JPH02239175A - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
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- JPH02239175A JPH02239175A JP1060210A JP6021089A JPH02239175A JP H02239175 A JPH02239175 A JP H02239175A JP 1060210 A JP1060210 A JP 1060210A JP 6021089 A JP6021089 A JP 6021089A JP H02239175 A JPH02239175 A JP H02239175A
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- Japan
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- film
- substrate
- layer
- forming
- heater
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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。
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)
本発明は薄膜の形成方法に関する。さらに詳しくは、高
温加熱用小型ヒータまたは電子銃用ヒータのように使用
混度が1000℃程度の薄型高温ヒータ用の抵抗体薄膜
などの製造方法に関する。
温加熱用小型ヒータまたは電子銃用ヒータのように使用
混度が1000℃程度の薄型高温ヒータ用の抵抗体薄膜
などの製造方法に関する。
従来、平板型ヒータは、たとえば特開昭55−2464
6号公報に記載されているように、スクリーン印刷など
のいわゆる厚膜回路形成技術を用いて製造されている。
6号公報に記載されているように、スクリーン印刷など
のいわゆる厚膜回路形成技術を用いて製造されている。
前記従来の平板型ヒータを第4図に示す。第4図は従来
の薄型高温ヒータを利用した電子管カソード装置を示す
断面模式図であり、セラミックス基板(至)上にパター
ン化された抵抗体(発熱体)層(Il+が形成されてお
り、そのうえに絶縁層0ク、カソード材層C、カソード
リード層(14}、ベースメタル層6がこの順に形成さ
れている。この平板型ヒータを製造する際には、まずセ
ラミックス基板(K))を構成する原材料を用意し、ロ
ール間を通す押し出し法またはキャスティング法などの
印刷技術によってシート上に所望のパターン形状の抵抗
体(発熱体)層01)を形成する。この抵抗体く発熱体
)層01)はヒータ材に焼成助剤を添加したペーストを
基板(ト)上にスクリーン印刷して形成される。スクリ
ーン印刷後、高温(1000〜2000℃》で焼成処理
され、平板型ヒータが形成される。
の薄型高温ヒータを利用した電子管カソード装置を示す
断面模式図であり、セラミックス基板(至)上にパター
ン化された抵抗体(発熱体)層(Il+が形成されてお
り、そのうえに絶縁層0ク、カソード材層C、カソード
リード層(14}、ベースメタル層6がこの順に形成さ
れている。この平板型ヒータを製造する際には、まずセ
ラミックス基板(K))を構成する原材料を用意し、ロ
ール間を通す押し出し法またはキャスティング法などの
印刷技術によってシート上に所望のパターン形状の抵抗
体(発熱体)層01)を形成する。この抵抗体く発熱体
)層01)はヒータ材に焼成助剤を添加したペーストを
基板(ト)上にスクリーン印刷して形成される。スクリ
ーン印刷後、高温(1000〜2000℃》で焼成処理
され、平板型ヒータが形成される。
この方法では、抵抗体層01)とセラミックス基板(ト
)}との付着力が高く、しかも製造時に高温処理過程が
入るのでヒータをこの処理温度以下で使用するばあいの
抵抗の経時変化が小さい、などのヒータとしての高温長
期安定性が期待されうる。しかし、スクリーン印刷によ
ってえられるパターン精度は低く、しかも発熱体@01
1の厚さ制1[I(薄型化)が困難なため、消費電力が
大きいという問題点や、さらに基板上に複数のヒータを
設けたぱあい、ヒータ間では抵抗のばらつきが大きいと
いう問題点もある。そのため、精度よくパターンの形成
ができる手法としてPVDやCVDによる前記抵抗体な
どの成膜法の開発が進められていた。
)}との付着力が高く、しかも製造時に高温処理過程が
入るのでヒータをこの処理温度以下で使用するばあいの
抵抗の経時変化が小さい、などのヒータとしての高温長
期安定性が期待されうる。しかし、スクリーン印刷によ
ってえられるパターン精度は低く、しかも発熱体@01
1の厚さ制1[I(薄型化)が困難なため、消費電力が
大きいという問題点や、さらに基板上に複数のヒータを
設けたぱあい、ヒータ間では抵抗のばらつきが大きいと
いう問題点もある。そのため、精度よくパターンの形成
ができる手法としてPVDやCVDによる前記抵抗体な
どの成膜法の開発が進められていた。
第5a〜5b図に従来の薄膜形成法による平板薄型ヒー
タの製造方法を示す。すなわち、平滑なセラミックス基
板■上にヒータ用の抵抗体(発熱体)gaoを一様に形
成し、つぎにエッチングなどより所望のヒータパターン
を形成し、これにリード線Q4を接合するという手法で
平板薄型ヒータが実現されていた。
タの製造方法を示す。すなわち、平滑なセラミックス基
板■上にヒータ用の抵抗体(発熱体)gaoを一様に形
成し、つぎにエッチングなどより所望のヒータパターン
を形成し、これにリード線Q4を接合するという手法で
平板薄型ヒータが実現されていた。
(発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、以上のような従来の成膜法による平板薄
型ヒータはリード線に電圧を印加しヒータとして使用し
ているあいだに膜の基板からの剥離が生じるという問題
がある。これは主として抵抗体膜の基板への付着力が元
々弱いこと、使用時の熱履歴により内部応力のつりあい
に変化が生じること、基板と膜との熱膨張係数が異なる
ことなどに起因する。そのため、前記従来の成膜法で製
造した平板薄型ヒータは剥離により熱容量の変化が生じ
たり、抵抗値が変動したり、抵抗体パターン内での断線
が生じたりし、ヒータとしては不安定で長期信頼性に欠
けるという欠点を有する。
型ヒータはリード線に電圧を印加しヒータとして使用し
ているあいだに膜の基板からの剥離が生じるという問題
がある。これは主として抵抗体膜の基板への付着力が元
々弱いこと、使用時の熱履歴により内部応力のつりあい
に変化が生じること、基板と膜との熱膨張係数が異なる
ことなどに起因する。そのため、前記従来の成膜法で製
造した平板薄型ヒータは剥離により熱容量の変化が生じ
たり、抵抗値が変動したり、抵抗体パターン内での断線
が生じたりし、ヒータとしては不安定で長期信頼性に欠
けるという欠点を有する。
本発明は、前記従来の方法の問題点を解決するためにな
されたもので、使用時に剥離の生じない、付着力の高い
薄膜の形成方法を提供すること、とくに、付着力の高い
抵抗体膜の形成方法を提供し、信頼性の高い薄型高温ヒ
ータを実現することを目的としている。
されたもので、使用時に剥離の生じない、付着力の高い
薄膜の形成方法を提供すること、とくに、付着力の高い
抵抗体膜の形成方法を提供し、信頼性の高い薄型高温ヒ
ータを実現することを目的としている。
たとえば薄型高温ヒータ用抵抗体などの製造に適用しう
る本発明のiilll!形成法は、平滑なセラミックス
基板などの絶縁基板上にガラス質のコーティング層を設
け、これを焼成し、そののちヒータ用の抵抗体などの所
望の薄膜を形成し、高温で熱処理するという工程で行わ
れ、この手法により前記目的を達成しようとするもので
ある。
る本発明のiilll!形成法は、平滑なセラミックス
基板などの絶縁基板上にガラス質のコーティング層を設
け、これを焼成し、そののちヒータ用の抵抗体などの所
望の薄膜を形成し、高温で熱処理するという工程で行わ
れ、この手法により前記目的を達成しようとするもので
ある。
すなわち、本発明は洗浄ざれた絶縁基板上にガラス質か
らなるコーティング層を形成し、これを焼成したのち、
そのうえに所望の薄膜を形成し、熱処理を施すことを特
徴とする薄膜の形成方法に関する。
らなるコーティング層を形成し、これを焼成したのち、
そのうえに所望の薄膜を形成し、熱処理を施すことを特
徴とする薄膜の形成方法に関する。
(作 用〕
本発明においては、焼成されたガラス質層はセラミック
ス基板などの絶縁基板と抵抗体膜などの薄膜とのあいだ
に融着しシールコートとして働き付着力を高めるように
作用する。一方、最後の熱処理過程では、膜の内部応力
の緩和や再結晶化が促され、付着力向上、抵抗の安定化
に作用する。
ス基板などの絶縁基板と抵抗体膜などの薄膜とのあいだ
に融着しシールコートとして働き付着力を高めるように
作用する。一方、最後の熱処理過程では、膜の内部応力
の緩和や再結晶化が促され、付着力向上、抵抗の安定化
に作用する。
以下に本発明の一実施例について図に基づいて説明する
。第1図は本発明の一実施例による薄型高温ヒータの製
造工程および断面構造を示す図である。第1図において
(1)はセラミックス基板(絶縁基板)、(2はヒータ
用の抵抗体膜、(3)はガラス質のコーティング層、(
4)はリード線である。
。第1図は本発明の一実施例による薄型高温ヒータの製
造工程および断面構造を示す図である。第1図において
(1)はセラミックス基板(絶縁基板)、(2はヒータ
用の抵抗体膜、(3)はガラス質のコーティング層、(
4)はリード線である。
それぞれの材料に対しては、たとえば、次のような要求
を満たすことが望ましい。
を満たすことが望ましい。
基板(1)に対しては、熱伝導性が良く、熱膨張率が抵
抗体膜のそれに近いこと、良絶縁体であること、高温で
絶縁破壊しないこと、平滑なことが望ましい。そのよう
な材料の具体例としては、入手性から考えてM N,
M 20 3などがあげられる。
抗体膜のそれに近いこと、良絶縁体であること、高温で
絶縁破壊しないこと、平滑なことが望ましい。そのよう
な材料の具体例としては、入手性から考えてM N,
M 20 3などがあげられる。
抵抗体膜(2)に対しては、高温域での蒸気圧が低いこ
と、高温域での電気特性が安定なことが望ましい。その
ような材料の具体例としては、HO、一、Pt, Ta
, Tic , TiNなどがあげられる。
と、高温域での電気特性が安定なことが望ましい。その
ような材料の具体例としては、HO、一、Pt, Ta
, Tic , TiNなどがあげられる。
ガラス質コーティング層(3)に対しては、高温での拡
散が小さいこと、使用温度以上の軟化点あるいは融点を
有することが望ましい。そのような材料の具体例として
は、Si02、#203などの高軟化点、高融点で安定
なガラス質からなるコーティング層があげられる。たと
えば、S i O2であれば軟化点1710℃《水晶)
、融点1470℃(結晶)、AI203であれば融点2
030℃である。また、CaO、Y203などのように
焼成時に外部へ飛散するものを含んだものでもよい。
散が小さいこと、使用温度以上の軟化点あるいは融点を
有することが望ましい。そのような材料の具体例として
は、Si02、#203などの高軟化点、高融点で安定
なガラス質からなるコーティング層があげられる。たと
えば、S i O2であれば軟化点1710℃《水晶)
、融点1470℃(結晶)、AI203であれば融点2
030℃である。また、CaO、Y203などのように
焼成時に外部へ飛散するものを含んだものでもよい。
リード線(4)に対しては、抵抗体膜の特性と同等なこ
と、抵抗体膜の拡散係数と同等なことが望ましく、抵抗
体膜と同材料が最も望ましい。
と、抵抗体膜の拡散係数と同等なことが望ましく、抵抗
体膜と同材料が最も望ましい。
ここでは、前記条件に鑑み、セラミックス基板としてA
j2Qt(アルミナ、サファイヤ)を用い、抵抗体膜と
して讐をスパツタ法で形成し、ガラス質の保護コーティ
ング層の一例としてS102を主成分とするガラス質の
塗布液を塗布した薄型高温ヒータの製造方法について述
べる。
j2Qt(アルミナ、サファイヤ)を用い、抵抗体膜と
して讐をスパツタ法で形成し、ガラス質の保護コーティ
ング層の一例としてS102を主成分とするガラス質の
塗布液を塗布した薄型高温ヒータの製造方法について述
べる。
Aj203基板上に、ガラス賀の前記塗布液をスブレイ
し、乾燥させ、ガラス質コーティング層を形成する。つ
ぎに真空中または水素もしくはアルゴン中で5〜10分
間焼成し、基板に融着させる。この時の処理温度は前記
塗布液の組成によって異なるが、800〜1400℃程
度である。つぎにスバッタ法により所望の厚さ(数虜〜
10I!y!)の一膜を一様に形成する。そののち、所
望のパターン形状に湿式または乾式法でエッチングする
。たとえば湿式法であれば次の工程でエッチングを行う
。
し、乾燥させ、ガラス質コーティング層を形成する。つ
ぎに真空中または水素もしくはアルゴン中で5〜10分
間焼成し、基板に融着させる。この時の処理温度は前記
塗布液の組成によって異なるが、800〜1400℃程
度である。つぎにスバッタ法により所望の厚さ(数虜〜
10I!y!)の一膜を一様に形成する。そののち、所
望のパターン形状に湿式または乾式法でエッチングする
。たとえば湿式法であれば次の工程でエッチングを行う
。
レジスト塗布→マスク設定→露光→
レジスト除去→Wのエッチング
(たとえばK 3 [Fe(CM)@]+Nal液)→
レジスト除去 パターン作製前または作製後に800〜1000℃の高
温熱処理を行い、最後にリード線を所望の場所に抵抗溶
接などの手法で接合する。
レジスト除去 パターン作製前または作製後に800〜1000℃の高
温熱処理を行い、最後にリード線を所望の場所に抵抗溶
接などの手法で接合する。
ガラス質コーティング層を形成する前記塗布液としては
酸化物のいわゆるガラス質を含んだ溶液が用いられうる
。そのような塗布液の具体例として、第1表にA,B.
Cの3種類の塗布液の組成(重量%)を示す。
酸化物のいわゆるガラス質を含んだ溶液が用いられうる
。そのような塗布液の具体例として、第1表にA,B.
Cの3種類の塗布液の組成(重量%)を示す。
これらはグラスタイプ・セラミックスコーティング材と
して市販ざれているものの一例である。
して市販ざれているものの一例である。
第1表中フリットと呼ばれるものの組成(重量%)を第
2表に示すが、これが酸化物のいわゆるガラス質である
。
2表に示すが、これが酸化物のいわゆるガラス質である
。
第 2 表
このガラス質はヒータとしての使用中抵抗体膜にわずか
に生じた金属酸化物を溶解し、金属と金属の間隙を埋め
てシールコートとして働き、抵抗体膜とセラミックス基
板の両方に対する密着性もすぐれているため、躾と基板
の高付着力化に寄与する。また、ガラス質であるので電
気絶縁性が高く、基板の一部として考えることができ、
高温用ヒータとしての機能に支障をきたすことはない。
に生じた金属酸化物を溶解し、金属と金属の間隙を埋め
てシールコートとして働き、抵抗体膜とセラミックス基
板の両方に対する密着性もすぐれているため、躾と基板
の高付着力化に寄与する。また、ガラス質であるので電
気絶縁性が高く、基板の一部として考えることができ、
高温用ヒータとしての機能に支障をきたすことはない。
第1図では、基板前面にガラス質層をコーティングする
例を示したが、第2a〜20図に示すようにガラス質層
(3)をコーティングする際にマスク(5]を用い、後
工程で抵抗体liI(2)のパターンが形成される部分
のみガラス質層を形成した(第2a図参照)のち、抵抗
体膜(2)を形成すれば(第2b図参照)、ガラス質(
3)上では付着力が大きく、基板(1)上では付着力が
小さいため、エッチングによるパターン形成時の抵抗体
111(2)のパターン精度がより高くなる。
例を示したが、第2a〜20図に示すようにガラス質層
(3)をコーティングする際にマスク(5]を用い、後
工程で抵抗体liI(2)のパターンが形成される部分
のみガラス質層を形成した(第2a図参照)のち、抵抗
体膜(2)を形成すれば(第2b図参照)、ガラス質(
3)上では付着力が大きく、基板(1)上では付着力が
小さいため、エッチングによるパターン形成時の抵抗体
111(2)のパターン精度がより高くなる。
また、第3図に示すようにセラミックス基板の両面をま
た大面積にわたって処理することも可能である。第3図
においても、(1)は絶縁基板、(2)は抵抗体膜、{
3}はガラス質コーティング層、(4)はリード線を示
す。
た大面積にわたって処理することも可能である。第3図
においても、(1)は絶縁基板、(2)は抵抗体膜、{
3}はガラス質コーティング層、(4)はリード線を示
す。
なお、実施例は塗布液を塗布してガラス質コーティング
層を形成する方法について説明したが、ガラス質のター
ゲツ1〜を用意してスバツタ法で成膜するなど、PVD
, CVDの手法でガラス質のコーティング層を形成
することができることはいうまでもない。
層を形成する方法について説明したが、ガラス質のター
ゲツ1〜を用意してスバツタ法で成膜するなど、PVD
, CVDの手法でガラス質のコーティング層を形成
することができることはいうまでもない。
ガラス質の組成に対しては、第2表に示したような複合
組成でなくてもs r o2、N203などのような単
一組成であってもよい。たとえば基板が# 20 3で
あれば+Aj 20 3をコーティングすると基板の一
部として考えることができるので、あらかじめコーティ
ング層の厚さ分だけ薄い基板を用意しておけば熱容量な
どの寸法設計も容易となり、しかも不純物や拡散の影響
を考慮しなくてもよくなるなどのメリットもある。
組成でなくてもs r o2、N203などのような単
一組成であってもよい。たとえば基板が# 20 3で
あれば+Aj 20 3をコーティングすると基板の一
部として考えることができるので、あらかじめコーティ
ング層の厚さ分だけ薄い基板を用意しておけば熱容量な
どの寸法設計も容易となり、しかも不純物や拡散の影響
を考慮しなくてもよくなるなどのメリットもある。
また、実施例ではW膜をスバツタ法により形成して抵抗
体膜(薄膜)を形成する方法について′説明したが、電
子ビーム蒸着、レーザPVD法、イオンブレーティング
などのいわゆるPVD法やWF6、W(CO)s、IA
CIajjスなどを用イタCvD法なト17)方法で形
成することができることはいうまでもない。
体膜(薄膜)を形成する方法について′説明したが、電
子ビーム蒸着、レーザPVD法、イオンブレーティング
などのいわゆるPVD法やWF6、W(CO)s、IA
CIajjスなどを用イタCvD法なト17)方法で形
成することができることはいうまでもない。
また、W以外のたとえばHOなどの膜を形成するばあい
も同様である。
も同様である。
以上説明してきたように、本発明によれば薄型高温ヒー
タ用抵抗体膜などの所望の薄膜を形成するに際し、平滑
なセラミックス基板上にあらかじめガラス質のコーティ
ング層を設け、これを焼成し、そののちヒータ用の抵抗
体膜などの前記薄膜を形成し、高温で熱処理するという
工程で製造するので、付着性の良好な薄膜かえられる。
タ用抵抗体膜などの所望の薄膜を形成するに際し、平滑
なセラミックス基板上にあらかじめガラス質のコーティ
ング層を設け、これを焼成し、そののちヒータ用の抵抗
体膜などの前記薄膜を形成し、高温で熱処理するという
工程で製造するので、付着性の良好な薄膜かえられる。
とくに、抵抗体膜を形成するぱあいには、ヒータの使用
時の抵抗体躾の剥離が生じない高付着力の抵抗体膜が形
成でき、長期信頼性の高い薄型高温ヒータを提供できる
という効果を奏する。
時の抵抗体躾の剥離が生じない高付着力の抵抗体膜が形
成でき、長期信頼性の高い薄型高温ヒータを提供できる
という効果を奏する。
第1図は一本発明の方法の一実施例によってえられる薄
型高温ヒータの断面構造および製造工程を示す模式図、
第2a〜2C図はそれぞれ本発明の方法の別な実施例に
よる薄型高温ヒータの製造工程を示す模式図、第3図は
本発明の方法のさらに別な実施例によってえられる薄型
高温ヒータの断面構造を示す模式図、第4図は従来の薄
型高温ヒータを利用した電子管カソード装置を示す断面
模式図、第5a〜5d図はそれぞれ従来の薄膜形成法に
よる薄型高温ヒータの製造工程を示す模式図である。 (図面の主要符号) (1):セラミックス基板(絶縁基板)(z:抵杭体膜
(薄膜) (3):ガラス質コーティング層 (4):リード線 代 理 人 大 岩 増 雄 才 ツ 才20図 2。抵抗体膜 4:リード線 才 3ツ オ 4図
型高温ヒータの断面構造および製造工程を示す模式図、
第2a〜2C図はそれぞれ本発明の方法の別な実施例に
よる薄型高温ヒータの製造工程を示す模式図、第3図は
本発明の方法のさらに別な実施例によってえられる薄型
高温ヒータの断面構造を示す模式図、第4図は従来の薄
型高温ヒータを利用した電子管カソード装置を示す断面
模式図、第5a〜5d図はそれぞれ従来の薄膜形成法に
よる薄型高温ヒータの製造工程を示す模式図である。 (図面の主要符号) (1):セラミックス基板(絶縁基板)(z:抵杭体膜
(薄膜) (3):ガラス質コーティング層 (4):リード線 代 理 人 大 岩 増 雄 才 ツ 才20図 2。抵抗体膜 4:リード線 才 3ツ オ 4図
Claims (1)
- (1)洗浄された絶縁基板上にガラス質からなるコーテ
ィング層を形成し、これを焼成したのち、そのうえに所
望の薄膜を形成し、熱処理を施すことを特徴とする薄膜
の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1060210A JPH02239175A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1060210A JPH02239175A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239175A true JPH02239175A (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=13135562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1060210A Pending JPH02239175A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02239175A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04279007A (ja) * | 1991-03-07 | 1992-10-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 抵抗体およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP1060210A patent/JPH02239175A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04279007A (ja) * | 1991-03-07 | 1992-10-05 | Fuji Xerox Co Ltd | 抵抗体およびその製造方法 |
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