JP3863491B2 - 五酸化タンタル防湿層を有する薄膜レジスター - Google Patents

Description

本発明は五酸化タンタル防湿層を有する薄膜レジスターのための方法および装置に関する。

現在のフィルムレジスターおよびそれを製造するための関連する方法は、効果的な防湿層を形成ないし使用する能力に関し問題がある。防湿層はレジスターの表面に堆積され、凝縮又は蒸気の形の湿気によりレジスター膜素子が劣化されるのを防止する層である。防湿層としてスクリーン印刷された物質が従来使用され、これにより湿気によるレジスターの不良率を減少させることが実証されている。しかし、問題もあった。

五酸化タンタルは、半導体工業において絶縁体として使用され、ガラス‐セラミックディスク上のコバルト合金記録媒体の記憶性能を向上させるものとして知られている。更に、五酸化タンタルはレジスター工業でも使用され、スパークプラグと合体させたレジスター素子を向上させ、グレーズレジスターを形成するものとして知られている。五酸化タンタルは更に耐湿不良を防止する窒化タンタル抵抗システムと関連させて使用される。窒化タンタルレジスターは酸化プロセスの結果、五酸化タンタルの自然発生層を有することが知られている。更に、窒化タンタルレジスターおよび窒化タンタルコンデンサーは耐湿性を有するものとして知られている。
ガラス張り層（glazed layer）を基板の上に堆積させ、レジスター層をこのガラス張り層の上に堆積させたサーマルヘッドにも五酸化タンタルは使用されている。日本国特許公開01−33755には、レジスター層を絶縁するガラス張り層と、このレジスター層の上にスパッタリングした五酸化タンタルのような保護膜とを有する上述のようなサーマルヘッドが開示されている。サーマルヘッドはチップレジスターと異なる構造および目的を有する。更に、本発明のチップレジスターはそのようなガラス張り層を含まなくともよい。
特許公開01−33755

多くの薄膜レジスター、特にニッケル‐クロム合金およびニッケル、クロムおよび他の金属を含有する他の合金からなるものは、特に多湿条件下で影響を受け易いものである。これらおよび他のタイプの合金は電食され易く、或る多湿条件下で電気的導通を生じさせる。特に、湿度条件が促進された場合、電食が生じ、レジスターは不良となる。それにより、薄膜レジスターは多湿条件下での用途に不適なものとなる。

従って、本発明の主たる目的は薄膜レジスター用防湿層のための改良された方法および装置を提供することである。
本発明の他の目的は促進された湿度テストに対し影響されにくい薄膜レジスターのための方法および装置を提供することである。
本発明の他の目的はニッケル-クロム合金薄膜レジスターと共に使用することができる防湿層のための方法および装置を提供することである。

本発明の他の目的は窒化タンタルを必要としない薄膜レジスター用防湿層のための方法および装置を提供することである。
本発明の他の目的はスクリーン印刷された防湿層を置換する薄膜レジスター用防湿層のための方法および装置を提供することである。
本発明の他の目的は通常の製造技術および材料との相容性の良好な薄膜レジスター用防湿層のための方法および装置を提供することである。

本発明の他の目的はニッケル-クロム合金と共に使用することができる薄膜レジスター用防湿層のための方法および装置を提供することである。
本発明の他の目的はMIL-STD-202法の103試験の下で良好な性能を示す薄膜レジスター用防湿層のための方法および装置を提供することである。
本発明の他の目的はMIL-STD-202法の106試験の下で良好な性能を示す薄膜レジスター用防湿層のための方法および装置を提供することである。

本発明の他の目的は促進された湿度条件下での電食による薄膜レジスターの不良発生を減少ないし防止するための方法および装置を提供することである。
本発明の他の目的はスパッタリングを介して堆積することができる防湿層のための方法および装置を提供することである。
本発明の以上の、並びに他の目的、特徴、利点は本明細書および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

本発明は、薄膜レジスターにおける五酸化タンタル防湿層のための方法および装置を提供するものである。すなわち、本発明は、標準的製造方法を用いつつ、薄膜レジスター製造のために使用される五酸化タンタル防湿層を提供することである。本発明では、抵抗素子として任意の数の金属膜を使用することができる。特に、本発明ではニッケル-クロム合金を使用することができる。この抵抗金属膜の上には五酸化タンタルからなる防湿層が被覆される。この五酸化タンタル層は防湿層として作用する。

この五酸化タンタル層は、湿気に対し抵抗を示す薄膜レジスターをもたらすものである。特に、この五酸化タンタル防湿層は、或る多湿条件下で電気的導通を生じさせる薄膜レジスターの電食に対する抵抗を向上させる。従って、本発明は、実質的に従来の製造技術を使用しながら、薄膜レジスターの信頼性を向上させることができる。
本発明の方法は、薄膜チップレジスター基板上に金属膜抵抗層を、直接、堆積させ、これを被覆、固着させる工程を含む。この方法は更に、この金属膜抵抗層の各端部にチップレジスター端子を固着する工程を含む。基本的に五酸化タンタル膜からなる防湿層をこの金属膜抵抗層を被覆するようにして堆積させ、それにより多湿条件下での電食による不良発生を減少させる。この五酸化タンタル層は上記金属膜抵抗層の自然酸化により形成されるものではない。
本発明のレジスターは上述の方法により形成される。このレジスターは上記抵抗素子を直接被覆し固着された五酸化タンタル層を含むものであってもよく、或いは、パッシベーション層が防湿層と上記金属膜抵抗層との間に介在するものであってもよい。

図１は、標準的製造方法を用いて製造される従来の薄膜レジスターを示している。図１において、基板12が使用されている。この基板12は、アルミナ、又は薄膜形成プロセスで使用することができる他の材料からなるものであってよい。この基板上には金属膜の層が被覆される。この金属膜は薄膜レジスターのための抵抗素子としての役割を果すものである。この金属膜の層14は任意の数の金属膜からなるものであってよく、しばしば、ニッケル‐クロム（ニクロム）合金又はニッケルおよび/又はクロムを含む他の合金からなるものである。ニッケル-クロム合金は、薄膜レジスターで使用される金属膜の最も一般的なものの１つである。この金属膜の層14の上にはパッシベーション層16が被覆される。このパッシベーション層16は、薄膜レジスターの電子的特性を外部汚染物からの劣化に対し保護するために使用することができる。このパッシベーション層16は、耐傷付き抵抗物質を堆積したもの、例えば窒化珪素、二酸化珪素、その他の公知の物質からなるものであってもよい。この薄膜レジスター10は更に端子18を具備している。この薄膜レジスターの両端に設けられた端子18は薄膜レジスターを電気的に接続するために使用される。

本発明の薄膜レジスターが図２に示されている。この薄膜レジスター20は図１の薄膜レジスター10と同様にして製造することができる。しかし、図２の薄膜レジスター20は更に防湿層22を含む。この防湿層22は五酸化タンタル膜からなる層である。この五酸化タンタル膜は薄膜レジスター上にスパッタリングにより堆積させてもよく、それにより抵抗金属膜を被覆し、更に、適宜、パッシベーション層を被覆するものであってもよい。本発明では、このパッシベーション層を必ずしも必要としない。

五酸化タンタル層の付加により、或る多湿条件下で電気的導通を生じさせる電食による薄膜レジスターの不良を減少させることができる。この薄膜レジスター20は基板12としてアルミナを使用してもよく、或いは他の基板材料を使用してもよい。本発明では、この基板の材料選択に特に制限されないが、標準的製造方法を使用できるものが好ましい。このパッシベーション層は窒化珪素、二酸化珪素、その他の公知の物質からなるものであってもよい。更に、本発明では任意の数の金属膜を使用することができ、その金属膜にはニッケル、クロム又はこれら双方を含むものが用いられる。この薄膜レジスター20のための端子18は薄膜レジスターと共に一般に使用される任意の端子であってよい。例えば、端子18は端子の周りに折込み（ラップ）を有するものであってもよい。

ニッケル-クロム合金層を用い、五酸化タンタル防湿層を有する本発明の薄膜レジスターが標準環境テスト法に従って評価された。1206サイズのラップ付き端子チップレジスターを用いた薄膜レジスターをMIL-STD-202法の103試験に基づいてテストした。これらのテストは、電子部品に使用される材料の特性を評価するためのものである。なぜならば、これら部品は湿気および水蒸気の吸収および拡散により影響を受けるからである。このテストは加速環境テストであり、高い相対湿度と高温が用いられる。このテストによれば、４０℃の温度と、９０％ないし９５％の間の相対湿度が使用された。レジスターに対し、10ボルトのDC電流が96時間、適用された。

この96時間のテストにおいて、典型的な不良率（五酸化タンタルを使用しないとき）は1ロット当たり0ないし4部（導通）である。五酸化タンタルを防湿層として使用した五酸化タンタル防湿層薄膜レジスターのテストでは、導通は全く認められなかった。

五酸化タンタル防湿層を有する薄膜レジスターの第2のグループで第2のテストを行った。この第2のテストについては、耐湿性についてMIL-STD-202法の106試験を行った。このテストは、上記テストと異なる点は、凝縮期間と乾燥期間と交互に与える温度サイクルを使用したことである。このテストにおいては、温度範囲は６５℃と、−１０℃との間、相対湿度は９０％と１００％との間で選択した。このテストは10ボルトのDC電流を用い、240時間以上行った。

この240時間のテスト（五酸化タンタル防湿層を使用しないとき）の結果において、テストしたレジスターのほぼ９０％が不良であった。五酸化タンタルを防湿層として使用した240時間のテストの結果では、不良は全く認められなかった。

本発明の薄膜レジスターの製造方法が図３に最もよく表されている。本発明の薄膜レジスターは、薄膜製造法と実質的に合致する方法で製造することができる。工程３０において、金属膜がスパッタリング又はその他の技法により堆積される。この金属膜は、銅、クロム、ニクロム又は当該分野で公知の金属を含む合金であってもよい。必要に応じ、工程３２において、パッシベーション層が堆積される。このパッシベーション層はスパッタリング又はその他の技法により堆積される。このパッシベーション層は薄膜レジスターを外部汚染物から保護するために使用される。工程３４において、五酸化タンタルの層が堆積される。この五酸化タンタルの層はスパッタリング又はその他の技法により堆積させることができる。この五酸化タンタル層は薄膜レジスターの電食を減少させる防湿層として作用する。

以上のように、五酸化タンタル防湿層を有する薄膜レジスターのための装置および方法が提供され、従来の問題および欠点を解決することができる。

従来の薄膜レジスターを示す側面図である。 本発明の五酸化タンタル防湿層を有する薄膜レジスターを示す側面図である。 本発明の方法を説明するフロー図である。

符号の説明

10 薄膜レジスター
12 基板
14 金属膜の層
16 パッシベーション層
18 端子
22 防湿層

Claims (9)

1. 防湿層を有する薄膜チップレジスターを製造する方法であって、薄膜チップレジスター基板上に金属膜抵抗層を直接、堆積させ、該基板を被覆する工程と；該該金属膜抵抗層の各端部にチップレジスター端子を取着させる工程と；パッシベーション層を上記チップレジスター端子に隣接させ、かつ、金属膜抵抗層を被覆するようにして堆積させる工程と；基本的に五酸化タンタル膜からなる防湿層を、パッシベーション層を被覆し、かつ、上記チップレジスター端子を被覆させることなく上記チップレジスター端子に隣接させて堆積させ、多湿条件下での電食による不良発生を減少させる工程とを具備してなり；該五酸化タンタル膜の層を堆積する工程がスパッタリングによるものであることを特徴とする方法。
2. 該金属膜の層がニッケルを含む合金からなる請求項１記載の方法。
3. 該金属膜の層がクロムを含む合金からなる請求項１記載の方法。
4. 該金属膜の層がニッケル‐クロム合金からなる請求項１記載の方法。
5. 請求項1記載の方法により製造された薄膜チップレジスター（20）であって；
   基板（12）と；
   該基板に直接固着された金属膜抵抗層（14）と；
   該金属膜抵抗層（14）の各端部に取着されたチップレジスター端子（18）と；
   該金属膜抵抗層を被覆するパッシベーション層（16）と；
   多湿条件下での電食による不良発生を減少させるため、該パッシベーション層（16）を直接被覆し、上記チップレジスター端子（18）を被覆させることなく上記チップレジスター端子（18）に隣接させて堆積させた基本的に五酸化タンタルからなる外側防湿層（22）と；
   を具備してなり；
   該五酸化タンタルからなる外側防湿層がスパッタリングにより形成されたものであることを特徴とする薄膜チップレジスター（20）。
6. 該金属膜抵抗層（14）がニッケルを含む合金からなる請求項５記載の薄膜チップレジスター（20）。
7. 該金属膜抵抗層（14）がクロムを含む合金からなる請求項５記載の薄膜チップレジスター（20）。
8. 該金属膜抵抗層（14）がニッケルークロム合金からなる請求項５記載の薄膜チップレジスター（20）。
9. 請求項1記載の方法により製造された薄膜チップレジスター（20）であって；
   電気抵抗基板（12）と；
   該基板（12）に直接固着され、タンタルからなるものでない金属膜抵抗層（14）と；
   該金属膜抵抗層（14）の各端部に取着されたチップレジスター端子（18）と；
   該金属膜抵抗層（14）を直接被覆するパッシベーション層（16）と；
   多湿条件下での電食による不良発生を減少させるため、チップレジスター端子（18）を被覆することなく該パッシベーション層（16）を直接被覆する基本的に五酸化タンタルからなる外側防湿層（22）と；
   を具備してなり；
   該五酸化タンタルからなる外側防湿層がスパッタリングにより形成されたものであることを特徴とするもの。

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