘電体ペーストは、ガラス粉末を７５重量％とする場合に、樹脂として１２．５重量％のポリαメチルスチレンと０．１〜１．０重量％のアクリルを添加することにより、良好な印刷特性及び緻密化を得ることができる。
【００６０】
（第２実施例）
第２実施例における厚膜回路基板について説明する。第２実施例における厚膜回路基板は、第１実施例における厚膜回路基板に対して厚膜誘電体ペーストの組成のみが異なる。そこで、第１実施例における厚膜回路基板と異なる点以外の説明は省略する。
【００６１】
厚膜誘電体ペーストは、第１実施例における厚膜誘電体ペーストの主要な成分は同一である。すなわち、厚膜誘電体ペーストには、ガラス粉末を７５重量％、ポリαスチレン樹脂を１２．５重量％、アクリル樹脂を１．０重量％、残部を有機溶剤として酢酸２−（２−エトキシエトキシ）エチルを加えて、３本ロールミルで混練したものである。ガラス粉末は、亜鉛及びホウ素を主成分として鉛を含有しないもので、軟化点が５６０℃で、平均粒子径約２μｍに粉砕したものである。この厚膜誘電体ペーストは、第１実施例において説明したように、良好な印刷特性及び緻密化を得ることができるものである。そして、本実施例の特徴的な点は、この厚膜誘電体ペーストに含有する鉄が２００ｐｐｍ以下である。
【００６２】
このように、厚膜誘電体ペーストに含有する鉄が２００ｐｐｍ以下であることにより、厚膜誘電体ペーストを５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成した場合に、変色を抑制することができる。
【００６３】
次に、厚膜誘電体ペーストの鉄の含有量が２００ｐｐｍ以下であれば、厚膜誘電体の変色を抑制することができることについて説明する。
【００６４】
厚膜誘電体ペーストに含有する鉄の量を種々変化させて、厚膜誘電体の色を確認する実験を行った。この実験は、厚膜誘電体ペースト中の鉄の含有量を３８０ｐｐｍ、２９０ｐｐｍ、２８０ｐｐｍ、２３０ｐｐｍ、１７５ｐｐｍ、１４９ｐｐｍとした場合について、それぞれ厚膜回路基板を形成した。なお、厚膜誘電体ペーストに含有する鉄は、主に厚膜誘電体ペーストを混練するための３本ロールミル等の製造装置から混入する。そこで、上述のように鉄の含有量を変化させるために、混練条件及びロールミルの材質を変化させている。すなわち、鉄の含有量が３８０ｐｐｍのものは、スチール製のロールミルを使用して、１０回混練している。鉄の含有量が２９０ｐｐｍのものは、スチール製のロールミルを使用して、７回混練している。鉄の含有量が２８０ｐｐｍのものは、スチール製のロールミルを使用して、４回混練している。鉄の含有量が２３０ｐｐｍのものは、スチール製のロールミルを使用して、２回混練している。また、鉄の含有量が１７５ｐｐｍのものは、セラミック製のロールミルを使用して、１０回混練している。鉄の含有量が１４９ｐｐｍのものは、セラミック製のロールミルを使用して、５回混練している。
【００６５】
これらの厚膜誘電体ペーストを印刷乾燥させ、５００〜７００℃の温度範囲の窒素雰囲気にて焼成した結果について説明する。まず、鉄の含有量が３８０ｐｐｍのものは、厚膜誘電体が茶色又は褐色に変色している。そして、鉄の含有量が２９０ｐｐｍのものと、２８０ｐｐｍのものと、２３０ｐｐｍのものは、僅かではあるが薄く茶色又は褐色に変色している。ところが、鉄の含有量が１７５ｐｐｍのものと、１４９ｐｐｍのものは、ほとんど変色していない。
【００６６】
以上より、厚膜誘電体ペースト中の鉄の含有量が２００ｐｐｍ以下であれば、厚膜誘電体はほとんど変色しないことが分かる。さらに、鉄の含有量が２００ｐｐｍ以上であっても、３００ｐｐｍ以下であれば、厚膜誘電体の変色は僅かであるため、自動外観検査装置を使用して品質検査が可能となる。
【００６７】
なお、鉄の含有量はロールミルの材質と混練条件により変更したが、鉄の含有量を低減するために、例えば、磁性ポットによる混練等であってもよい。すなわち、鉄の含有量が３００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下とすればよい。
【００６８】
（第３実施例）
第３実施例における厚膜回路基板について説明する。第３実施例における厚膜回路基板は、第１実施例における厚膜回路基板に対して厚膜誘電体ペーストの組成のみが異なる。そこで、第１実施例における厚膜回路基板と異なる点以外の説明は省略する。
【００６９】
厚膜誘電体ペーストは、ガラス粉末を７５重量％、ポリαスチレン樹脂を１２．５重量％、アクリル樹脂を０．５重量％、残部を有機溶剤として酢酸２−（２−エトキシエトキシ）エチルを加えて、３本ロールミルで混練したものである。そして、本実施例の特徴的な点は、厚膜誘電体ペーストに含まれるガラス粉末が、鉛を含有しないものであって、ガラス粉末の総重量に対して、酸化バナジウムを３〜７重量％、酸化ホウ素を１０〜２０％、酸化クロムを３〜７重量％を含有するものである。このガラス粉末は、軟化点が約５８０℃であって、熱膨張率が約６ｐｐｍ／℃である。
【００７０】
ここで、第１実施例における厚膜誘電体ペーストを使用した場合は、熱膨張率が８〜１０ｐｐｍ／℃となる。この厚膜誘電体ペーストは、ガラス粉末を７５重量％、ポリαスチレン樹脂を１２．５重量％、アクリル樹脂を１．０重量％、残部を有機溶剤として酢酸２−（２−エトキシエトキシ）エチルを加えて、３本ロールミルで混練したものである。そして、ラス粉末は、亜鉛及びホウ素を主成分として鉛を含有しないもので、軟化点が５６０℃のものである。
【００７１】
また、各厚膜ペーストを配設するアルミナ系のセラミック基板１は、熱膨張率が約７ｐｐｍ／℃である。つまり、第１実施例における厚膜誘電体ペーストに含まれるガラス粉末の熱膨張率より約１〜３ｐｐｍ／℃小さいが、本実施例における厚膜誘電体ペーストに含まれるガラス粉末の熱膨張率とは約１ｐｐｍ／℃大きい。これにより、本実施例における厚膜誘電体ペーストを使用した場合には、厚膜回路基板の抵抗値変動が１％となる。一方、第１実施例における厚膜誘電体ペーストを使用した場合には、厚膜回路基板の抵抗値変動は５％となる。
【００７２】
このように、本実施例のガラス粉末を用いることにより、セラミック基板１と厚膜誘電体の熱膨張率の差が小さくなり、耐熱衝撃性が良好で信頼性の高いものを得ることができる。なお、耐熱衝撃性の評価は、１５０℃とー４０℃の温度浴に厚膜回路基板を交互に漬け、１０００サイクル後の抵抗値の初期からの変動率にて評価した。
【図面の簡単な説明】
【図１】厚膜回路基板を示す図である。
【図２】厚膜回路基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】樹脂の成分を種々変更させた場合における厚膜誘電体ペーストの印刷特性及び厚膜誘電体の緻密化に関する実験結果を示す図である。
【符号の説明】
１  ・・・  セラミック基板
２  ・・・  厚膜銅導体
３  ・・・  厚膜抵抗体
４  ・・・  厚膜誘電体
【図１】
2004250300.tif 000002
【図２】
2004250300.tif 000003
【図３】
2004250300.tif 000004