JPH02284401A - 抵抗器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　　　要〕 本発明は、所定の薄膜プロセスにより形成した金属薄膜
抵抗器に対し大気中雰囲気の下で所定の熱処理を行って
第１の抵抗温度特性を有する金属薄膜抵抗器を作製し、
また所定の圧延処理によって形成した金属箔膜抵抗器に
対し真空中の下で所定の熱処理を行って第２の抵抗温度
特性を有する金属箔膜抵抗器を作製し、その第１の抵抗
温度特性を有する金属薄膜抵抗器と第２の抵抗温度特性
を有する金属箔膜抵抗器とを直列接続することにより、
抵抗値が温度に依存しない高精密な抵抗器を実現したも
のである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は抵抗器に係り、特に抵抗値が温度に依存しない
高精密な抵抗器に関する。

〔従来の技術〕

計測器や測定回路等におけるアナログ回路では、アンプ
などによる″フィートハック回路”が主体であり、これ
らの回路は゛フィードハック素子”の特性によって、そ
の性能が定まるという特徴を持っている。アナログ回路
においては、オペアンプが主にもしいられオペアンプを
使用する反転増幅回路、非反転増幅回路、差動増幅回路
等の増幅回路においては、その利得精度はパフィードハ
ソり素子゛であるフィードパ・ツク抵抗器の抵抗値の精
度によって判定される。したがって、近年、安定で精度
の高い抵抗器に対する要望が、民生、産業の両分野にお
いて強まっており、その需要量シ、１年々増加の傾向に
ある。

高精密抵抗器（高精度抵抗器）においては、抵抗値の精
度（許容差）と共に温度５１数か重要視される。すなわ
ち、高精密抵抗器には広い温度範囲にわたって、一定の
抵抗値を維持することが求められる。

上記高精密抵抗器としては、薄膜抵抗器及び金属箔膜抵
抗器が知られている。薄膜抵抗器は、絶縁性基板上にＮ
ｉ−ＣｒやＴａｚ　Ｎ等の合金薄膜を真空薄着法、スパ
ッタ法等で（＝Ｊ着さセたもので、温度係数が小さく、
抵抗値偏差も小さいという優れた特性を有している。

また、金属箔膜抵抗器は抵抗素＋Ａとして厚さ約数μｍ
のＮｉ−Ｃｒ等の金属箔を用いたものであり、その金属
箔は、Ｎｉ−Ｃｒ等の合金をローラ等により圧延するこ
とにより形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記金属薄膜抵抗器及び」二記金属箔膜抵抗器は、いず
れも非常に小さな温度係数を有するが、その温度係数に
は２次係数が含まれており、単独ではその抵抗温度特性
を所定値以上に小さくすることはできず、また１５０℃
以上の温度では抵抗温度特性が温度上昇に伴って大きく
なるので、広い温度範囲にわたって小さな抵抗温度係数
を維持することは困難であった。

このため、抵抗温度特性の異なる２種類の金属薄膜を積
層形成し、それらの２種類の金属薄膜の面積比を調整す
ることで、広い温度範囲にわたって／晶度補償を行うよ
うにしたものかある。

しかしながら、」−記２種頬の金属薄膜は別工程で形成
し、さらにそれぞれに対し異なる熱処理を行うことから
、理論値とおりの温度補償を行うことは困難であり、抵
抗温度特性を完全に零にすることは不可能であった。ま
た、上記面積比を調整する工程は煩雑であり、そのため
生産性が低いという欠点があった。

本発明の課題は、抵抗値か温度に依存しない高精密な抵
抗器を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明の抵抗器は所定の薄膜
プロセスムこより形成された後、大気中で所定の熱処理
が加えられた第１の抵抗温度１．１性を有する金属薄膜
抵抗器と、所定の圧延処理により形成された後、真空中
で所定の熱処理が加えられた第２の抵抗温度特性を有す
る金属箔膜抵抗器とを直列接続して成り、前記金属薄膜
抵抗器の有する前記第１の抵抗温度特性と前記金属箔膜
抵抗器の有する前記第２の抵抗温度特性は互いの抵抗値
の温度依存性を相殺させる関係にあることを特徴とする
。

第１の抵抗温度特性を有する金属薄膜抵抗器は例えばス
パッタリング又は真空薄着法等により形成されたＮｉ−
Ｃｒ、、Ｔａ−Ｎ、、Ｃｒ−８１當の合金に対して、大
気中で所定時間の間、所定温度で加熱する熱処理を施す
ことにより得られ、また第２の抵抗温度特性を有する金
属箱膜抵抗器は例えばローラ等により厚さ約数μｍに圧
延して形成されたＮｉ−Ｃｒ等の合金に対して、真空中
で所定時間の間、所定温度で加熱する熱処理を施すこと
によって得られる。そして、上記金属薄膜抵抗器と上記
金属箔膜抵抗器は共に絶縁性基板上に搭載された後、Ａ
ｕ等のワイヤＧこよって直列接続される。

〔作　゛　用〕

金属薄膜抵抗器は、例えばスパッタリング等のンＷ膜プ
ロセスによりＮｉ−Ｃｒ、、Ｔａ−Ｎ、、ＣｒＳｉ等の
合金から成る金属薄膜抵抗器を形成し、さらにその金属
薄膜抵抗器を大気中で所定時間の間、所定温度で加熱す
ることにより得られる。この加熱処理により、前記薄膜
プロセスにより形成された金属薄膜抵抗器の抵抗温度特
性は変化し、縦軸を抵抗値、横軸を温度とするその金属
薄膜抵抗器の抵抗温度特性を示す曲線は例えば所定の温
度で最小の抵抗値をとり、かつその最小抵抗値をとる温
度を通り前記縦軸に平行な任意の輪番こ対して左右対称
な正の２次曲線となる。

また、金属箔膜抵抗器は、例えばＮ　ｉ　−Ｃｒ　。

Ｔ　ａ　　Ｎ　＋　　Ｃｒ　　３　ｉ等の合金をし１−
ラ等を用いて厚さ約数μｍの金属箔に圧延した後、さら
にその圧延された金属箔膜抵抗器を真空中で所定時間の
間、所定温度で加熱することにより得られる。

この加熱処理により、前記圧延処理により形成された金
属箔膜抵抗器の抵抗温度特性は変化し、縦軸を抵抗値、
横軸を温度とするその金属箔膜抵抗器の抵抗温度特性を
示す曲線は例えば所定の／１！７１度で最大の抵抗値を
とり、かつその最大の抵抗値をとる温度を通り前記縦軸
に平行な任意の軸に幻して左右対称な負の２次曲線とな
る。

したがって、前記スパッタリング等の薄膜プロセスによ
り製造した金属薄膜抵抗器に対して大気中で加える加熱
温度及びその加熱１１１１間等の熱処理条件と、前記圧
延処理により製造した金属箔膜抵抗器に対して真空中で
加える加熱温度及びその加熱時間等の熱処理条件の各熱
処理条件を適宜に調整して、前記金属薄膜抵抗器の有す
る第１の抵抗温度特性を示す抵抗温度、４．Ｉｊ性凸曲
線、前記金属箔膜抵抗器の有する第２の抵抗温度特性を
示す抵抗温度特性曲線とか、同一温度で極値（最大抵抗
値、又は最小抵抗値）をとり、かつ温度軸に平行な任意
の軸に対して鏡面対称となるような関係となるようにす
ることが可能であり、抵抗温度特性が上記のような関係
にある前記金属薄膜抵抗器と前記金属箔膜抵抗器とをＡ
ｕ等から成るワイヤにより直列接続した場合、前記金属
薄膜抵抗器の有する前記第１の抵抗温度特性曲線の温度
依存性と前記金属箔膜抵抗器の有する前記第２の抵抗温
度特性曲線の温度依存性とが相殺される。したがって前
記第１の抵抗温度特性を有する前記金属薄膜抵抗器と前
記第２の抵抗温度特性を有する前記金属箔膜抵抗器とを
直列接続して成る抵抗器の抵抗値は、温度に依存しなく
なる。

すなわち、前記第１の抵抗温度特性を有する金属薄膜抵
抗器と前記第２の抵抗温度特性を有する金属箔膜抵抗器
とを直列接続することにより、抵抗値が温度に依存しな
い高精密な抵抗器の製造が可能となる。

〔実　　施　　例〕

以下、図面を参照しながら、本発明の−・実施例につい
て説明を行う。

第１図は、本発明に係る一実施例の構成を刀でづ外観図
である。

同図において、アルミナ等のセラミックから成る絶縁性
基板１上には金属薄膜抵抗器２及び金属箔膜抵抗器３が
ＡｕＳｉ共品合金品合金着剤により接着固定されている
。また、−上記金属薄膜抵抗器２と上記金属箔膜抵抗器
３とは、Ａｕ等からなるワイヤ４によりそれぞれ一端に
設けられたボンディングパソド２ａ、ボンディングパノ
ド３ａを介して直列接続されている。また、金属薄膜抵
抗器の他端はボンディングパソド２ｂを介してコバール
、Ｆｅ−Ｎｉ合金等から成る外部接続用のリードフレー
ム５と接続されており、金属箔膜抵抗器３ａの他端はボ
ンディングパソド３ａを介してコバール、Ｆｅ−Ｎｉ合
金等から成る外部接続用のリードフレーム６と接続され
ている。

第２図は、前記金属薄膜抵抗器２の抵抗温度特性を示す
図である。

同図に示すように、金属薄膜抵抗器２の抵抗値ＲＸは約
２０°Ｃで最小抵抗値Ｒ８となる正の２次曲線で示され
る抵抗温度特性を示す。したがって、金属薄膜抵抗器２
の抵抗値ＲＸは、 ＲＸ−β＋　　（Ｔ　　２０）　２＋Ｒ８−βＩＴ２−
４．０βＩＴ−１−ＲＯ＋４００β＝βｌ　Ｔ２−α、
Ｔ−１−Ｒ，。

・・・　（１，１） 但し、Ｔ：温度 βｌ　＝２次温度係数 α、　　（−４０β１）：１温湯度係数Ｒｘ　Ｏ（−Ｒ
Ｏ−１４００β、）：任意定数という近似式で表すこと
ができる。

また、第２図は、金属箔膜抵抗器３の抵抗温度特性を示
す図である。

同図に示すように、金属箔膜抵抗器３の抵抗値Ｒｙは、
温度２０°Ｃで最大抵抗値Ｒ３となる負の２次曲線で示
される抵抗温度特性を示す。

したがって、金属箔膜抵抗器３の抵抗値Ｒ，は、Ｒｙ　
２　−一β２　　（Ｔ−２０）２　→−Ｒ−−β２　Ｔ
２＋４０β２　ＴｌＲ１−４００Ｌ−一β２　　Ｔ２　
＋α２　Ｔ−１−Ｒｙ。

（２，１） 但し、Ｔ：温度 Ｒ２：２次温度係数 β２　（＝４０β２）；１次温度係数 Ｒｙｏ　　（−Ｒ＋　−４００β、）二任意定数の近似
式で表すことができる。

そして、第１図に示すように、金属薄膜抵抗器２と金属
箔膜抵抗器３ば直列接続されているので、第１図に示す
抵抗器の全体の抵抗値Ｒ５゜い、は、式（１，１）と式
（２，１）を加算するごとにより、 Ｒｔｏｔａｔ−（βＩ　Ｔ２−αＩＴ　−’−ＲＸ’　
Ｏ）＋（−β２Ｔ２」α２Ｔ十Ｒｙｏ） −（β１−βｚ）Ｔ２−（β１−β２）Ｔ＋ＲＸ　Ｏ＋
Ｒｙ　ｏ　　−・−−（３，１）と表される。

したがって、その抵抗温度特性を示す曲線が互いにＲ２
−β、かつβ１−β２となるような関係となる金属薄膜
抵抗器２と金属箔膜抵抗器３とを製造して、それらの抵
抗器を直列接続することにより、抵抗温度特性が零とな
る、すなわち第４図に示すように、全ての温度範囲で固
定の抵抗値Ｒｒ（−Ｒｘ　ｏ　」−Ｒｙ。）を有する理
想的な高精密抵抗器を実現することが可能である。

第２図に示す抵抗温度特性を有する金属薄膜抵抗器２は
、例えば約３〜５％の重量比のＳｊを含有さ・口たＮｉ
−Ｃｒの合金をクーゲットに用いた、スパッタリングに
より、まずＮｉ−Ｃｒの合金から成る金属薄膜を形成し
、さらにそのＮｉ−Ｃｒの金属薄膜を大気中で約２４時
間の間、約２５０°Ｃに加熱することにより得られるこ
とが実験により確かめられている。

また、第３図に示す抵抗温度特性を有する金属箔膜３は
、例えば同しく約３〜５％の重量比のＳｉを含有させた
Ｎｉ−Ｃｒの合金をローラー等により約数μの厚さにま
で圧延してＮｉ−Ｃｒの金属箔膜を形成し、さらにぞの
Ｎ　ｉ　−Ｃｒの金属箔膜を真空中で約４０時間の間、
約５００°Ｃに加熱することにより得られることが実験
により確かめらている。

このように、スパッタリングにより形成した金属薄膜抵
と、圧延処理により形成し７た金属箔膜に対して、それ
ぞれ」−記のような熱処理を加えるごとにより、第２図
及び第３図の示すような抵抗温度特性を有する金属薄膜
抵抗器２及び金属箔膜抵抗器３を製造することができ、
それらの抵抗器を直列接続して成る前記第１図に示す抵
抗器の抵抗温度特性は第４図に示すように抵抗値が温度
に依存しない抵抗器となる。

また、前記第１図に示す本実施例の抵抗器は、金属薄膜
抵抗器２と金属！Ｍ脱低抵抗器をＡｕ等から成るワイヤ
４により直列接続させた後、両者、あるいはどちらか一
方に対してレーザ１ヘリミング又はフユーズトリミング
を行うことにより、任意の抵抗値に調整することが可能
となっている。

尚、直列接続される金属薄膜抵抗器及び金属ｆ（ｅ。

■り抵抗器の抵抗値し：１、必ずしも同一・（１１′１
である必要はなく、各抵抗器の総抵抗値に対する抵抗値
比は任意でよい。

また、金属薄膜抵抗器の素材としてＮｉ−Ｃｒ以外にＴ
ａ　　Ｎ、Ｃｒ−３ｉ等の他の合金を用いてもよい。ま
た、直列接続される金属薄膜抵抗器と金属箔膜抵抗器は
、必ずしも同一部材である必要はない。さらに、金属薄
膜抵抗器と金属箔膜抵抗器の極値（最小抵抗値、最大抵
抗値）をとる温度は、２０°Ｃに限定されるものではな
く、熱処理条件を変化させることにより、任意の温度に
設定することが可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、所定の’ＡＶ膜プロセスにより形成さ
れた金属薄膜抵抗器と所定の圧延処理により形成された
金属箔膜抵抗器とに対し、それぞれ所定の熱処理を施し
た後、それらの抵抗器を直列接続して抵抗器とするよう
にしたので、上記各抵抗器に対して加える前記熱処理条
件を適宜に選択することにより、各抵抗器の有する抵抗
温度特性が直列接続された結果互いに相殺されて抵抗器
全体〜１４ の抵抗値か温度に依存しなくなる高精密抵抗器を製造す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の抵抗２）：の構成を示
す外観図、 第２図は金属薄膜抵抗器の抵抗温度特性を示す図、 第３図は金属箔膜抵抗器の抵抗温度特性を示す図、 第４図は第１図に示す」−記実施例の抵抗器の抵抗温度
特性を示す図である。 １・・・絶縁性基板、 ２・・・金属薄膜抵抗器、 ２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ・　＝ボンディングパソト、 ３・・・金属箔膜抵抗器、 ４・・・ワイヤ。 特許出願人　　株式会社豊田自動織機製作所第 図 第 ２０’Ｃ 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　所定の薄膜プロセスにより形成された後、大気中で所
   定の熱処理が加えられた第１の抵抗温度特性を有する金
   属薄膜抵抗器と、所定の圧延処理により形成された後、
   真空中で所定の熱処理が加えられた第２の抵抗温度特性
   を有する金属箔膜抵抗器とを直列接続して成り、前記金
   属薄膜抵抗器の有する前記第１の抵抗温度特性と前記金
   属箔膜抵抗器の有する前記第２の抵抗温度特性は互いの
   抵抗値の温度依存性を相殺させる関係にあることを特徴
   とする抵抗器。