JPH0821482B2 - 高安定性積層フィルム抵抗器およびその製造方法 - Google Patents

高安定性積層フィルム抵抗器およびその製造方法

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JPH0821482B2
JPH0821482B2 JP62109085A JP10908587A JPH0821482B2 JP H0821482 B2 JPH0821482 B2 JP H0821482B2 JP 62109085 A JP62109085 A JP 62109085A JP 10908587 A JP10908587 A JP 10908587A JP H0821482 B2 JPH0821482 B2 JP H0821482B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属フイルム抵抗器、特に絶縁基体に堆積し
た２または３層以上の金属フイルムを有する抵抗器に関
するもので、この場合少なくとも２種の異なる金属組成
物を層の順序に交互に堆積する。積層抵抗フイルム構造
において、交互に堆積する金属組成物は抵抗フイルムの
TCRおよびTCR勾配（TCRの温度依存関係）を制御する技
術を提供する。
一般に、金属フイルム抵抗器は、金属合金組成物を絶
縁基体上に単一ターゲーット スパッタリングし、この
生成スパッター基体を空気中において約300℃で熱処理
することによって作られる。一般に、セラミック コア
またはセラミック チップが基体として用いられてい
る。抵抗フイルムとしては、一般にニッケルおよびクロ
ム、並びに少量割合で用いられる他の金属を含む合金が
使用されている。スパッターまたは蒸発NiCr合金は堆積
抵抗フイルムとして広く用いられている。
所望TCRは抵抗フイルムを熱処理して得られる。熱処
理に対する時間および温度の範囲は、通常、抵抗器の所
望抵抗温度係数（temperature coefficient of resista
nce）（TCR）と相関関係にある。一般に、抵抗器の抵抗
は温度に依存する。従って、高温で測定した所定の抵抗
器の抵抗値は、低温で測定した同じ抵抗器の抵抗値とは
異なることがある。通常、温度が高くなるにつれて抵抗
値が増大する場合に、抵抗器は正のTCRを有すると規定
され、逆に温度が高くなるにつれて抵抗値が減少する場
合に、抵抗器は負のTCRを有すると規定される。また一
般的に、抵抗器のTCRを“温度に関する抵抗の第１の導
数”と形式的に表現することもある。
従って上記したように、TCRは温度の関数として表わ
され、理論的にはTCRと温度との関係は、直線的に表わ
される。この場合、温度の関数としての抵抗値の変化は
一定となり、従って、TCRの温度依存関係は０（ゼロ）
である。換言すれば、各温度での抵抗の抵抗値の変化は
一定であり、TCR勾配は０（ゼロ）となる。
しかし、実際には、TCRの値は温度の関数として変化
し、この場合TCRと温度との関係は曲線となり、通常TCR
の温度依存関係が、温度が高くなるにつれて増大する場
合をTCRの温度依存関係が正である（TCR勾配が正）と規
定し、逆に、TCRの温度依存関係が、温度が高くなるに
つれて減少する場合をTCRの温度依存関係が負である（T
CR勾配が負）と規定する。また一般的に、抵抗器のTCR
の温度依存関係を“温度に関する抵抗の第２の導数”と
形式的に表現することもある。
熱処理中、基体に被着された抵抗フイルムの本体にお
いて結晶が生長し、結晶が大きくなるほどTCRの正の値
が大になる。しかしながら、熱処理中金属フイルムの表
面の結晶が破壊し、表面酸化が生じ、その区域において
TCRの正の値が低くなる。抵抗器をつくるプロセスに熱
処理を加える場合、正味の効果は、結晶生長が金属フイ
ルム本体において促進されるので、大部分の抵抗器では
TCRが正であることである。TCRの正の値を高くし過ぎな
いようにするために、汚染物をスパッタリング プロセ
スに導入できる。同時に、反応スパッタリングをTCR制
御に用いることができる。しかしながら、TCRだけが制
御され、TCR勾配（TCRの温度依存関係）は制御できな
い。
抵抗器応用分野における金属フイルム システムに対
する従来技術の１つの問題は、TCR勾配（TCRの温度依存
関係）が制御できないことである。TCR勾配を制御する
ことは、温度に一層無関係の特性を有し、従って一層安
定である抵抗器を製造することを可能にする。理想的に
は０（ゼロ）のTCRおよび０（ゼロ）のTCR勾配（TCRの
温度依存関係）が望ましい。TCR勾配（TCRの温度依存関
係）を制御し、これによりTCRをファクターの全範囲に
わたって０（ゼロ）に近づけるために、異なる材料組成
の金属フイルムを堆積することが効果的であることを見
出した。本発明は従来の金属フイルム抵抗器より有意に
高い安定度を有し、かつ従来の金属フイルム抵抗器より
有意に高い抵抗（Ω／□）を有する積層フイルム抵抗器
に指向する。
英国特許第1586857号明細書には抵抗器分野における
金属フイルム システムが記載されており、この場合反
対符号の抵抗温度係数を有する２層の導電性金属が使用
されている。
本発明の目的は、2000〜15000Ω／□のシート抵抗を
有する高安定性で高抵抗の積層フイルム抵抗器を提供す
ることである。
本発明の他の目的は、良好な温度特性および高安定性
を示すと共に、従来の抵抗フイルムより高い抵抗を生ず
る抵抗フイルム システムを提供することである。
また、本発明の他の目的はあらかじめ可能とされてい
るより小さい基体に形成する高抵抗で、高安定性の抵抗
器を提供することである。
本発明の目的は２種の異なる導電性フイルムのそれぞ
れの１層を絶縁基体に堆積することによって達成する。
クロム−シリコン（CrSi）のような金属珪化物の第１層
をアルゴンおよび窒素混合物中でスパッタリングによっ
て反応的に堆積する。窒素中におけるスパッタリングの
結果として、CrSiは窒化され、生成フイルムはCrSiNxま
たはCrSiNになる。この層を空気中500℃で16時間にわた
って焼鈍する（annealed）。ニッケル−クロム−アルミ
ニウム合金（NiCrAl）のような金属合金の第２層を第１
層に同一広さにスパッタリングして堆積する。次いで、
この第２層を第１層と共に空気中300℃で16時間にわた
って焼鈍する。
クロム−シリコン下層は負のTCR勾配と一緒に正の抵
抗温度係数を有する。ニッケル−クロム−アルミニウム
上層は正のTCR勾配と一緒に負の抵抗温度係数を有す
る。２つの層の組合せ効果はTCRが０（ゼロ）に近く、
かつTCR勾配が０（ゼロ）であることである。この抵抗
材料システムは従来可能とされていたより著しく小さい
基体上に高抵抗で、高安定性の抵抗器をつくることを可
能にする。
本発明は、各層の金属または合金がフイルム処理にお
いて互いに相殺する補足的な温度特性を有する積層抵抗
材料システムを用いることによって2000〜15000Ω／□
のシート抵抗を有する高安定性の金属フイルムを得るこ
とである。良好な温度特性、高い抵抗および高い安定性
を有する抵抗材料フイルムは抵抗温度係数（TCR）
（「温度に関する抵抗の第１の導数」と称される）およ
び抵抗勾配温度係数（TCR勾配又はTCRの温度依存関係）
（「温度に関する抵抗の第２の導数」と称される）を制
御できる材料システムを介して達成できる。本発明にお
いて、TCRおよびTCR勾配（TCRの温度依存関係）にわた
る制御は積層フイルム システムの使用によって達成で
きる。第１または第２層は正のTCRおよび負のTCR勾配
（負のTCRの温度依存関係）を有するように選択する。
第２層または上層は負のTCRおよび正のTCR勾配（正のTC
Rの温度依存関係）を有するように選択する。層の組合
せ効果は０（ゼロ）に近いTCRおよび０（ゼロ）のTCR勾
配（TCRの温度依存関係）を有するようにする。
積層フイルム抵抗器10の好適な例を添付図面に示す。
抵抗器10は絶縁基体12、第１導電性フイルムの下層14お
よび第２導電性フイルムの上層16を有している。
好適な例において、２つの金属層は絶縁基体上に用
い、各層はTCRおよびTCR勾配（TCRの温度依存関係）に
おいて一方の層から異なる材料組成を有する導電性フイ
ルムからなる。
クロム−シリコン（CrSi）のような金属珪化物の第１
層14は絶縁基体12上にアルゴンおよび窒素混合物中でス
パッタリングすることによって反応的に堆積する。窒素
中でのスパッタリングの結果として、CrSiは窒化し、生
成フイルムはCrSiNxまたはCrSiNになる。この層を空気
中500℃で16時間にわたって焼鈍する。
ニッケル−クロム−アルミニウム合金（NiCrAl）のよ
うな金属合金の第２層16は第１層14上にアルゴン中でス
パッタリングすることによって同じ広がりで堆積する。
第２層16を第１層14と一緒に空気中約300℃で16時間に
わたって焼鈍する。
CrSiNF層14は正のTCRと負のTCR勾配を有する。NiCrAl
上層16は負のTCRと正のTCR勾配を有する。２層を組合せ
た効果は、基体12上に、０（ゼロ）に近いTCRと０（ゼ
ロ）のTCR勾配を有する基体12上に抵抗フィルムを提供
することである。
抵抗値および許容値を調整するレーザー トリミング
（laser trimming）の普通の段階および最終付加段階
後、最終生成物は高い安定性および高い抵抗（Ω／□）
を有する抵抗器である。
本発明の積層フイルムは熱蒸発、イオン ビーム堆
積、化学蒸着またはARC蒸着の如き他の方法によって堆
積することができる。
基体12はセラミック，ガラス，サファイア，または使
用する堆積方法に適当な他の絶縁性材料の如き任意の種
々の材料を用いることができる。基体12は平坦または円
筒形状にすることができる。
他の金属珪化物および金属合金を使用できる。置換物
はTCRおよびTCR勾配において互いに適合させる。
好適例において、完成抵抗器の10単位の３つのバッチ
の試験の結果を次の表に示す。TCR勾配は−20〜＋85℃
で測定した。
抵抗を温度に対してプロットした場合、この効果は次
の式で示すことができる また、第２層16はアルゴンおよび窒素中で反応的にス
パッターできる。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明による積層金属フイルム抵抗器の断面
図である。 10……積層フイルム抵抗器 12……絶縁基体 14……第１導電性フイルムの下層 16……第２導電性フイルムの上層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−24002（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−70895（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−25149（ＪＰ，Ｂ１) 特表 昭58−501063（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】絶縁基体、および反対符号の抵抗温度係数
    （TCR）を有する２層の導電性金属組成物からなる2000
    〜15000Ω／□のシート抵抗を有する高安定性積層フイ
    ルム抵抗器において、第１層を正のTCRおよび負のTCRの
    温度依存関係を有する第１導電性金属組成物から構成
    し、当該第１層を前記基体上に反応的に堆積し、かつ焼
    鈍し；および第２層を負のTCRおよび正の温度依存TCRを
    有する第２導電性金属組成物から構成し、当該第２層を
    前記焼鈍第１層上に同一の広さに堆積し、かつ前記第１
    層とともに焼鈍することを特徴とする高安定性積層フイ
    ルム抵抗器。
  2. 【請求項２】前記第１層を金属珪化物とした特許請求の
    範囲第１項記載の積層フイルム抵抗器。
  3. 【請求項３】前記第２層を金属合金とした特許請求の範
    囲第１項記載の積層フイルム抵抗器。
  4. 【請求項４】前記第１層をCrSiNとし、CrSiをアルゴン
    および窒素雰囲気中で反応的にスパッターすることによ
    って生成した特許請求の範囲第１項記載の積層フイルム
    抵抗器。
  5. 【請求項５】前記第２層をNiCrAlとし、このNiCrAlをア
    ルゴン雰囲気中でスパッターした特許請求の範囲第１項
    記載の積層フイルム抵抗器。
  6. 【請求項６】前記第２層をNiCrAlとし、このNiCrAlをア
    ルゴンおよび窒素雰囲気中で反応的にスパッターした特
    許請求の範囲第１項記載の積層フイルム抵抗器。
  7. 【請求項７】前記第１層を空気中500℃で焼鈍した特許
    請求の範囲第１〜４項いずれかの項記載の積層フイルム
    抵抗器。
  8. 【請求項８】前記第２層を前記第１層と共に空気中300
    ℃で焼鈍した特許請求の範囲第1,5または６項記載の積
    層フイルム抵抗器。
  9. 【請求項９】絶縁基体を選択し； 導電性金属組成物の第１層を前記基体上に反応的に堆積
    し、前記第１導電性フイルムは正のTCRおよび負のTCRの
    温度依存関係を有し、 前記第１導電性金属フイルムを焼鈍し； 導電性金属組成物の第２層を前記第１導電性フイルム上
    に同一広さに堆積し、前記第２導電性フイルムは負のTC
    Rおよび正のTCRの温度依存関係を有し、；および 前記第２導電性フイルムを前記第１導電性フイルムと共
    に焼鈍する各工程からなることを特徴とする高安定性積
    層フイルム抵抗器の製造方法。
JP62109085A 1986-05-08 1987-05-06 高安定性積層フィルム抵抗器およびその製造方法 Expired - Lifetime JPH0821482B2 (ja)

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