CN105154844A - 一种高阻片式薄膜电阻及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高阻片式薄膜电阻及其制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将印刷有阻挡层或掩膜层的基片，安装于双离子溅射镀膜机上，装入高阻CrSi靶材，开启双离子溅射镀膜机；(2)当本底真空度达到5.0×10-4Pa～2.0×10-3Pa，开启基片旋转装置，使得基片旋转；(3)通入Ar气体，开启清洗离子源各级电源，开始对基片进行清洗；(4)基片清洗完毕后，基片加热温度设置为150℃～250℃；(5)通入Ar气体、氮气，同时开启溅射离子源各级电源以及辅助离子源各级电源，溅射3min～20min；(6)溅射后的基片在温度为350℃～450℃下烘烤2h～8h；(7)采用薄膜激光调阻机对产品进行调阻，制得所述高阻片式薄膜电阻。本发明具有较低的低温度系数以及很好的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电子生产技术领域，具体涉及一种高阻片式薄膜电阻及其制备方法。
背景技术
薄膜电阻器是高精度电阻器的一种，薄膜电阻器为由导电电阻材料薄膜形成的半导体电阻器，与以常规方式形成的离散电阻器一样，薄膜电阻器经形成以对电流穿过电阻器的流动提供预定义电阻。
薄膜电阻器是一种具有很高阻值精度和极低的温度系数的片式电阻器，薄膜电阻器是用类蒸发的方法将一定电阻率材料蒸镀于绝缘材料表面制成，一般这类电阻常用的绝缘材料是陶瓷基板。
对于如何实现高阻片式薄膜电阻的低电阻温度系数，一直是行业内的技术难题，现有技术真空溅射工艺技术中，大部分厂家采用磁控溅射方式，在实现高阻方面主要采取了低溅射速率或射频溅射的沉积方式，也有一部分厂家采用离子溅射的方式。上述两种方法虽然可以实现高阻片式薄膜电阻的低电阻温度系数，但是最终制备得到的薄膜电阻器产品阻值的稳定性较差。
发明内容
本发明提供了一种高阻片式薄膜电阻的制备方法，可以实现高阻片式薄膜电阻的低电阻温度系数，并且使得最终制备得到的薄膜电阻器产品阻值保持很好的稳定性。
一种高阻片式薄膜电阻的制备方法，包括以下步骤：
(1)将印刷有阻挡层或掩膜层的基片，安装于双离子溅射镀膜机上，装入高阻CrSi靶材，开启双离子溅射镀膜机；
(2)当本底真空度达到5.0×10-4Pa～2.0×10-3Pa，开启基片旋转装置，使得基片旋转；
(3)通入Ar气体，开启清洗离子源各级电源，开始对基片进行清洗；
(4)基片清洗完毕后，基片加热温度设置为150℃～250℃；
(5)通入Ar气体、氮气，同时开启溅射离子源各级电源以及辅助离子源各级电源，溅射3min～20min；
(6)溅射后的基片在温度为350℃～450℃下烘烤2h～8h；
(7)采用薄膜激光调阻机对产品进行调阻，制得所述高阻片式薄膜电阻。
本发明主要应用了真空溅射原理，采用溅射离子源产生高能的Ar+离子，对高阻CrSi靶材进行轰击，使靶材的成分溅射至基片上，同时用辅助离子源形成较低能量的等离子体，对基片进行轰击，使基片表面结合力低的粒子飞溅出来，结合力高的粒子逐渐沉积在基片上，溅射同时通入一定量的氮气，使电阻体膜层成分形成更加稳定的化合键，从而得到致密性均匀、稳定性高的电阻体膜层。最后通过热处理工艺对电阻体进行热处理，最终获得低电阻温度系数的高阻薄膜电阻层。
作为优选，所述步骤(3)中Ar气体气流量为20sccm～50sccm。
作为优选，所述步骤(3)中清洗离子源各级电源的阳极电压为40V～60V，加速电压80V～120V，屏栅电压300V～500V，屏栅电流为30mA～50mA。
作为优选，所述步骤(5)中Ar气体气流量为20sccm～50sccm，氮气气流量为1.0sccm～3.0sccm。
作为优选，所述步骤(5)中溅射离子源各级电源的阳极电压为40V～60V，加速电压80V～120V，屏栅电压500V～700V，屏栅电流为50mA～70mA。
作为优选，所述步骤(5)中辅助离子源各级电源的阳极电压为40V～60V，加速电压80V～120V，屏栅电压150V～250V，屏栅电流为25mA～40mA。
作为优选，所述步骤(6)中溅射后的基片在热风烤箱中进行热处理。
本发明提供了上述的制备方法制备得到的高阻片式薄膜电阻。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明采用双离子束辅助反应溅射的方式，得到致密性均匀、稳定性高的电阻体膜层，最后通过热处理工艺对电阻体进行热处理，最终获得低电阻温度系数的高阻薄膜电阻层。本发明制备得到的高阻片式薄膜电阻具有较低的低温度系数而且具有很好的稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高阻片式薄膜电阻的制备方法，包括以下步骤：
(1)将印刷有阻挡层或掩膜层的基片，安装于双离子溅射镀膜机上，装入高阻CrSi靶材，开启双离子溅射镀膜机；
(2)当本底真空度达到2.0×10-3Pa，开启基片旋转装置，使得基片旋转；
(3)通入气流量为20sccm的Ar气体，开启清洗离子源各级电源，开始对基片进行清洗其中阳极电压为60V，加速电压80V，屏栅电压500V，屏栅电流为30mA；
(4)基片清洗完毕后，基片加热温度设置为250℃；
(5)通入气流量为20sccm的Ar气体、气流量为3.0sccm的氮气，同时开启溅射离子源各级电源以及辅助离子源各级电源，溅射3min，其中溅射离子源各级电源的阳极电压为60V，加速电压80V，屏栅电压700V，屏栅电流为50mA，辅助离子源各级电源的阳极电压为60V，加速电压80V，屏栅电压250V，屏栅电流为25mA；
(6)溅射后的基片在温度为450℃下烘烤2h；
(7)高阻膜层采用高温精密热风烤箱对产品进行调阻，制得所述高阻片式薄膜电阻。
实施例2
一种高阻片式薄膜电阻的制备方法，包括以下步骤：
(1)将印刷有阻挡层或掩膜层的基片，安装于双离子溅射镀膜机上，装入高阻CrSi靶材，开启双离子溅射镀膜机；
(2)当本底真空度达到5.0×10-4Pa，开启基片旋转装置，使得基片旋转；
(3)通入气流量为50sccm的Ar气体，开启清洗离子源各级电源，开始对基片进行清洗其中阳极电压为40V，加速电压120V，屏栅电压300V，屏栅电流为50mA；
(4)基片清洗完毕后，基片加热温度设置为150℃；
(5)通入气流量为50sccm的Ar气体、气流量为1.0sccm的氮气，同时开启溅射离子源各级电源以及辅助离子源各级电源，溅射20min，其中溅射离子源各级电源的阳极电压为40V，加速电压120V，屏栅电压500V，屏栅电流为70mA，辅助离子源各级电源的阳极电压为40V，加速电压120V，屏栅电压150V，屏栅电流为40mA；
(6)溅射后的基片在温度为350℃下烘烤8h；
(7)高阻膜层采用高温精密热风烤箱对产品进行调阻，制得所述高阻片式薄膜电阻。
实施例3
一种高阻片式薄膜电阻的制备方法，包括以下步骤：
(1)将印刷有阻挡层或掩膜层的基片，安装于双离子溅射镀膜机上，装入高阻CrSi靶材，开启双离子溅射镀膜机；
(2)当本底真空度达到5.0×10-4Pa，开启基片旋转装置，使得基片旋转；
(3)通入气流量为30sccm的Ar气体，开启清洗离子源各级电源，开始对基片进行清洗其中阳极电压为40V，加速电压100V，屏栅电压400V，屏栅电流为45mA；
(4)基片清洗完毕后，基片加热温度设置为200℃；
(5)通入气流量为30sccm的Ar气体、气流量为2sccm的氮气，同时开启溅射离子源各级电源以及辅助离子源各级电源，溅射12min，其中溅射离子源各级电源的阳极电压为50V，加速电压80V，屏栅电压550V，屏栅电流为70mA，辅助离子源各级电源的阳极电压为55V，加速电压90V，屏栅电压200V，屏栅电流为25mA；
(6)溅射后的基片在温度为450℃下烘烤6h；
(7)高阻膜层采用高温精密热风烤箱对产品进行调阻，制得所述高阻片式薄膜电阻。
本发明将低速磁控反应溅射的方式制备得到的产品作为对比例，通过对实施例1～3以及对比例进行性能指标的测定，结果见表1。
表1本发明实施例1～3以及对比例的性能指标测定结果
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例 |
| 正负温度系数(ppm/k) | 10 | 10 | 10 | 20 |
| 阻值变化率(％) | ±0.09 | ±0.06 | ±0.07 | ±0.3 |
要想获得±10ppm/k的电阻温度系数，产品在负温度和正温度下的电阻温度系数相差值应至少小于20ppm/k。采用一般的离子溅射方式制备得到的产品的正负温度系数在15～30ppm/k之间，而本发明的方法制备得到的产品的正负温度系数可以达到10ppm/k；
稳定性：采用一般的离子溅射方式制备得到的产品可以达到电阻温度系数小于20ppm/k，但是从产品的耐焊接热试验来看，阻值变化率大于±0.1％，而本发明制备得到的产品电阻温度系数小于20ppm/k，并且从产品的耐焊接热试验来看，本发明的阻值变化率达到±0.1％以下。
Claims (8)
1.一种高阻片式薄膜电阻的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将印刷有阻挡层或掩膜层的基片，安装于双离子溅射镀膜机上，装入高阻CrSi靶材，开启双离子溅射镀膜机；
(2)当本底真空度达到5.0×10-4Pa～2.0×10-3Pa，开启基片旋转装置，使得基片旋转；
(3)通入Ar气体，开启清洗离子源各级电源，开始对基片进行清洗；
(4)基片清洗完毕后，基片加热温度设置为150℃～250℃；
(5)通入Ar气体、氮气，同时开启溅射离子源各级电源以及辅助离子源各级电源，溅射3min～20min；
(6)溅射后的基片在温度为350℃～450℃下烘烤2h～8h；
(7)采用薄膜激光调阻机对产品进行调阻，制得所述高阻片式薄膜电阻。
2.如权利要求1所述的高阻片式薄膜电阻的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中Ar气体气流量为20sccm～50sccm。
3.如权利要求1所述的高阻片式薄膜电阻的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中清洗离子源各级电源的阳极电压为40V～60V，加速电压80V～120V，屏栅电压300V～500V，屏栅电流为30mA～50mA。
4.如权利要求1所述的高阻片式薄膜电阻的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中Ar气体气流量为20sccm～50sccm，氮气气流量为1.0sccm～3.0sccm。
5.如权利要求1所述的高阻片式薄膜电阻的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中溅射离子源各级电源的阳极电压为40V～60V，加速电压80V～120V，屏栅电压500V～700V，屏栅电流为50mA～70mA。
6.如权利要求1所述的高阻片式薄膜电阻的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中辅助离子源各级电源的阳极电压为40V～60V，加速电压80V～120V，屏栅电压150V～250V，屏栅电流为25mA～40mA。
7.如权利要求1所述的高阻片式薄膜电阻的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中溅射后的基片在热风烤箱中进行热处理。
8.一种权利要求1～7任一所述的制备方法制备得到的高阻片式薄膜电阻。
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