JP4073673B2 - Resistor manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、抵抗器の製造方法に属し、特に温度センサーの分野で好適に利用されうる。
【0002】
【従来の技術】
従来より温度変化に伴って抵抗値が大きく変化する抵抗体からなる抵抗器が、温度センサーとして用いられている。そのような抵抗器は、各温度によって所定の抵抗値をもつように製造段階で抵抗体をトリミングすることにより、抵抗値が調整される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の抵抗体は、抵抗温度係数が大きいことから、トリミング時に発生する熱によって抵抗体の温度が上昇し、トリミング中は温度と抵抗値の正確な関係が不明となる。従って、正確に抵抗値を調整することが困難であるし、そのため精度の高い温度センサーを得ることができない。
それ故、この発明の課題は、抵抗値調整の容易な抵抗器及び精度の高い温度センサーを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するために、この発明の抵抗器を製造する方法は、
第1の抵抗体と第2の抵抗体を直列に接続して所定の合成抵抗値を有する抵抗器を製造する方法において、
第1の抵抗体と第2の抵抗体を同一平面上に形成し、
第2の抵抗体は、抵抗温度係数の絶対値が第1の抵抗体の100分の1以下で抵抗値が第1の抵抗体よりも大きくないものとし、
第1の抵抗体をトリミングした後、第2の抵抗体をトリミングすることを特徴とする。
【0005】
この抵抗器によれば、抵抗値は第1抵抗体と第2抵抗体の合成抵抗値となる。まず第1抵抗体をトリミングすることにより合成抵抗値を粗く調整する。第1抵抗体の抵抗値は、第2抵抗体のそれよりも大きいか同等であるので、短時間で目的の合成抵抗値に近似した値まで調整することができる。次に第2抵抗体をトリミングすることにより目的の合成抵抗値となるまで微調整する。第2抵抗体は温度係数の絶対値が第1抵抗体のそれの100分の1以下であるから、トリミング中であっても抵抗体の温度上昇が少なく、温度と抵抗値の関係を監視しながら調整することができる。
【0006】
よって、目的の合成抵抗値に極めて近似した抵抗値を有する抵抗器が得られる。また、この抵抗器からなる温度センサーは、抵抗値と温度とが設計通りの関係を有することから、精度の高いものとなる。
【0008】
上記課題を解決するために、上記製造方法と関連する第二の発明は、負の温度係数を有する第1の抵抗器と、これに直列に接続された正の温度係数を有する第2の抵抗器とを備える複合抵抗器を製造する方法において、
第1の抵抗器は、第1の抵抗体と第2の抵抗体を同一平面上で直列に接続して得られ、その第2の抵抗体は、抵抗温度係数の絶対値が第1の抵抗体の100分の1以下で抵抗値が第1の抵抗体よりも大きくなく、
第2の抵抗器は、第3の抵抗体と第4の抵抗体を同一平面上で並列に接続して得られ、その第4の抵抗体は、抵抗温度係数の絶対値が第3の抵抗体の100分の1以下で抵抗値が第3の抵抗体よりも小さくないものとし、
第1の抵抗体をトリミングした後、第2の抵抗体をトリミングし、第3の抵抗体をトリミングした後、第4の抵抗体をトリミングする
ことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
−実施形態1−
この発明の抵抗器の実施形態を図面と共に説明する。図1は抵抗値調整前の抵抗器を示す平面図、図2は図1のA−A’断面図である。
抵抗器10は、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニアなどの絶縁性セラミックからなる基板1と、第1の抵抗体2と、端子電極3,3と、櫛状の接続電極4と、第2の抵抗体5とを備える。
【0010】
第1抵抗体2は、クロムCr-ホウ素B-ケイ素Si合金の薄膜からなり、基板1の主面上の一方の側に形成されている。第2抵抗体5は、ニッケルNi-クロムCr合金の薄膜からなり、基板1の主面上の他方の側に形成されている。第1抵抗体2と第2抵抗体5は基板1のほぼ中央で互いに一部重畳している。端子電極3,3の一つは、基板1の主面上の一方の端で第1抵抗体2の一部と重畳するよううに形成され、他の一つは、他方の端で第2抵抗体5の一部と重畳するように形成されている。接続電極4は、同主面のほぼ中央で第1抵抗体2と第2抵抗体5との重畳部分に更に重畳するように且つその歯形が第1抵抗体2側を向くように形成されている。端子電極3及び接続電極4は、いずれもニッケルNiの薄膜からなる。
【0011】
抵抗体2,5及び電極3,4は、基板1上にスパッタリング及びエッチング技術を施すことによって形成される。第1抵抗体2の比抵抗は第2抵抗体5のそれよりもはるかに大きく、抵抗温度係数の絶対値についても前者がはるかに大きい。接続電極4の抵抗温度係数の絶対値は、それらの中間である。こうして得られた抵抗器10の等価回路は、図3に示すように第1抵抗体2、接続電極4及び第2抵抗体5が直列に接続されたものである。
【0012】
抵抗器10の合成抵抗値を設計値に調整する場合、まず第1抵抗体2及び接続電極4のどちらかを、図4に示すようにレーザーが端子電極3,3と交差しないように一方の辺から他方の辺に向かってレーザートリミングする。このとき第1抵抗体2をトリミングすれば、第1抵抗体2の比抵抗が大きいので短時間のトリミングで抵抗値を設計値に近い値に増加させることができる。接続電極4は導体からなるが、櫛状パターンを有するので、その歯をトリミングすることにより、短時間で抵抗値を上げることができる。
【0013】
次に、第2抵抗体5を同様にトリミングする。第2抵抗体5の抵抗温度係数の絶対値が小さいので、トリミング中の発熱によって第2抵抗体5の抵抗値が大きく変動することはない。また、第2抵抗体5の熱が直ぐに第1抵抗体2に伝わることはない。従って、トリミング中の合成抵抗値を常温における合成抵抗値とみなして合成抵抗値を微調整することができ、精度良く例えば設計値に対して±0.5%以内の精度で調整することができる。
【0014】
より具体的に述べると、合成抵抗値100kΩを実現するために、第1抵抗体2として温度係数−3,300ppm/℃、トリミング前の抵抗値90kΩ程度、第2抵抗体5として温度係数−10ppm/℃、トリミング前の抵抗値2kΩ程度のものを組み合わせることにより、図1及び図2に示した抵抗器1を得たとする。
【0015】
まず第1抵抗体2をトリミングすることにより合成抵抗値を目的地の−2%程度即ち98kΩ程度に粗く調整する。次に第2抵抗体5をトリミングすることにより100kΩとなるように微調整する。このときの総合の温度係数(単位:ppm/℃)は0.98×(-3,300)+0.02×(-10)=-3,234.2となり第1抵抗体2の±100ppm/℃以内に入る。しかも第2抵抗体5をトリミング中の熱はほとんど第1抵抗体2の抵抗値に影響しない。従って、トリミング中の発熱に伴う誤差は第2抵抗体5の2kΩに対して生じるだけであり、合成抵抗値としては±0.2%以内とすることが可能である。
【0016】
第1抵抗体2の材質としては上記の他にPt、Niなども挙げられる。第2抵抗体5の材質としてはNi−Cr合金、Cr−Al−B合金などが挙げられる。端子電極3及び接続電極4の材質としてはCuなども挙げられる。以下の実施形態でも同様である。
【0019】
−実施形態2−
これは、正の温度係数を有する抵抗器と負の温度係数を有する抵抗器からなる複合抵抗器及びその複合抵抗器を利用した温度センサーの例である。
複合抵抗器100は、図5に平面図として示すように実施形態1と同質の基板11上の両端及び中央に端子電極31,32,33を備える。一方(図面に向かって右側)の端の端子電極31と中央の端子電極32間には櫛状の接続電極14が形成され、そして端の端子電極31と接続電極14を接続するように第1の抵抗体12が形成され、中央の端子電極32と接続電極14を接続するように第2の抵抗体15が形成されている。接続電極14の歯は第1抵抗体12の方に向けられている。
【0020】
第1抵抗体12、接続電極14、第2抵抗体15及び端子電極31,32は、実施形態1の抵抗器と同じく全体として負の温度係数を有する抵抗器(第1抵抗器)として機能し、それらの材質は実施形態1における第1抵抗体2、接続電極4、第2抵抗体5及び端子電極3のものと同じである。従って、第1抵抗体12、第2抵抗体15の順でトリミングすることにより、それらの合成抵抗値を短時間で高精度に調整することができる。
【0021】
基板11の他方(図面に向かって左側)の端の端子電極33と中央の端子電極32間には、それらの電極を接続するように第3の抵抗体16及び第4の抵抗体17が並列に形成されている。第3抵抗体16及び第4抵抗体17はいずれも正の温度係数を有する。従って、第3抵抗体16、第4抵抗体17及び端子電極32,33は全体として正の温度係数を有する抵抗器(第2抵抗器)として機能する。第4抵抗体17は、抵抗温度係数の絶対値が第3抵抗体16の100分の1以下で抵抗値が第3抵抗体16よりも大きい。このような条件を満たす材質としては、例えば第3抵抗体16用にPt、Niなど、第4抵抗体17用にNi−Cr合金、Cr−Al−B合金などが挙げられる。従って、第3抵抗体16、第4抵抗体17の順でトリミングすることにより、それらの合成抵抗値を短時間で高精度に調整することができる。
【0022】
複合抵抗器100は、図6のような回路構成を有し、図7に示すように両端の端子電極31,33間に基準電圧を加え、中央の端子電極32と一方の端の端子電極33とから出力電圧を取り出すことで、分圧型の温度センサーとして利用することができる。
【0023】
特に常温における第1抵抗器の合成抵抗値と第2抵抗器の合成抵抗値を共にR、第1抵抗器の合成抵抗値の温度変化量をΔr、第2抵抗器の合成抵抗値の温度変化量をΔR、基準電圧をEとすると、出力電圧Vは、
V={(R+ΔR)/(R−Δr)+(R+ΔR)}×E
となる。第1抵抗器の全体の温度係数と第2抵抗器の全体の温度係数が互いに絶対値を等しくするなら、ΔR=Δrとなるので、
V={(R+ΔR)/2R}×E
となり、第2抵抗器の温度係数に比例した大きい出力を取り出すことができ、検出能力に優れる。
【0024】
【発明の効果】
以上のように、この発明の抵抗器は抵抗値調整の容易であるので、低コストで精度の高い抵抗器及び温度センサーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態1の抵抗器(トリミング前)を示す平面図である。
【図2】 上記抵抗器のA−A’断面図である。
【図3】 上記抵抗器の等価回路図である。
【図4】 上記抵抗器をトリミングしている状態を示す平面図である。
【図5】 実施形態2の複合抵抗器(トリミング前)を示す平面図である。
【図6】 上記複合抵抗器の等価回路図である。
【図7】 上記複合抵抗器を温度センサーとして用いるときの等価回路図である。
【符号の説明】
1、11 基板
2、12 第1抵抗体
3、31、32、33 端子電極
4、14 接続電極
5、15 第2抵抗体
16 第3抵抗体
17 第4抵抗体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a method for manufacturing a resistor, and can be suitably used particularly in the field of temperature sensors.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a resistor composed of a resistor whose resistance value greatly changes with a temperature change has been used as a temperature sensor. The resistance value of such a resistor is adjusted by trimming the resistor in the manufacturing stage so as to have a predetermined resistance value according to each temperature.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the resistor has a large temperature coefficient of resistance, the temperature of the resistor rises due to heat generated during trimming, and the exact relationship between the temperature and the resistance value is unknown during trimming. Therefore, it is difficult to accurately adjust the resistance value, and therefore a highly accurate temperature sensor cannot be obtained.
Therefore, an object of the present invention is to provide a resistor whose resistance value can be easily adjusted and a highly accurate temperature sensor.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problem, a method of manufacturing the resistor of the present invention is as follows.
In a method of manufacturing a resistor having a predetermined combined resistance value by connecting a first resistor and a second resistor in series,
Forming the first resistor and the second resistor on the same plane;
The second resistor has an absolute value of a resistance temperature coefficient of 1/100 or less of that of the first resistor, and the resistance value is not larger than that of the first resistor.
After the first resistor is trimmed, the second resistor is trimmed.
[0005]
According to this resistor, the resistance value is a combined resistance value of the first resistor and the second resistor. First, the combined resistance value is roughly adjusted by trimming the first resistor. Since the resistance value of the first resistor is greater than or equal to that of the second resistor, it can be adjusted to a value approximate to the target combined resistance value in a short time. Next, the second resistor is trimmed until the desired combined resistance value is obtained. Since the absolute value of the temperature coefficient of the second resistor is 1/100 or less of that of the first resistor, the temperature rise of the resistor is small even during trimming, and the relationship between the temperature and the resistance value is monitored. Can be adjusted.
[0006]
Therefore, a resistor having a resistance value very close to the target combined resistance value can be obtained. In addition, the temperature sensor composed of this resistor has high accuracy because the resistance value and the temperature have a designed relationship.
[0008]
In order to solve the above-described problem, a second invention related to the above manufacturing method includes a first resistor having a negative temperature coefficient and a second resistor having a positive temperature coefficient connected in series to the first resistor. A method of manufacturing a compound resistor comprising:
The first resistor is obtained by connecting the first resistor and the second resistor in series on the same plane, and the second resistor has an absolute value of the resistance temperature coefficient of the first resistor. Less than 1 / 100th of the body, the resistance value is not larger than the first resistor,
The second resistor is obtained by connecting the third resistor and the fourth resistor in parallel on the same plane, and the fourth resistor has an absolute value of the resistance temperature coefficient of the third resistor. resistance value less than one hundredth of the body shall not smaller than the third resistor,
After the first resistor is trimmed, the second resistor is trimmed, the third resistor is trimmed, and then the fourth resistor is trimmed .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a resistor of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a plan view showing a resistor before adjusting a resistance value, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
The
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
When adjusting the combined resistance value of the
[0013]
Next, the
[0014]
More specifically, in order to realize a combined resistance value of 100 kΩ, the
[0015]
First, the combined resistance value is roughly adjusted to about −2% of the destination, that is, about 98 kΩ by trimming the
[0016]
In addition to the above, the
[0019]
-Embodiment 2-
This is an example of a compound resistor composed of a resistor having a positive temperature coefficient and a resistor having a negative temperature coefficient, and a temperature sensor using the compound resistor.
The
[0020]
The first resistor 12, the
[0021]
A
[0022]
The
[0023]
In particular, the combined resistance value of the first resistor and the combined resistance value of the second resistor are both R, the temperature change amount of the combined resistance value of the first resistor is Δr, and the temperature change of the combined resistance value of the second resistor is room temperature. When the amount is ΔR and the reference voltage is E, the output voltage V is
V = {(R + ΔR) / (R−Δr) + (R + ΔR)} × E
It becomes. If the entire temperature coefficient of the first resistor and the entire temperature coefficient of the second resistor have the same absolute value, ΔR = Δr.
V = {(R + ΔR) / 2R} × E
Thus, a large output proportional to the temperature coefficient of the second resistor can be taken out, and the detection capability is excellent.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, since the resistor of the present invention can be easily adjusted in resistance value, a highly accurate resistor and temperature sensor can be obtained at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view illustrating a resistor (before trimming) according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the resistor.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the resistor.
FIG. 4 is a plan view showing a state in which the resistor is trimmed.
FIG. 5 is a plan view showing a composite resistor (before trimming) according to a second embodiment.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the composite resistor.
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram when the composite resistor is used as a temperature sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
第1の抵抗体と第2の抵抗体を同一平面上に形成し、
第2の抵抗体は、抵抗温度係数の絶対値が第1の抵抗体の100分の1以下で抵抗値が第1の抵抗体よりも大きくないものとし、
第1の抵抗体をトリミングした後、第2の抵抗体をトリミングすることを特徴とする抵抗器の製造方法。In a method of manufacturing a resistor having a predetermined combined resistance value by connecting a first resistor and a second resistor in series,
Forming the first resistor and the second resistor on the same plane;
The second resistor has an absolute value of a resistance temperature coefficient of 1/100 or less of that of the first resistor, and the resistance value is not larger than that of the first resistor.
A method of manufacturing a resistor, wherein the second resistor is trimmed after the first resistor is trimmed.
第1の抵抗器は、第1の抵抗体と第2の抵抗体を同一平面上で直列に接続して得られ、その第2の抵抗体は、抵抗温度係数の絶対値が第1の抵抗体の100分の1以下で抵抗値が第1の抵抗体よりも大きくなく、
第2の抵抗器は、第3の抵抗体と第4の抵抗体を同一平面上で並列に接続して得られ、その第4の抵抗体は、抵抗温度係数の絶対値が第3の抵抗体の100分の1以下で抵抗値が第3の抵抗体よりも小さくないものとし、
第1の抵抗体をトリミングした後、第2の抵抗体をトリミングし、第3の抵抗体をトリミングした後、第4の抵抗体をトリミングする
ことを特徴とする複合抵抗器の製造方法。In a method of manufacturing a composite resistor comprising a first resistor having a negative temperature coefficient and a second resistor having a positive temperature coefficient connected in series thereto,
The first resistor is obtained by connecting the first resistor and the second resistor in series on the same plane, and the second resistor has an absolute value of the resistance temperature coefficient of the first resistor. Less than 1 / 100th of the body, the resistance value is not larger than the first resistor,
The second resistor is obtained by connecting the third resistor and the fourth resistor in parallel on the same plane, and the fourth resistor has an absolute value of the resistance temperature coefficient of the third resistor. resistance value less than one hundredth of the body shall not smaller than the third resistor,
A method of manufacturing a composite resistor, comprising: trimming a first resistor; trimming a second resistor; trimming a third resistor; and trimming a fourth resistor .
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