JPH01318201A - 高周波用高電力形薄膜抵抗器 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は薄膜抵抗器に係り、特に高周波用高電力形薄膜
抵抗器に関する。

［従来の技術］ 近年の情報機器や通信機器の高速化に伴い、これらに使
用される電子部品は高周波数（Ｇ　Ｈｚ）に於てその特
性を充分に発揮し、信頼性・精度とも高いものが要求さ
れるようになった。また、表面実装技術の充実に伴い、
形状の小型化も要求されている。それゆえ、高周波用抵
抗器として使用される皮膜は、金属薄膜が主流であり、
形状も角形チップが多く用いられている（第４図と同形
）。

ところが、一般に高周波用として使用される薄膜抵抗器
は、小さければ小さいほど良好な周波数特性を示すが、
金属薄膜の膜厚は数百オングストロームと薄いため、逆
に小さいほど、大きな負荷電力に耐えられず、特に突発
的な大電力がかかった時に問題であった。

従来より市販されている薄膜抵抗器は、アルミナや単結
晶サファイヤを基板とし、多くは真空蒸着法により、ニ
ッケル・クロム、銅・ニッケル、チッ化タンタル等を合
金薄膜として成膜していた。

上記合金薄膜で被覆された基板に、大気中あるいは真空
中で７００℃、数分〜数十分の熱処理をし、抵抗温度係
数の調整、および安定化をはかる。

熱処理された基板には、化学メツキや電気メツキあるい
は真空蒸着法やスパッタリングにより、端子膜を着膜し
、抵抗体膜、端子膜のそれぞれのパターンをフォトリン
グラフィ法により形成し、基板と外部回路との接続のた
めのリード線をハンダ付けして、角形チップ抵抗器とし
ていた。

また、広帯域にわたり周波数特性の良好な抵抗器に周波
数特性を改善するには、端子の一方を短形に他方を長形
にし、両端子間に連続的に抵抗体を配設したものがある
が（第６図と同形）、周波数特性は改善されるが高周波
電力の入力方向が短形端子側に限定され、また、電力の
集中する抵抗体の短形部分で発熱し、抵抗値が大きくな
り断線することもあり問題であった。

［発明が解決すべき課題］ 本発明は、良好な周波数特性を示すために小さく薄い金
属薄膜を用いると、大きな負荷電力に耐えられなくなる
という薄膜抵抗器の持つ相反する特性を克服することに
ある。

［発明の目的］ 本発明は上記の点を解決するためになされたもので、小
さく薄い金属薄膜から成り、良好な周波数特性を示しか
つ大きな負荷電力に耐えられる高周波用高電力形薄膜抵
抗器を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明による高周波用高
電力形薄膜抵抗器では、基板上に、両端に設けられ一方
を短形に他方を長形に形成した端子と、両端子間に連続
的に配設された抵抗体とを成膜した抵抗器において、該
抵抗体はタンタル・シリコン合金薄膜から成り、上記抵
抗器２個を組合せてその一方の抵抗器の該短形端子と他
方の抵抗器の長形端子とが重なるよう両抵抗器の端子間
を接合した。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

本発明による高周波用高電力形薄膜抵抗器に用いられる
基板２は、窒化アルミニウムを本体とし、第７図に示す
ようなスパッタリング装置を用いて被膜される。ペルジ
ャー３内の真空度を３×１０−・Ｔｏｒｒまで吸引し、
ついでアルゴンガス導入口４からアルゴンガスを導入し
、圧力を２　Ｘ　１０”−”Ｔ。

ｒｒにした後、直流高圧電源により、ターゲット５（タ
ンタル・シリコンの組成比は面積比で２ニア）と陽極６
との間に放電を発生させ、上記ターゲット５をスパッタ
リングして、陽極６上の窒化アルミニウムに８００人の
タンタル・シリコン合金薄膜７を成膜した。

上記薄膜７で被覆された基板２には、大気中で７００℃
、１０分間の熱処理をし、抵抗温度係数の調整、および
安定化をはかった。

熱処理された基板２を、スパッタリングにより、まず端
子の密着強度を増すために下地膜としての端子膜８（ク
ロム５００人）を着膜し、同様に端子膜９（銅２００人
）を着膜した。これら端子膜８および９は、基板と外部
回路との接続のためのリード線をハンダ付けするための
ものである。更に銅の電気メツキを施し総厚２〜３μｍ
とした。

なお、これらの端子膜８および９は、リード線とのハン
ダ付けが可能な金属ならば他の金属でもよいが、周波数
特性の面からは非磁性の金属が望ましい。

その後、抵抗体膜７、端子膜８．９のそれぞれを全体と
しては第６図に示すように一方を短形に他方を長形に成
形し、それぞれのパターンを、フォトリングラフィ法に
より形成し、薄膜抵抗器とした。

本発明では、上記の方法でパターンを形成された薄膜抵
抗器２個のそれぞれの端子膜９が、第１図、第２図に示
すように一方の薄膜抵抗器の短形の抵抗体と、他方の薄
膜抵抗器の長形の抵抗体とが重なるようにハンダ付けし
１個の高周波用高電力形薄膜抵抗器とした。第２図に示
す５００Ｗ用の高周波用高電力形薄膜抵抗体の大きさは
ＡＸＢ＝１１關Ｘ　５　ｍである。その諸特性を測定し
た結果を以下に示す。

本発明による高周波用高電力形薄膜抵抗器を構成する部
材を用い、従来より市販されている角形チップと同型の
薄膜抵抗器（第３図、第４図）とし、その諸特性を測定
した結果は第１１図（リタ−ンロスの周波数依存性）お
よび第１２図（５００Ｗ／１秒負荷印加回数による抵抗
値変化率）に示す通りである。第１１図の薄膜抵抗器の
反射特性から、使用に耐える周波数の上限は、（リター
ンロスが良否判断の限界値−２０，８ｄＢとしたとき）
約０．２ＧＨｚ位であることがわかる。

第１２図の５００Ｗを１秒間印加した時の印加回数によ
る初期抵抗値に対する抵抗値変化率から、従来より市販
されている角形チップ抵抗器のそれのように通電後瞬時
に切れることはない。これは高耐熱性のタンタル・シリ
コン合金薄膜の利点が生かされたものである。この形状
の抵抗器は、抵抗体の寸法は５０Ｗに対しては、従来よ
り市販されている薄膜抵抗器では５　ｍｍ　Ｘ　８　ｍ
ｍ位であり、本発明に用いるタンタル・シリコン薄膜で
形成された抵抗体を角形チップとした薄膜抵抗器では３
ｍｍＸ４ｍｍ位と小さくなった。第４図のタンタル・シ
リコン薄膜で形成された抵抗体を角形チップとした薄膜
抵抗器は５００Ｗ用でＡＸＢ＝１５ｗＸ１５ｍｍである
。

本発明による高周波用高電力形薄膜抵抗器を構成する部
材を用い、従来より市販されている抵抗体の一方を短形
とし他方を長形とした抵抗器と同型の薄膜抵抗器（第５
図、第６図）とし、その諸特性を測定した結果は、第１
３図（リターンロスの周波数依存性）、第１４図（５０
０Ｗ／１秒負荷印加回数による抵抗値変化率）、第１５
図（逆方向端子から入力時のリターンロスの周波数依存
性）に示す通りである（第６図に示す５００Ｗ用の大き
さはＡ　Ｘ　Ｂ＝　１５ｍｍＸ　７ｍｍ）　。第１３図
に示すように周波数特性が改善されたが（上限は約１．
０ＧＨｚ）　、第１５図に示すように、逆方向端子から
の高周波入力に対しては周波数特性は改善が認められな
い。高周波の入力方向を限定する場合にはこれでも問題
はないが、双方向から高周波電力を入力する必要がある
場合には不都合である。

また、抵抗体の短形部分に電流が集中するため発熱し、
抵抗値の変化を大きくするばかりでなく時には断線する
。

本発明の高周波用高電力形薄膜抵抗器（第１図、第２図
）の諸特性は第８図（リターンロスの周波数依存性）、
第９図（５００Ｗ／１秒負荷印加回数による抵抗値変化
率）、第１０図（逆方向端子から入力時のリターンロス
の周波数依存性）に示す通りである。第８図の抵抗器の
反射特性から、使用に耐える周波数の上限は約１．０Ｇ
Ｈｚ位まで上昇し、第１０図に示すように逆方向の端子
からの高周波入力に対しても周波数特性は上限が約１゜
０ＧＨｚとなり、高周波高電力の入力方向に依らずほと
んど同等である。

また、第９図の５００Ｗを１秒間印加した時の印加回数
による初期抵抗値に対する抵抗値変化率から、これらの
印加に充分耐え、抵抗値も安定していることがわかる。

これは高耐熱性のタンタル・シリコン合金薄膜の利点が
生かされたものであり、また、抵抗体の短形部分を抵抗
器全体としては対称形に２個備え、負荷がそれぞれの抵
抗体に部分されて印加されるため、耐熱性は明らかに向
上している。

更に、本発明では、端子膜が非磁性のクロム・銅である
ため高周波特性に良い結果をもたらした。

使用にあたっては、それぞれの使用電力や周波数特性に
応じて、寸法、形状、基板の厚さ等を調整することが望
ましい。また、これらの抵抗器に適当な放熱板、あるい
はケースを取り付けることで耐熱性は更に向上する。

なお、第８．１０．１１．１３．１５図の周波数特性は
横筒ヒューレットパッカード社のネットワークアナライ
ザＨＰ８５１０を用いて測定した。

［発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように、本発明の薄膜抵抗器
によれば、基板上に、両端に設けられ一方を短形に他方
を長形に形成した端子と、両端子間に連続的に配設され
た抵抗体とを成膜した抵抗器において、該抵抗体はタン
タル・シリコン合金薄膜から成り、上記抵抗器２個を組
合せくその一方の抵抗器の該短形端子と他方の抵抗器の
長形端子とが重なるよう両抵抗器の端子間を接合したの
で、従来より小型化され、高周波特性が良好で、かつ双
方向の端子から高周波電力の入力が可能となり、耐熱性
の大きい高周波用高電力形薄膜抵抗器が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高周波用高電力形薄膜抵抗器の断
面図、第２図はその透視平面図、第３図は本発明による
薄膜抵抗器と同じ材質で従来の角形チップと同型の薄膜
抵抗器の断面図、第４図はその平面図、第５図は本発明
による薄膜抵抗器と同じ材質で別の従来の薄膜抵抗器と
同型の薄膜抵抗器の断面図、第６図はその平面図、第７
図は本発明で使用したスパッタリング装置の断面図、第
８図、第９図、第１０図は本発明による高周波用高電力
形薄膜抵抗器の諸特性を示す図、第１１図、第１２図は
第４図の薄膜抵抗器の諸特性を示す図、第１３図、第１
４図、第１５図は、第６図の薄膜抵抗器の諸特性を示す
図である。 １　、、、、、、、、高周波用高電力形薄膜抵抗器２　
、、、、、、、、基板 ３　、、、、、、、、ペルジャー ４　、、、、、、、、Ａ　ｒガス導入口５　、、、、、
、、ターゲット ６　、、、、、、、、陽極 ７　、、、、、、、、抵抗体膜 ８．９　、、、、端子膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に、両端に設けられ一方を短形に他方を長形に形
   成した端子と、前記両端子間に連続的に配設された抵抗
   体とを成膜した抵抗器において、前記抵抗体はタンタル
   ・シリコン合金薄膜から成り、前記抵抗器２個を組合せ
   てその一方の抵抗器の該短形端子と他方の抵抗器の長形
   端子とが重なるよう前記端子間を接合して成る高周波用
   高電力形薄膜抵抗器。