JP2018170309A - 薄膜チップ形電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境下でも抵抗値変動の少ない薄膜チップ形電子部品を提供することを目的とする。
【解決手段】アルミナからなる基板１上面の両端部に一対の上面電極２を設け、基板１上面及び上面電極２の上面に設けられた薄膜抵抗体５を備え、上面電極２はＡｕを含み、薄膜抵抗体５は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉを含み、上面電極２と薄膜抵抗体５との間にバリアメタル層４を設けたものであり、このように構成することにより上面電極２と薄膜抵抗体５の間で金属化合物を生成することを防ぎ、高温下でも優れた抵抗値安定性を有する薄膜チップ形電子部品を得ることができるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐熱性を要求される電子機器に使用される薄膜チップ形電子部品、特に薄膜抵抗体を用いた電子部品に関するものである。

従来の薄膜チップ形電子部品の構造としては、基板上面の両端部に一対に設けられた上面電極は、ＮｉＣｒＡｌＳｉの４元系合金からなる薄膜抵抗体と電気的に接続されるように設けられていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００７-２７２９９号公報

特許文献１に開示されている従来の耐熱性を有する薄膜抵抗体の構造としては、基板の上面両端部にＡｕを含む金属有機化合物を主成分とする導電性ペーストからなる一対の上面電極が設けられ、上面電極の上部に電気的に接続されるように設けられたＮｉＣｒＡｌＳｉからなる薄膜抵抗体とを備えている。この構造では、１５０℃程度の温度ではほとんど抵抗値は変化しないが、２００℃程度の高温に長時間置かれることによって、構成元素の熱拡散が促進され、上面電極と薄膜抵抗体の界面にＡｕ-Ａｌ合金が生成され、抵抗値安定性が悪化してしまうという課題を有していた。

本発明は上記課題を解決するために、アルミナからなる基板上面の両端部に一対の上面電極を設け、基板上面及び上面電極の上面に設けられた薄膜抵抗体を備え、上面電極はＡｕを含み、薄膜抵抗体は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉを含み、上面電極と薄膜抵抗体との間にバリアメタル層を設けたものである。この構成により、従来のバリアメタル層のない構造と比較し、Ａｕ-Ａｌ合金の発生を抑制することができ、これにより、高温下でも優れた抵抗値安定性を有する薄膜チップ形電子部品を得ることができるという作用効果を有するものである。

さらに、バリアメタル層は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕのうち１つの金属または少なくともこれらの１つの金属を含む合金から構成することが望ましい。この構成により、従来のバリアメタル層のない構造と比較し、Ａｕ-Ａｌ合金の発生を抑制することができ、これにより、高温下でも優れた抵抗値安定性を有する薄膜チップ形電子部品を得ることができるという作用効果を有するものである。

さらにバリアメタル層は、上面電極の上面および薄膜チップ形電子部品の端面部分を除いた上面電極の外周部を覆うことが望ましい。このようにすることにより、上面電極の外周部付近でＡｕ-Ａｌ合金の発生を抑制するとともに、上面電極と基板で構成される階段状の段差が、バリアメタル層によりゆるやかに被覆されることで、上面電極端部での薄膜抵抗体の被覆性が向上し、これにより、高温下でも優れた抵抗値安定性を有する薄膜チップ形電子部品を得ることができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の薄膜チップ形電子部品は、基板と、基板の両端部に一対に設けられた上面電極と、基板上面及び上面電極の上面に設けられた薄膜抵抗体とを備え、上面電極と薄膜抵抗体との間にバリアメタル層を設けたもので、高温環境下での元素拡散の抑制と薄膜抵抗体の被覆性向上により、従来品に比べて大幅な耐熱性向上を実現させることができるという優れた効果を奏するものである。

本発明における薄膜チップ形電子部品の断面図 本発明における薄膜チップ形電子部品の製造工程図

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１における薄膜チップ形電子部品の一例である薄膜角チップ抵抗器の断面図を示したものである。９６%以上のアルミナを含有してなるアルミナ基板からなる基板１の上面の両端部には一対の上面電極２が設けられ、かつ基板１の下面の両端部には一対の下面電極３が設けられている。一対の上面電極２の上面および基板１の上面の一部にはバリアメタル層４が設けられている。そしてバリアメタル層４の上面と基板１の上面の一部に薄膜抵抗体５が設けられている。この薄膜抵抗体５はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉの４元素を主成分とする薄膜材料で構成され、Ｎｉ／Ｃｒ比は重量比で４５／５５〜５５／４５となるようにし、Ａｌは全重量に対して１０〜１８重量％含有するようにし、Ｓｉは全重量に対して２〜６重量％含有するようにしている。

バリアメタル層４は、Ａｕを含む上面電極２を覆うことで、Ａｌを含む薄膜抵抗体５と上面電極２が接触することを防ぎ、Ａｕ−Ａｌ合金の発生を抑制することができる。さらにバリアメタル層４は、上面電極２の上面および薄膜チップ形電子部品の端面部分を除いた上面電極２の外周部を覆うよう設けることが望ましい。この構造により、上面電極の外周部付近でＡｕ-Ａｌ合金の発生を抑制するとともに、上面電極２と基板１で構成される階段状の段差が、バリアメタル層４によりゆるやかに被覆されることで、上面電極２の端部での薄膜抵抗体５の被覆性が向上し、Ａｕ−Ａｌ合金の発生の抑制効果に加えて、さらに抵抗値安定性が向上する。

また、バリアメタル層４は、Ａｕ−Ａｌ合金の発生を抑制するために、ＡｕとＡｌ以外の材料で構成することが望ましい。例えばＴｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕのうち１つの金属または少なくともこれらの１つの金属を含む合金から構成することが望ましい。さらに、バリアメタル層４の厚みは、電気抵抗の観点からは薄く、Ａｕ−Ａｌ合金発生抑制の観点からは厚いことが求められ、５ｎｍ以上、５００ｎｍ以下とすることが望ましい。

中間電極６は薄膜抵抗体５の上面の一部に設けられ、導電性樹脂材料からなる。金属酸化膜７は薄膜抵抗体５の全面および一対の上面電極２の一部を覆うように設けられたＡｌ２Ｏ３等からなる金属酸化膜である。樹脂保護膜８は一対の上面電極２の間に位置する金属酸化膜７を覆うように設けられたエポキシ系樹脂ペースト等からなる樹脂保護膜である。端面電極９は基板１の両端面に設けられた端面電極で、この端面電極９は上面電極２と下面電極３と電気的に接続されるように構成されている。端面電極９は上面電極２、下面電極３および基板１の一部を覆うように設けられた導電性樹脂ペースト、Ｎｉめっき膜、Ｓｎめっき膜で、このＮｉ及びＳｎめっき膜は、はんだ付け時の信頼性確保のために露出
した電極部に設けられるものである。

以上のように構成された本発明の実施の形態１における薄膜角チップ抵抗器について、以下にその製造方法を説明する。

図２は本発明の実施の形態１における薄膜角チップ抵抗器の製造方法を示す製造工程図である。まず、耐熱性および絶縁性に優れた９６％以上のアルミナを含有してなる基板１の上面の両端部に、一対の上面電極２を形成する。この上面電極２は、Ａｕからなる金属有機物を主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷し、かつ焼成することにより形成される。そしてこの上面電極２はＡｕの他にＰｔ、Ｒｕ等からなる有機金属を主成分とする導電性ペーストで構成してもよく、さらにはＡｇやＮｉ等の金属粉とガラスフリットのバインダーからなる導電性ペーストを用いて構成してもよい。また、スパッタリングや電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸着等による方法で形成した薄膜電極を用いてもよい。なお、薄膜電極の密着性を向上させるためには、Ｃｕ薄膜等の下層にＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ薄膜等からなる密着層を設ければ良い。

次に上面電極２と同様の方法で、基板１の下面に一対の下面電極３を形成する。

次に基板１上に、一対の上面電極２の上面および基板１の上面の一部を覆うようにスパッタリングや電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸着等によってバリアメタル層４を形成する。

続いて、バリアメタル層４を所定のパターンに形成するために、フォトリソ工法（レジスト塗布、乾燥、露光、現像、エッチング、レジスト剥離）により、バリアメタル層４を所望の形状に加工するパターン形成プロセスを行う。バリアメタル層４を得るためのパターン形成プロセスはフォトリソ工法以外にも、所定箇所に開口部を有するメタルマスクを基板に密着させて固定し、そしてこの状態でスパッタリング等による成膜で基板上の所定箇所のみに着膜する方法を採用しても良いものである。バリアメタル層４の大きさを上面電極２よりも大きくすることによって、バリアメタル層４は、上面電極２の上面および薄膜チップ形電子部品の端面部分を除いた上面電極２の外周部を覆うようにする。

次にバリアメタル層４の上面と基板１の上面の一部に重なるようにスパッタリングなどによってＮｉＣｒＡｌＳｉ合金からなる薄膜抵抗体５'を形成し、続いて、薄膜抵抗体５'を所定のパターンに形成するために、フォトリソ工法（レジスト塗布・乾燥・露光・現像・エッチング・レジスト剥離）により、薄膜抵抗体５'を所望の形状（薄膜抵抗体５）に加工するパターン形成プロセスを行う。薄膜抵抗体５を得るためのパターン形成プロセスはフォトリソ工法以外にも、所定箇所に開口部を有するメタルマスクを基板に密着させて固定し、そしてこの状態でスパッタリング等による成膜で基板上の所定箇所のみに着膜する方法を採用しても良いものである。

次に薄膜抵抗体５上の全面を覆うようにスパッタリングなどによってＡｌ２Ｏ３を成膜することにより、金属酸化膜７を形成し、その後、熱処理を施す。なお、この金属酸化膜７はＡｌ２Ｏ３で形成しているが、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の他の金属酸化物材料を用いて形成しても良いものである。

次に薄膜抵抗体５の上面の一部に導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷し、かつ硬化させることにより中間電極６を形成し、さらに、薄膜抵抗体５の抵抗値を所定の値に修正するためにレーザートリミングにより抵抗値修正を行う。

次に、中間電極６の間に位置する金属酸化膜７を覆うように、耐湿性および耐熱性に優れたエポキシ系樹脂ペーストをスクリーン印刷し、かつ硬化させることにより樹脂保護膜
８を形成する。

次に、上面電極２と下面電極３と中間電極６とを電気的に接続するように、基板１の端面部にＮｉ系またはＡｇ系樹脂ペーストを塗布し、かつ硬化させることにより端面電極９を形成する。

最後に、電気めっきにより、０．５〜１０μｍのＮｉめっき膜と、０．５〜１０μｍのＳｎめっき膜を形成して、薄膜角チップ抵抗器が製造されるものである。

本発明にかかる薄膜抵抗体を用いた薄膜チップ形電子部品は、耐熱性（抵抗値安定性）において従来の構成よりも優れているため、近年、機電一体化が進む自動車分野の電子部品等の用途として有用である。

１ 基板
２ 上面電極
３ 下面電極
４ バリアメタル層
５ 薄膜抵抗体
６ 中間電極
７ 金属酸化膜
８ 樹脂保護膜
９ 端面電極

Claims (3)

1. アルミナからなる基板上面の両端部に一対の上面電極を設け、前記基板上面及び前記上面電極の上面に設けられた薄膜抵抗体を備え、前記上面電極はＡｕを含み、前記薄膜抵抗体は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉを含み、前記上面電極と前記薄膜抵抗体との間にバリアメタル層を設けた薄膜チップ形電子部品。
2. 前記バリアメタル層は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕのうち１つの金属または少なくともこれらの1つの金属を含む合金からなる請求項1記載の薄膜チップ形電子部品。
3. 前記バリアメタル層は、前記上面電極の上面および前記薄膜チップ形電子部品の端面部分を除いた前記上面電極の外周部を覆う請求項１記載の薄膜チップ形電子部品。

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