CN102013294A - 一种高阻值金属氧化膜电阻及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子元件以及半导体技术领域，特指一种高阻值金属氧化膜电阻及其制作方法，所述高阻值金属氧化膜电阻包括一陶瓷基体、形成在所述陶瓷基体上的皮膜、位于陶瓷基体两端的铁帽以及引线，所述皮膜包括内层皮膜和外层皮膜，其中内层皮膜由靶材通过真空直流溅射形成，外层皮膜由靶材通过离子电源加射频溅射形成。本发明可制得独特的双层膜结构电阻体，外层皮膜实际上是一层致密的金属氧化膜，对内层皮膜起到很好的保护作用，避免其被进一步氧化；同时内层皮膜与外层皮膜之间形成并联关系，能使电阻器的阻值获得更大的可调节范围；因此，本发明制成的金属氧化膜电阻器性能稳定，精密度高，阻值可超过100KΩ，高达3.9兆欧。
Description
技术领域：
本发明涉及电子元件及半导体技术领域，特指一种高阻值金属氧化膜电阻及其制作方法。
背景技术：
在电子工业和半导体工业中，由于器件集成度的提高和器件的小型化和微型化，元件的高阻值成为重要指标以替代大功率电阻，现有工艺仅能生产100KΩ以下的产品，《中国适用技术成果93207077》报道了新型小型金属氧化膜电阻器的生产及性能，其性能为功率0.5-3W，阻值范围为1-100KΩ，电阻温度系数为±250PPM/℃，这些性能，无法满足大功率小体积要求。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有的上述电阻器及其制作工艺难以到达高阻值的缺陷，提供一种阻值可超过100KΩ的金属氧化膜电阻及其制作工艺。
本发明实现其目的采用的技术方案是：一种高阻值金属氧化膜电阻，包括一陶瓷基体、形成在所述陶瓷基体上的皮膜、位于陶瓷基体两端的铁帽以及引线，所述皮膜包括内层皮膜和外层皮膜，其中内层皮膜由靶材通过真空直流溅射形成，外层皮膜由靶材通过离子电源加射频溅射形成。
所述靶材的原料为含镧系和锕系稀土元素的Si-Cr-Ni-Re四元合金体系高阻溅射靶材，其具体成分为Si(35％-72％)、Cr(25％-50％)、Ni(2％-20％)，稀土元素Re含量为三元素总重量的0.1％-3％。
一种高阻值金属氧化膜电阻的制作方法，该制作方法包含如下步骤：
a、配制靶材：按配方Si(35％-72％)、Cr(25％-50％)、Ni(2％-20％)配制基础成分，再加入上述三元素总重量0.1％-3％的稀土元素Re；
b、真空直流溅射：在真空度2×10-3-5×10-3Pa、溅射功率200-500W的条件下进行直流溅射，持续时间20-200分钟，在陶瓷基体上形成内层皮膜；
c、射频溅射：在氩气和氧气混合气体、气压为1×10-3-3×10-3Pa，溅射功率为400-600W的条件下进行射频溅射，持续时间为10-20分钟，在内层皮膜外形成外层皮膜；
d、对经过上述步骤所得的电阻器毛坯在300-500℃下进行热处理；
e、按常规工序进行加工处理，制得高阻值金属氧化膜电阻器。
所述步骤c中氩气与氧气的体积比为9∶1。
本发明采用上述技术方案后，可制得独特的双层膜结构电阻体，其中内层靶材皮膜在直流溅射过程中，靶材不会被氧化，保持原靶材的特性，而外层靶材皮膜在氩气和氧气环境中射频溅射，由于氧气被电离形成氧离子从而将靶材氧化，形成的外层皮膜实际上是一层致密的金属氧化膜，对内层皮膜起到很好的保护作用，避免其被进一步氧化；同时内层皮膜与外层皮膜之间形成并联关系，能使电阻器的阻值获得更大的可调节范围；因此，本发明制成的金属氧化膜电阻器性能稳定，精密度高，阻值可超过100KΩ，高达3.9兆欧。
附图说明：
图1是本发明金属氧化膜电阻器的结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明所述的高阻值金属氧化膜电阻包括一陶瓷基体(1)、形成在所述陶瓷基体1上的皮膜2、位于陶瓷基体1两端的铁帽3以及引线4，所述皮膜2包括内层皮膜21和外层皮膜22，其中内层皮膜21由靶材通过真空直流溅射形成，外层22皮膜由靶材通过离子电源加射频溅射形成。
本发明中所采用的靶材的原料为含镧系和锕系稀土元素的Si-Cr-Ni-Re四元合金体系高阻溅射靶材，其具体成分为Si(35％-言2％)、Cr(25％-50％)、Ni(2％-20％)，稀土元素Re含量为三元素总重量的0.1％-3％。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
首先按如下重量配比配制基础成分：Si：35％、Cr：50％、Ni：15％，即基础成分的总量为100％，再于基础成分中加入基材总量0.1％的稀土元素Re，从而制作好靶材；
然后，将配制好的靶材用真空直流溅射工艺溅射在陶瓷基体表面，形成内层皮膜，其溅射条件为：真空度2×10-3Pa、溅射功率200W，持续时间200分钟；
然后，在形成有内层皮膜的陶瓷基体上用射频溅射工艺溅射相同靶材，在内层皮膜上形成外层皮膜，其溅射条件为：氩气和氧气混合气体气氛中、气压为1×10-3Pa，溅射功率为400W，持续时间为20分钟，其中氩气与氧气的体积比为9∶1；
然后，对经过上述步骤所得的电阻器毛坯在300℃下进行热处理；
最后，对经过热处理的电阻器毛坯作常规加工，包括涂漆、压帽、切割、焊接引线及涂外漆等工序，最终得到高阻值电阻器。
实施例2
首先按如下重量配比配制基础成分：Si：72％、Cr：25％、Ni：3％，即基础成分的总量为100％，再于基础成分中加入基材总量3％的稀土元素Re，从而制作好靶材；
然后，将配制好的靶材用真空直流溅射工艺溅射在陶瓷基体表面，形成内层皮膜，其溅射条件为：真空度5×10-3Pa、溅射功率500W，持续时间20分钟；
然后，在形成有内层皮膜的陶瓷基体上用射频溅射工艺溅射相同靶材，在内层皮膜上形成外层皮膜，其溅射条件为：氩气和氧气混合气体气氛中、气压为3×10-3Pa，溅射功率为600W，持续时间为10分钟，其中氩气与氧气的体积比为9∶1；
然后，对经过上述步骤所得的电阻器毛坯在500℃下进行热处理；
最后，对经过热处理的电阻器毛坯作常规加工，包括涂漆、压帽、切割、焊接引线及涂外漆等工序，最终得到高阻值电阻器。
实施例3
首先按如下重量配比配制基础成分：Si：48％、Cr：50％、Ni：2％，即基础成分的总量为100％，再于基础成分中加入基材总量2％的稀土元素Re，从而制作好靶材；
然后，将配制好的靶材用真空直流溅射工艺溅射在陶瓷基体表面，形成内层皮膜，其溅射条件为：真空度4×10-3Pa、溅射功率400W，持续时间100分钟；
然后，在形成有内层皮膜的陶瓷基体上用射频溅射工艺溅射相同靶材，在内层皮膜上形成外层皮膜，其溅射条件为：氩气和氧气混合气体气氛中、气压为2×10-3Pa，溅射功率为500W，持续时间为15分钟，其中氩气与氧气的体积比为9∶1；
然后，对经过上述步骤所得的电阻器毛坯在400℃下进行热处理；
最后，对经过热处理的电阻器毛坯作常规加工，包括涂漆、压帽、切割、焊接引线及涂外漆等工序，最终得到高阻值电阻器。
采用本发明技术方案，可制得独特的双层膜结构电阻体，其中内层靶材皮膜在直流溅射过程中，靶材不会被氧化，保持原靶材的特性，而外层靶材皮膜在氩气和氧气环境中射频溅射，由于氧气被电离形成氧离子从而将靶材氧化，形成的外层皮膜实际上是一层致密的金属氧化膜，对内层皮膜起到很好的保护作用，避免其被进一步氧化；同时内层皮膜与外层皮膜之间形成并联关系，能使电阻器的阻值获得更大的可调节范围；因此，本发明制成的金属氧化膜电阻器性能稳定，精密度高，阻值可超过100KΩ，高达3.9兆欧。
Claims (4)
1.一种高阻值金属氧化膜电阻，包括一陶瓷基体(1)、形成在所述陶瓷基体(1)上的皮膜(2)、位于陶瓷基体(1)两端的铁帽(3)以及引线(4)，其特征在于：所述皮膜(2)包括内层皮膜(21)和外层皮膜(22)，其中内层皮膜(21)由靶材通过真空直流溅射形成，外层皮膜(22)由靶材通过离子电源加射频溅射形成。
2.根据权利要求1所述的一种高阻值金属氧化膜电阻，其特征在于：所述靶材的原料为含镧系和锕系稀土元素的Si-Cr-Ni-Re四元合金体系高阻溅射靶材，其具体成分为Si(35％-72％)、Cr(25％-50％)、Ni(2％-20％)，稀土元素Re含量为三元素总重量的0.1％-3％。
3.一种高阻值金属氧化膜电阻的制作方法，其特征在于：该制作方法包含如下步骤：
a、配制靶材：按配方Si(35％-72％)、Cr(25％-50％)、Ni(2％-20％)配制基础成分，再加入上述三元素总重量0.1％-3％的稀土元素Re；
b、真空直流溅射：在真空度2×10-3-5×10-3Pa、溅射功率200-500W的条件下进行直流溅射，持续时间20-200分钟，在陶瓷基体上形成内层皮膜；
c、射频溅射：在氩气和氧气混合气体、气压为1×10-3-3×10-3Pa，溅射功率为400-600W的条件下进行射频溅射，持续时间为10-20分钟，在内层皮膜外形成外层皮膜；
d、对经过上述步骤所得的电阻器毛坯在300-500℃下进行热处理；
e、按常规工序进行加工处理，制得高阻值金属氧化膜电阻器。
4.根据权利要求3所述的一种高阻值金属氧化膜电阻的制作方法，其特征在于：所述步骤c中氩气与氧气的体积比为9∶1。
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