DE1790082B2

DE1790082B2 - METAL FILM RESISTANT ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING IT

Info

Publication number: DE1790082B2
Application number: DE19681790082
Authority: DE
Inventors: Yasuro Dipl.-Ing. Machida; Tanaka Masao Dipl.-Ing. Tokio; Nishimura (Japan)
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1967-09-23
Filing date: 1968-09-10
Publication date: 1973-03-01
Also published as: DE1790082A1; DE1790082C3; FR1581389A; JPS503868B1; US3578420A; GB1220964A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Metallschicht-Widerstandselement mit einer ersten aufgedampften dünnen Schicht, die auf einem isolierenden Substrat gebildet ist und Nickel. Chrom und andere Zusatzmetalle enthält, und mit einer elektrisch stabilen, ebenfalls chromhaltigen zweiten aufgedampften dünnen Schicht, die auf der ersten Schicht vorgesehen ist und diese schützt.The invention relates to a metal layer resistor element with a first thin, vapor-deposited layer Layer formed on an insulating substrate and nickel. Chromium and other additional metals contains, and with an electrically stable, also chromium-containing second vapor-deposited thin layer that is provided on the first layer and protects it.

Im allgemeinen kann eine Legierung mit großem spezifischen Widerstand ein Widerstandselement bilden, das elektrisch stabil ist und einen geringen Temperaturkoeffizienten hat. Deshalb ist bisher ein niederohmiges Widerstandselement, das elektrisch stabil ist und einen geringen Temperaturkoeffizienten aufweist, durch Aufdampfung einer solchen Legierung hergestellt worden (deutsche Auslegeschrift 861). Um jedoch ein niederohmiges Widerstandselement durch eine Legierung mit großem spezifischen Widerstand herzustellen, ist es notwendig, daß die Schicht dick gemacht wird, und demgemäß wird die für die Aufdampfung erforderliche Zeitdauer verlängert. Des weiteren wird das Zusammensetzungsverhältnis durch die Differenz zwischen den Dampfdrücken der Komponenten leicht geändert und die Temperatur neigt dazu, hoch zu werden.In general, an alloy with high resistivity can form a resistance element, that is electrically stable and has a low temperature coefficient. Therefore so far is a low resistance element that is electrically stable and has a low temperature coefficient has been produced by vapor deposition of such an alloy (German Auslegeschrift 861). However, to a low resistance element by an alloy with a large To establish resistivity, it is necessary that the layer be made thick, and accordingly the time required for vapor deposition is increased. Furthermore, the composition ratio becomes slightly changed by the difference between the vapor pressures of the components and the temperature tends to become high.

Es ist auch schwierig, ein Metallschicht-Widerstandselement mit einer gleichförmigen Charakteristik zu erhalten, da das Verhältnis zwischen den Zusammensetzungen des aufgedampften Filmes entsprechend der Zeitdauer für die Aufdampfung stark geändert wird, und zwar auf Grund der Differenz zwischen den Dampfdrücken der Metalle, welche die Legierung bilden. Diese Schwierigkeit wird durch dii Notwendigkeit einer Mehrschicht-Aufdampfung erhöht. Es ist nämlich unmöglich, die Verdampfungsbedingung so wie das Material der Verdampfungsquelle und die Temperatur der Erhitzung der Verdampfungsquelle während des gesamten Verdampfungsvorgangs konstant zu halten, und deshalb wird der Mangel der Gleichförmigkeit der Eigenschaften der Schichten auf den Grundkörpern stark erhöht. Beim praktischen Verdampfungsverfahren ist es störend und unerwünscht, die Verdampfung mehrfach zu wiederholen.It is also difficult to obtain a metal layer resistive element having a uniform characteristic because the ratio between the compositions of the evaporated film is largely changed in accordance with the length of time for the evaporation due to the difference between the vapor pressures of the metals composing the alloy form. This difficulty is increased evaporation multilayer by dii need. Namely, it is impossible to keep the evaporation condition such as the material of the evaporation source and the heating temperature of the evaporation source constant throughout the evaporation process, and therefore the lack of uniformity in the properties of the layers on the base bodies is greatly increased. In the practical evaporation process, it is bothersome and undesirable to repeat the evaporation several times.

Es ist auch bekannt, einen elektrischen Schichtwiderstand mit kleinem Widerstandswert herzustellen, indem eine kammförmige oder ähnliche Gegenelektrode gegenüber der auf einem Isolierträger gleichmäßig gebildeten Widerstandsschicht angebracht wird, wobei der Abstand zwischen beid·. ί Elektroden verkleinert wird und der effektive Teil der Widerstandsschicht wesentlich verringert wird (deutsche Patentschrift 927 278). Bei diesem Verfahren ist jedoch über eine bestimmte Bemessung des Widerstaridstemperaturkoeffizienten nichts ausgesagt.It is also known to make an electrical sheet resistor with a small resistance value, by placing a comb-shaped or similar counter-electrode opposite that on an insulating support evenly formed resistance layer is attached, the distance between the two ·. ί Electrodes is reduced in size and the effective part of the resistive layer is significantly reduced (German patent specification 927 278). With this method, however, a certain dimensioning of the Resistance temperature coefficient nothing is stated.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das bekannte Metallschicht-Widerstandselement dahingehend zu verbessern, daß kleine spezifische Widerstände bei kleinem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandswertes ohne Schwierigkeiten erreichbar sind.The object of the invention is to provide the known metal film resistance element to this effect to improve that small specific resistances with a small temperature coefficient of the electrical Resistance value can be achieved without difficulty.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Schicht zusätzlich zu Nickel, Chrom und gegebenenfalls anderen Zusatzmetallen als Hauptbestandteil 60 bis 95 Gewichtsprozent Gold enthält und daß die zweite Schicht außer Chrom noch Nikkei und andere Metalle enthält, wodurch eine Diffusion und Abscheidung von Gold in der ersten Schicht bei der zur Stabil isierung erforderlichen Wärmebehandlung verhindert wird.This is achieved according to the invention in that the first layer in addition to nickel, chromium and optionally other additional metals as the main component contains 60 to 95 percent by weight gold and that the second layer contains, in addition to chromium, nikkei and other metals, causing diffusion and deposition of gold in the first layer during the heat treatment required for stabilization is prevented.

Die Verwendung von Goldlegierungen für elektrische Geräte, insbesondere für niederohmige Draht-Potentiometer, ist zwar schon bekannt (deutsche Patentschrift 888 180), jedoch liegt dort eine völlig andere Aufgabe vor.The use of gold alloys for electrical devices, especially for low-resistance wire potentiometers, is already known (German patent specification 888 180), but there is one completely another task.

Im einzelnen besteht gemäß der Erfindung die erste aufgedampfte dünne Schicht grundsätzlich aus Nickel, Chrom und Gold und kann andere Zusatzmaterialien enthalten, z. B. Aluminium und Kupfer. Der Goldgehalt der ersten aufgedampften dünnen Schicht ist im Verhältnis zu dem Gewichtsverhältnis von Nickel und Chrom relativ unkritisch und wird mit 60 bis 95 Gewichtsprozent angegeben. Dann wird der Temperaturkoeffizient des Widerstandes der ersten aufgedampften dünnen Schicht gering und der spezifische Widerstand klein. Die für die Aufdampfung der ersten dünnen Schicht erforderliche Zeit kann deshalb gekürzt werden und der Einfluß des Verhältnisses zwischen den Zusammensetzungen während der Aufdampfung kann verringert werden. Wie oben beschrieben wurde, ist gemäß der Erfindung Gold der Hauptbestandteil der ersten dünnen Schicht des Widerstandselementes. Der Temperaturkoeffizient des Widerstandes kann jedoch durch die Erfindung stark geändert werden, da das Maß des Gehalts an Nickel u.id Chrom entsprechend gewähltIn detail, according to the invention, the first vapor-deposited thin layer basically consists of Nickel, chromium and gold and may contain other additive materials, e.g. B. aluminum and copper. The gold content of the first evaporated thin layer is in proportion to the weight ratio of nickel and chromium is relatively uncritical and is given as 60 to 95 percent by weight. then the temperature coefficient of resistance of the first evaporated thin layer becomes low and the specific resistance is small. The one required for the vapor deposition of the first thin layer Time can therefore be shortened and the influence of the ratio between the compositions can be shortened during evaporation can be reduced. As described above, according to the invention Gold is the main component of the first thin layer of the resistance element. The temperature coefficient of the resistance can, however, be greatly changed by the invention, since the measure of the The content of nickel and chromium is selected accordingly

werden kann. Der Kristallzustand der ersten aufgedampften dünnen Schicht hat unmittelbar nach der Aufdampfung viele Fehler und Mängel mit Auswirkungen auf die Stabilität und deshalb wird eine Wärmebehandlung ausgeführt. E^r> hat sich jedoch herausgestellt, daß als Folge der Wärmebehandlung das Gold, welches der Hauptbestandteil der ersten aufgedampften dünnen Schicht ist, diffundiert und auf der Oberfläche abgeschieden wird, und demgemäß bewirkt der große Temperaturkoeffizient des Widerstandes des Goldes, daß der Temperaturkoeffizient des Widerstandes der ersten aufgedampften dünnen Schicht relativ groß innerhalb des Bereiches des gewünschten spezifischen Widerstandes wird. Im Hinblick darauf sieht die Erfindung auf der ersten aufgedampften dünnen Schicht eine zweite aufgedampfte dünne Schicht vor, um diese Diffusion und Abscheidung des Goldes zu verhindern oder zu verringern. Ein zusätzlicher Zweck der zweiten aufgedampften dünnen Schicht besteht darin, die erste aufgedampfte Schicht gegenüber der Luft tu schützen. Die zweite aufgedampfte dünne Schicht darf nicht die elektrischen Eigenschaften der ersten aufgedampften dünnen Schicht stören. Die Dicke der Schicht soll deshalb oberhalb der minimal möglichen Schicht liegen, die in der Lage ist, diese Wirkung herbeizuführen. Um diesen Zweck zu erreichen, wird die zweite aufgedampfte dünne Schicht durch Metalle gebildet, welche auch die erste aufgedampfte Schicht enthält, mit Ausnahme von Gold. Dies vereinfacht auch die Herstellung des Metallschicht-Widerstandselemcntes gemäß der Erfindung, da die zweite Schicht durch Aufdampfung lediglich der Moleküle der Nickel-Chrom-Legierung gebildet werden kann, indem die Verdampfung des Goldes gestoppt wird oder die Moleküle des aufgedampften Goldes durch eine Blende behindert werden, welche der Bildung der ersten Schicht folgt. Dieses Verfahren ist einfacher als das Verfahien der Bildung der zweiten aufgedampften dünnen Schicht durch die Verwendung einer zusätzlichen Verdampfungsquelle. Unter Berücksichtigung der vorstehend erwähnten Wirkung, die durch die zweite dünne Schicht herbeigeführt werden muß. ergibt sich, daß nicht nur die Nickel-Chrom-Legierung, sondern puch Metalle anderer Art als zweite dünne Schicht verwendet werden können.can be. The crystal state of the first evaporated thin film immediately after the evaporation has many defects and defects affecting stability, and therefore heat treatment is carried out. E ^r> has been found, however, that, as a result of the heat treatment diffuses the gold, which is the main component of the first vapor-deposited thin film and deposited on the surface, and accordingly, the large temperature coefficient effect of the resistance of gold, that the temperature coefficient of resistance of the first vapor deposited film becomes relatively large within the range of the desired resistivity. In this regard, the invention provides on the first vapor-deposited thin layer from a second vapor-deposited thin layer to this diffusion and to prevent deposition of gold or decrease. An additional purpose of the second vapor-deposited thin layer is to protect the first vapor-deposited layer from the air. The second vapor-deposited thin layer must not interfere with the electrical properties of the first vapor-deposited thin layer. The thickness of the layer should therefore be above the minimum possible layer that is able to bring about this effect. To achieve this purpose, the second evaporated thin layer is formed by metals, which also contains the first evaporated layer, with the exception of gold. This also simplifies the production of the metal layer resistor element according to the invention, since the second layer can be formed by vapor deposition only of the molecules of the nickel-chromium alloy, in that the evaporation of the gold is stopped or the molecules of the vapor-deposited gold are hindered by a screen which follows the formation of the first layer. This method is simpler than the method of forming the second evaporated thin layer by using an additional evaporation source. Taking into account the above-mentioned effect to be brought about by the second thin layer. it follows that not only the nickel-chromium alloy, but also other types of metals can be used as the second thin layer.

Die erste und zweite aufgedampfte dünne Schicht werden auf einem isolierenden Substrat gebildet. Ein Material, das bei üblichen Aufdarrpfverfahren angewendet wird, z. B. Glas oder Keramik, kann als Grundkörper verwendet weiden. Wie oben beschrieben worden ist, kann das Metallschicht-Widerstandselement nach der Erfindung unter Verwendung einer bekannten Vakuum-Aufdampfvorrichtung hergestellt werden. Verdampfungsquellen, wie Gold, eine Nickel-Chrom-Legierung, eine Nickel-Chiom-Gold-Legierung und andere Metalle zum Bilden der aufgedampften dünnen Schichten werden durch thermionische Stahlerhitzung und Widerstandserhitzung aufgedampft. Die Aufdampfung und Ansammlung kann auch durch Ionenbcschuß ausgeführt werden.The first and second evaporated films are formed on an insulating substrate. A material which is used in conventional vapor deposition processes, e.g. B. glass or ceramic, can be used as Basic body used willow. As described above, the metal film resistance element produced according to the invention using a known vacuum evaporation device will. Evaporation sources such as gold, a nickel-chromium alloy, a nickel-chromium-gold alloy and other metals for forming the evaporated thin layers are thermionic Steel heating and resistance heating evaporated. The evaporation and accumulation can also be carried out by ion bombardment.

Wie oben beschrieben worden ist, kann gemäß der Erfindung eine Widerstandsschicht mit geringem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes und niedrigem spezifischen Widerstand erhalten werden. Des weiteren kann die Zeit für die Aufdampfung gegenüber üblichen Herstellungsverfahren wesentlich verkürzt werden und deshalb wird das Verhältnis zwischen der Zusammensetzung der dünnen Widerstandsschicht nicht stark geändert und ein Metallschicht - Widerstandselement mit gleichförmigen Eigenschaften kann erhalten werden.As described above, according to the invention, a resistive layer with little Temperature coefficient of resistance and low specific resistance can be obtained. Of Furthermore, the time for the vapor deposition can be shortened significantly compared to conventional manufacturing processes and therefore the relationship between the composition of the thin resistive layer not much changed and a metal layer - resistive element with uniform Properties can be obtained.

Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in der istAn exemplary embodiment of the invention is explained with reference to the drawing, in which

Fig. 1 die schematische Darstellung des Aufbaues des Widerstandselementes nach der Erfindung,1 shows the schematic representation of the structure of the resistance element according to the invention,

ίο F i g. 2 die schematische Darstellung der Anordnung einer Verdampfungsquelle als Beispiel einer Vakuum-Aufdampfvorrichtung, die zur Herstellung einer dünnen Schicht verwendet wird, welche das Widerstandselement der Erfindung bildet,ίο F i g. 2 shows the schematic representation of the arrangement an evaporation source as an example of a vacuum evaporation apparatus used for manufacture a thin layer is used which forms the resistance element of the invention,

F i g. 3 die Darstellung der Beziehung zwischen dem Goldgehalt und dem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes bei einem Versuchsbeispiel nach der Erfindung,F i g. 3 shows the relationship between the gold content and the temperature coefficient the resistance in an experimental example according to the invention,

F i g. 4 die Darstellung der Beziehung zwischenF i g. 4 shows the relationship between

so Temperatur und Widerstand bei einem Versuchsbeispiel nach der Erfindung und so temperature and resistance in an experimental example according to the invention and

F i g. 5 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Goldgehalt der dünnen Schicht und dem spezifischen Schicht-Widerstand bei einem Versuchsbeispiel nach der Erfindung.F i g. Fig. 5 is a graph showing the relationship between the gold content of the thin layer and the specific one Sheet resistance in an experimental example according to the invention.

Gem.iß Fig. 1 (1) wurde die erste aufgedampfte dünne Schicht 2, die Nickel, Chrom und Gold enthält, auf einem isolierenden Substrat gebildet, das aus Keramik besteht. Diese dünne Schicht 2 kann in folgender Weise gebildet werden. Gemäß F i g. 2 werden ein Tiegel, der einen Nickel-Chrom-Legierungsblock 4 enthält, bei dem das Gewichtsverhältnis von Nickel zu Chrom 80 zu 20 beträgt, und ein Tiegel, der Gold 5 enthält, in einer einzigen Vakuum-According to Fig. 1 (1) the first was vapor-deposited thin layer 2 containing nickel, chromium and gold is formed on an insulating substrate which made of ceramic. This thin layer 2 can be formed in the following manner. According to FIG. 2 become a crucible containing a nickel-chromium alloy block 4 in which the weight ratio from nickel to chromium is 80 to 20, and a crucible containing 5 gold in a single vacuum

kammer vorgesehen und die Temperaturen, d. h. der Dampfdruck der beiden Tiegel, werden unabhängig voneinander eingestellt. Bei dieser Ausführungsform wurde die Temperatur des Tiegels mit dem Nickel-Chrom-Legierungsblock durch Widerstandserhitzung auf etwa 135O⁰C gehalten und die Temperatur des Tiegels mit dem Gold wurde ebenfalls durch Widerstandserhitzung auf etwa 1350 C gehalten. Der Gewichtsprozentsatz von Gold in der ersten aufgedampften dünnen Schicht ist durch dieChamber provided and the temperatures, ie the vapor pressure of the two crucibles, are set independently. In this embodiment, the temperature of the crucible with the nickel-chromium alloy block by resistance heating to about 135o ⁰ C was maintained and the temperature of the crucible with the gold was maintained also by resistance heating to about 1350 C. The weight percentage of gold in the first evaporated thin layer is through the

Temperatur der Verdampfungsquelle, das Maß des von der Verdampfungsquelle zugegebenen Metalls und den Abstand zwischen der Verdampfungsquelle und dem Gnindkörper bestimmt und deshalb wird es durch vorangehende Messung der Anlagerung durch Aufdampfung von Gold, Nickel und Chrom auf das Substrat getrennt voneinander unter einer bestimmten Aufdampfungsbedingung möglich, direkt das Gewichtsverhältnis von Gold unter dieser Aufdampfbedingung zu erfahren. Bei der vorliegendenEvaporation source temperature, the amount of metal added by the evaporation source and the distance between the evaporation source and the grazing body is determined and therefore is it by measuring the accumulation by vapor deposition of gold, nickel and chromium beforehand on the substrate separately from one another under a certain vapor deposition condition possible, directly to know the weight ratio of gold under this evaporation condition. With the present

Ausführungsform wurde die Aufdampfbedingung geändert, um das Verhältnis zwischen dem Goldgehalt und dem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes zu erfahren. Der Vakuumraum der Vakuum-Aufd;impfungsvorrichtung wurde auf einem Vakuum von 5 · 10"⁵ Torr gehalten und die dünne Schicht wurde auf dem Substrat 1 aus den beiden Verdampfungsquellen bis zu einer Dicke von 300 A während 40 bis 150 Sekunden aufgedampft. Die Temperatur des Grundkörpers wurde dabei auf Raumtemperatur gehalten. Die so erhaltene dünne Schicht wurde durch ein übliches Verfahren zu dem besonderen Zweck der Stabilisierung der elektrischen Eigenschaften erhitzt. Die Temperatur der Erhitzung wirdIn the embodiment, the evaporation condition was changed in order to know the relationship between the gold content and the temperature coefficient of resistance. The vacuum space of the vacuum deposition device was kept at a vacuum of 5x10 " ⁵ Torr and the thin layer was deposited on the substrate 1 from the two evaporation sources to a thickness of 300 Å for 40 to 150 seconds The base body was kept at room temperature, and the thin layer thus obtained was heated by a conventional method for the special purpose of stabilizing the electrical properties

in Korrelation zu der Zeitdauer der Hitzebehandlung bestimmt und kann zwischen 150 und 350° C liegen.determined in relation to the duration of the heat treatment and can be between 150 and 350 ° C.

Nachdem die erste aufgedampfte dünne Schicht, deren Hauptbestandteil Gold ist, 10 Stunden lang bei 250° C erhitzt worden ist, hat sich der Temperaturkoeffizient des Widerstandes je nach Goldgehalt so geändert, wie dies durch die Kurve α in F i g. 3 gezeigt ist. In F i g. 3 zeigt die horizontale Achse R den Goldgehalt (Gewichtsprozent) der dünnen Schicht an und die vertikale Achse C zeigt den Tem- ίο peraturkoeffizienten des Widerstandes lO'Vgrd an. Damit der Temperaturkoeffizient des Widerstandes der dünnen Schicht auf einen für ein übliches Widerstandselement erforderlichen Wert, z. B. einen Wert innerhalb von ± 50 -10~⁶/grd eingestellt werden kann, muß der Goldgehalt, wie die Zeichnung zeigt, etwa 60 Gewichtsprozent betragen und dieser Wert muß direkt gesteuert werden. Falls der Goldgehalt auf etwa 60 Gewichtspiozent eingestellt wird, wird der Flächenwiderstand der dünnen Schicht so geändert, ao wie dies in F i g. 5 gezeigt ist. F i g. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Goldgehalt R (Gewichtsprozent) und dem Flächenwiderstand R₀ (Ohm), wenn die Stärke der dünnen Schicht 300 Ä beträgt. Unter der Bedingung, daß die Stärke 300 A beträgt, ist der Flächenwiderstand 57 Ohm. Dies bedeutet, daß ein Widerstandselement, das den Zweck der Erfindung erfüllt, d. h. ein Metallschicht-Widerstandselement, dessen Temperaturkoeffizient des Widerstandes und des Flächenviderstandes und demgemäß des spezifischen Widerstandes gering sind, erhalten werden kann.After the first vapor-deposited thin layer, the main component of which is gold, has been heated for 10 hours at 250 ° C., the temperature coefficient of the resistance has changed depending on the gold content, as indicated by the curve α in FIG. 3 is shown. In Fig. 3, the horizontal axis R shows the gold content (percent by weight) of the thin layer and the vertical axis C shows the temperature coefficient of the resistance 10'Vgrd. So that the temperature coefficient of the resistance of the thin layer is reduced to a value required for a conventional resistance element, e.g. If, for example, a value can be set within ± 50 -10 ~ ⁶ / degree, the gold content, as the drawing shows, must be about 60 percent by weight and this value must be controlled directly. If the gold content is adjusted to about 60 percent by weight, the sheet resistance of the thin layer is changed as shown in FIG. 5 is shown. F i g. 5 shows the relationship between the gold content R (weight percent) and the sheet resistance R ₀ (ohms) when the thickness of the thin layer is 300 Å. Under the condition that the strength is 300 A, the sheet resistance is 57 ohms. This means that a resistance element which achieves the purpose of the invention, that is, a metal film resistance element whose temperature coefficient of resistance and sheet resistance and hence specific resistance are small, can be obtained.

Eine Erhöhung des Temperaturkoeffizienten des Widerstandes wird erfindungsgemäß dadurch ausgeschaltet, daß die zweite aufgedampfte dünne Schicht 3 auf der ersten aufgedampften dünnen Schicht 2 gebildet wird, wie dies in F i g. 1 (2) gezeigt ist. Hierdurch kann die Möglichkeit, daß eine leitfähige Goldschicht auf der Oberfläche durch Diffusion und Abscheidung bei der Hitzebehandlung gebildet wird, vermieden werden und die günstigen elektrischen Eigenschaften, welche die erste aufgedampfte dünne Schicht aufweisen, kann aufrechterhalten werden. Eine Nickel-Chrom-Legierung oder ein Metall, dessen Temperaturkoeffizient des Widerstandes nicht sehr groß ist, kann als Metall zum Bilden der zweiten dünnen Schicht verwendet werden. Es kann auch nur ein einziges Metall unter Chrom. Titan oder Nickel verwendet werden. Nachdem die erste und zweite aufgedampfte dünne Schicht gebildet worden sind, werden diese beiden Schichten zu dem Zweck erhitzt, die Eigenschaften zu stabilisieren, jedoch muß hier die Dicke der zweiten dünnen Schicht in Abhängigkeit von dem Material ausgewählt werden, damit die Diffusion von Gold während der Wärmebehandlung behindert oder verhindert werden kann. Beim Aufdampfen einer Nickel-Chrom-Legierung als zweite dünne Schicht bis zu einer Dicke von etwa einigen hundert A kann die Erhitzungstemperatur zwischen 200 und 300° C ausgewählt werden und die Erhitzung kann für eine Zeitdauer von 10 und mehr Stunden fortgesetzt werden. Falls die Zeitdauer der Erhitzung willkürlich geändert werden kf»nn, kann der Temperaturbereich der Erhitzung von 150 bis 350° C erweitert werden. Die zweite aufgedampfte dünne Schicht muß bis zu einer Dicke aufgedampft werden, die nicht die elektrischen Eigenschaften der ersten aufgedampften dünnen Schicht stört, und diese Dicke kann in Abhängigkeit von den verschiedenen verwendeten Materialien geändert werden.According to the invention, an increase in the temperature coefficient of the resistance is eliminated by that the second evaporated thin layer 3 is formed on the first evaporated thin layer 2 as shown in FIG. 1 (2) is shown. This can reduce the possibility of a conductive Gold layer is formed on the surface by diffusion and deposition during heat treatment, avoided and the favorable electrical properties, which the first vapor-deposited thin Have layer can be maintained. A nickel-chromium alloy or a metal whose Temperature coefficient of resistance is not very large, can be used as a metal to form the second thin layer can be used. There can also be just a single metal under chrome. Titanium or Nickel can be used. After the first and second evaporated thin layers have been formed these two layers are heated for the purpose of stabilizing the properties, however the thickness of the second thin layer must be selected depending on the material, so that the diffusion of gold during the heat treatment can be hindered or prevented. When evaporating a nickel-chromium alloy as a second thin layer up to a thickness of about the heating temperature between 200 and 300 ° C can be selected and a few hundred A the heating can be continued for a period of 10 or more hours. If the duration The heating temperature range can be changed from 150 can be extended up to 350 ° C. The second evaporated thin layer must be evaporated to a thickness that do not have the electrical properties of the first evaporated thin layer bothers, and this thickness can be changed depending on the various materials used will.

Die Kurve b der F i g. 3 zeigt den Temperaturkoeffizienten des Widerstandes einer Metallschicht, die durch Aufdampfen der zweiten aufgedampften dünnen Schicht mit Nickel und Chrom bis zu einer Dicke von 200 A auf der ersten aufgedampften dünnen Schicht mit Nickel, Chrom und Gold erhalten wird, wobei der Goldgehalt der ersten Schicht veränderbar ist. Dann werden die beiden dünnen Schichten bei einer Temperatur von 250° C 10 Stunden lang erhitzt.The curve b of FIG. 3 shows the temperature coefficient of the resistance of a metal layer, which is obtained by vapor deposition of the second vapor-deposited thin layer with nickel and chromium up to a thickness of 200 Å on the first vapor-deposited thin layer with nickel, chromium and gold, the gold content of the first layer being variable is. Then the two thin layers are heated at a temperature of 250 ° C for 10 hours.

Die Kurven c, d, e und /in F i g. 4 zeigen das Verhältnis zwischen der Temperatur T (⁰C) und der Widerstandsänderung Λ R/R (⁰O), wenn die Goldmengen jeweils 62, /5, 83 und 90% betragen. Diese Widerstandsänderungen werden auf der Grundlage der Widerstandswerte errechnet, die erhältlich sind, wenn die Umgebungstemperatur 30° C beträgt. Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß in einer dünnen Schicht, deren Goldgehalt etwa 80" 0 beträgt, der Temperaturkoeffizient des Widerstandes etwa Null ist und die Änderung des Widerstandes im Verhältnis zur Temperatur minimal ist, wenn die Temperatur nahe der Raumtemperatur liegt. Hierbei ist zu bemerken, daß der Goldgehalt der ersten aufgedampften dünnen Schicht des Widerstandselementes, deren Temperaturkoeffizient des Widerstandes ungefähr Null beträgt, um etwa 20% höher als der Goldgehalt des Widerstandselementes ist. das durch Erhitzung nur der ersten aufgedampften dünnen Schicht erhalten wird und dessen Temperaturkoeffizient des Widerstandes ungefähr Null ist. und daß die Neigung der Kurve schwach ist. Wenn der Goldgehalt etwa 80% beträgt, ist der Temperaturkoeffizient des Widerstandes sehr gering und der Flächenwiderstand beträgt 30 Ohm. Diese beiden Werte erfüllen vollständig den Zweck der Erfindung.The curves c, d, e and / in FIG. 4 show the relationship between the temperature T ( ⁰ C) and the change in resistance Λ R / R ( ⁰ O) when the gold amounts are 62, / 5, 83 and 90%, respectively. These changes in resistance are calculated based on the resistance values available when the ambient temperature is 30 ° C. From the above it follows that in a thin layer, the gold content of which is about 80 "0, the temperature coefficient of resistance is about zero and the change in resistance in relation to temperature is minimal when the temperature is close to room temperature It should be noted that the gold content of the first vapor-deposited thin layer of the resistance element, the temperature coefficient of resistance of which is approximately zero, is about 20% higher than the gold content of the resistance element, which is obtained by heating only the first vapor-deposited thin layer and its temperature coefficient of resistance is about zero and that the slope of the curve is weak, when the gold content is about 80%, the temperature coefficient of resistance is very small and the sheet resistance is 30 ohms, these two values fully serve the purpose of the invention.

Gemäß der Erfindung wird der Goldgehalt der ersten aufgedampften dünnen Schicht zwischen 60 und 95% ausgewählt. Als Folge wird der Temperaturkoeffizient des Widerstandes ungefähr zwischen -50 ■ 10-⁽ⁱ/grd ui.d · 100 ■ 10 «/grd geändert. Auch wird der Flächenwiderstand niedriger als 60 Ohm. Verschiedene abgewandelte Auslührungsformen der Erfindung können auf der Grundlage de« oben beschriebenen Versuchsbeispiels erhalten werden, indem der Goldgehalt der ersten aufgedampften dünnen Schicht innerhalb eines Bereiches von 60 bis 95% geändert wird, indem die Metalle zuir Bilden der zweiten aufgedampften dünnen Schich innerhalb der vorstehend beschriebenen Metalle ge ändert werden und indem weiterhin die Dicken dei Schichten geändert werden.According to the invention, the gold content of the first vapor-deposited thin layer is selected between 60 and 95%. As a result, the temperature coefficient of the resistance is changed approximately between -50 ^{· 10- (i} / grd ui.d · 100 · 10 «/ grd. The sheet resistance is also lower than 60 ohms. Various modified embodiments of the invention can be based on the Experimental example described above can be obtained by changing the gold content of the first evaporated thin layer within a range of 60 to 95%, by changing the metals to form the second evaporated thin layer within the metals described above and by further changing the thicknesses of the layers to be changed.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Er findung beschrieben, bei der jede der aufgedampftei dünnen Schicht eine Mischung aus Nickel, Chron und anderen Zugabemetallen, z. B. Aluminium um Kupfer, enthalten. Die erste aufgedampfte dünn. Schicht, die Nickel, Chrom, Aluminium, Kupfer um Goid enthält, und deren Goldgehalt 33 Gewichts prozent beträgt, wurde auf einem isolierenden Sub strat gebildet, das aus Keramik bestand, indem GoIi und eine Nickel-Chrom-Legierung, in der das Ge wichtsverhältnis von Nickel zu Chrom, Aluminiur und Kupfer 75-20-2,5-2,5 beträgt, aufgedampft wui den. Die zweite aufgedampfte dünne Schicht, diAn embodiment of the invention will be described in which each of the vapor-deposited thin layer of a mixture of nickel, chron and other addition metals, e.g. B. aluminum around Copper. The first vaporized thin. Layer, the nickel, chromium, aluminum, copper around Goid, and the gold content of which is 33 percent by weight, was placed on an insulating sub strat, which consisted of ceramic by adding gold and a nickel-chromium alloy in which the Ge weight ratio of nickel to chromium, aluminum and copper is 75-20-2.5-2.5, evaporated wui the. The second evaporated thin layer, di

Nickel, Chrom, Aluminium und Kupfer enthält, wurde dann auf der ersten aufgedampften dünnen Schicht gebildet, indem eine Legierung, bei der das Gewichtsverhältnis von Nickel zu Chrom, Aluminium und Kupfer 75-2()-2,'5-2,5 beträgt, aufgedampft wurde. Die erste aufgedampfte dünne Schicht des Mctallschicht-Widerslandsclemcntes wurde bis zu einer Dicke von etwa 300 A aufgedampft und der Bildung dieser ersten Schicht folgend wurde dieContains nickel, chromium, aluminum and copper, was then formed on the first evaporated thin layer by applying an alloy in which the Weight ratio of nickel to chromium, aluminum and copper is 75-2 () - 2, '5-2.5, evaporated became. The first vapor-deposited thin layer of the metal-layer opposing terminal was up to evaporated to a thickness of about 300 Å and following the formation of this first layer was the

zweite aufgedampfte dünne Schicht bis zu einer Dicke von 150 A aufgedampft. Nachdem die Aufdampfung beendet war, wurden die beiden Schichten für K) Stunden bei 250 C erhitzt. Dieses Metall- ^hicht-Widcrstandselcmcnt hat einen Widerstand von etwa 30 Ohm und einen sehr geringen Tcmpcraturkoeflizienlen des Widerstandes. Die Widerstandsänderung dieses Widcrstandselemcntes im Verhältnis zur Temperatur ist als Kurve e in Fig. 4 gezeigt.second evaporated thin layer evaporated to a thickness of 150 Å. After the vapor deposition had ended, the two layers were heated at 250 ° C. for K) hours. This metal resistance element has a resistance of about 30 ohms and a very low temperature coefficient of resistance. The change in resistance of this resistance element in relation to temperature is shown as curve e in FIG.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Metal layer resistor element with a first vapor-deposited thin layer that is on is formed on an insulating substrate and contains nickel, chromium and other additional metals, and with an electrically stable second vapor-deposited thin one that also contains chromium Layer which is provided on the first layer and protects it, characterized in that, that the first layer (2) in addition to nickel, chromium and optionally others Additional metals as the main component contains 60 to 95 percent by weight gold and that the Second layer (3) contains not only chromium but also nickel and other metals, which causes diffusion and deposition of gold in the first layer (2) at the point necessary for stabilization Heat treatment is prevented.

2. Method of manufacturing a metal film resistor element according to claim 1, characterized in that the first layer (2), the gold content of which is 60 to 95 percent by weight is on the substrate (1) from an evaporation source made of a nickel-chromium alloy (4) and a further vapor deposition source made of gold (S) is vapor deposited, the vapor deposition sources are independent of one another or form a single vapor deposition source, and that the vapor deposition from the two vapor deposition sources running at the same time.