JPH0287501A - 電気抵抗材料 - Google Patents
電気抵抗材料Info
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- JPH0287501A JPH0287501A JP63239135A JP23913588A JPH0287501A JP H0287501 A JPH0287501 A JP H0287501A JP 63239135 A JP63239135 A JP 63239135A JP 23913588 A JP23913588 A JP 23913588A JP H0287501 A JPH0287501 A JP H0287501A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えば薄膜抵抗器、抵抗ネットワーク、熱
印字素子の発熱体、その他に用いられる電気抵抗材料に
関する。
印字素子の発熱体、その他に用いられる電気抵抗材料に
関する。
薄膜抵抗器に従来から用いられているニッケル・クロム
合金やタンタル化合物等の薄膜抵抗材料の比抵抗は、セ
ラミック基板上で０．２ｍΩ・ｃｍ程度と小さく、従っ
てこれを用いたチップ抵抗器等のような小型の抵抗器で
は高い抵抗値を得るのが困難であった０例えばこのよう
なチップ抵抗器の抵抗値の上限は数十にΩ〜百にΩであ
った。
合金やタンタル化合物等の薄膜抵抗材料の比抵抗は、セ
ラミック基板上で０．２ｍΩ・ｃｍ程度と小さく、従っ
てこれを用いたチップ抵抗器等のような小型の抵抗器で
は高い抵抗値を得るのが困難であった０例えばこのよう
なチップ抵抗器の抵抗値の上限は数十にΩ〜百にΩであ
った。
また、熱印字素子の発熱体のために比抵抗の大きな薄膜
材料が幾つか開発されてはいるが、その抵抗温度係数は
数百ｐｐｍ／ｄｅｇ以上と著しく大きく、従ってこれを
精密抵抗器に用いることはできない。−例を示せば、Ｔ
ａ−３ｉＣ系材料では、比抵抗は４．２ｍΩ・ｃｍ程度
と比較的大きいものの、抵抗温度係数が一６００ＰＰｍ
／ｄｅｇ程度と著しく大きい。
材料が幾つか開発されてはいるが、その抵抗温度係数は
数百ｐｐｍ／ｄｅｇ以上と著しく大きく、従ってこれを
精密抵抗器に用いることはできない。−例を示せば、Ｔ
ａ−３ｉＣ系材料では、比抵抗は４．２ｍΩ・ｃｍ程度
と比較的大きいものの、抵抗温度係数が一６００ＰＰｍ
／ｄｅｇ程度と著しく大きい。
一方、チップ抵抗器に従来から多用されている厚膜抵抗
材料は、極めて高い抵抗値が容易に得られるものの、信
鎖性や長期の安定性に乏しく、また抵抗温度係数も大き
いため、高精度・高信顛性を要求される用途には適用で
きない０例えば、ＴａＢｚ系材料やＬａＢｂ系材料では
、１５０ ’Ｃで１０００時間放置による抵抗値変化率
は１％程度と比較的大きく、また抵抗温度係数も１５０
〜２５０ｐｐｍ／ｄｅｇ程度と比較的大きい。
材料は、極めて高い抵抗値が容易に得られるものの、信
鎖性や長期の安定性に乏しく、また抵抗温度係数も大き
いため、高精度・高信顛性を要求される用途には適用で
きない０例えば、ＴａＢｚ系材料やＬａＢｂ系材料では
、１５０ ’Ｃで１０００時間放置による抵抗値変化率
は１％程度と比較的大きく、また抵抗温度係数も１５０
〜２５０ｐｐｍ／ｄｅｇ程度と比較的大きい。
そこでこの発明は、比抵抗が大きく、しかも抵抗温度係
数が小さく、かつ耐環境性に優れた電気抵抗材料を提供
することを目的とする。
数が小さく、かつ耐環境性に優れた電気抵抗材料を提供
することを目的とする。
この発明の電気抵抗材料は、Ｃｒ−ＡＩ−Ｂ−０系のも
のであり、アルミニウムを１０ないし４０原子％含むク
ロム・アルミニウム合金にホウ素を３０ないし７０原子
％添加した三元合金に対して、酸素を１０ないし３０原
子％添加した組成をしている。
のであり、アルミニウムを１０ないし４０原子％含むク
ロム・アルミニウム合金にホウ素を３０ないし７０原子
％添加した三元合金に対して、酸素を１０ないし３０原
子％添加した組成をしている。
上記三元合金は、換言すれば、その（クロム。
アルミニウム、ホウ素）の組成比（原子％）が、第１図
に示す三成分組成図におけるＡ（６３，７゜３０）、Ｂ
（２７，３，７０）、Ｃ（１８，１２゜７０）および
Ｄ （４２，２８，３０）の４点で囲まれる領域内にあ
ると言うこともできる。
に示す三成分組成図におけるＡ（６３，７゜３０）、Ｂ
（２７，３，７０）、Ｃ（１８，１２゜７０）および
Ｄ （４２，２８，３０）の４点で囲まれる領域内にあ
ると言うこともできる。
ここで、クロム・アルミニウム合金中のアルミニウム濃
度を１０〜４０ａｔ（原子）％の範囲に限定したのは、
アルミニウム濃度が１０ａｔ％未満ては比抵抗が小さく
、また４０ａｔ％を越えると抵抗温度係数が著しく負方
向に増大すると共に熱処理による電気的特性の変化も大
きくなるからである。
度を１０〜４０ａｔ（原子）％の範囲に限定したのは、
アルミニウム濃度が１０ａｔ％未満ては比抵抗が小さく
、また４０ａｔ％を越えると抵抗温度係数が著しく負方
向に増大すると共に熱処理による電気的特性の変化も大
きくなるからである。
また、三元合金中のホウ素濃度を３０〜７０ａｔ％の範
囲に限定したのは、ホウ素濃度が３０ａｔ％未満では比
抵抗が小さく、また７０ａｔ％を越えると抵抗温度係数
が負方向に大きく増大するからである。
囲に限定したのは、ホウ素濃度が３０ａｔ％未満では比
抵抗が小さく、また７０ａｔ％を越えると抵抗温度係数
が負方向に大きく増大するからである。
また、当該電気抵抗材料中の酸素濃度を１０〜３０ａｔ
％の範囲に限定したのは、酸素濃度が１０ａｔ％未満で
は比抵抗が小さく、また３０ａｔ％を越えると抵抗温度
係数が負方向に大きく増大するからである。
％の範囲に限定したのは、酸素濃度が１０ａｔ％未満で
は比抵抗が小さく、また３０ａｔ％を越えると抵抗温度
係数が負方向に大きく増大するからである。
２０ａｔ％のアルミニウムを含んだクロム・アルミニウ
ム二元合金ターゲットの表面にホウ素の粒を並べて三元
系としたターゲットを用い、酸素を添加したアルゴンガ
スによりスパッタリングを行い、種々の組成のＣｒ−Ａ
Ｉ−Ｂ−０系電気抵抗材料の薄膜をセラミック基板上に
堆積させた。この薄膜におけるクロム・アルミニウム合
金に対するホウ素の濃度はクロム・アルミニウム二元合
金ターゲットの表面に並べるホウ素の量を変えることに
より、また、クロムとアルミニウムとの組成比は２０ａ
ｔ％のアルミニウムを含んだクロム・アルミニウム二元
合金ターゲットの表面にクロムあるいはアルミニウムを
追加することにより、更に、Ｃｒ−ＡＩ−Ｂ三元合金に
対する酸素濃度はアルゴンガスに添加する酸素の濃度を
変化させることにより調整した。このＣｒ−ＡＩ−Ｂ−
０系薄膜電気抵抗材料の電気的特性と耐環境性を図面に
基づいて説明する。
ム二元合金ターゲットの表面にホウ素の粒を並べて三元
系としたターゲットを用い、酸素を添加したアルゴンガ
スによりスパッタリングを行い、種々の組成のＣｒ−Ａ
Ｉ−Ｂ−０系電気抵抗材料の薄膜をセラミック基板上に
堆積させた。この薄膜におけるクロム・アルミニウム合
金に対するホウ素の濃度はクロム・アルミニウム二元合
金ターゲットの表面に並べるホウ素の量を変えることに
より、また、クロムとアルミニウムとの組成比は２０ａ
ｔ％のアルミニウムを含んだクロム・アルミニウム二元
合金ターゲットの表面にクロムあるいはアルミニウムを
追加することにより、更に、Ｃｒ−ＡＩ−Ｂ三元合金に
対する酸素濃度はアルゴンガスに添加する酸素の濃度を
変化させることにより調整した。このＣｒ−ＡＩ−Ｂ−
０系薄膜電気抵抗材料の電気的特性と耐環境性を図面に
基づいて説明する。
第２図は、セラミック基板上に堆積させて薄膜化したＣ
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
三元合金中のホウ素濃度依存性の一例を示す図であり、
このときのＣｒ −Ａ １合金中のアルミニム濃度は２
０ａｔ％、薄膜中の酸素濃度は１５〜３０ａｔ％であっ
た。
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
三元合金中のホウ素濃度依存性の一例を示す図であり、
このときのＣｒ −Ａ １合金中のアルミニム濃度は２
０ａｔ％、薄膜中の酸素濃度は１５〜３０ａｔ％であっ
た。
この図から分かるように、当該Ｃｒ−ＡＩ−Ｂ−０系薄
膜は、およそ２０ａｔ％のホウ素が添加されることによ
り、その比抵抗が減少すると共に抵抗温度係数（ＴＣＰ
）の絶対値が急減する。しかし、２０〜３０ａｔ％以上
のホウ素濃度域では、ホウ素濃度の増加に伴い比抵抗が
著しく（例えば従来のＮｉ−Ｃｒ合金の一桁以上に）増
大するものの、７０ａｔ％程度までは抵抗温度係数の絶
対値にあまり大きな変化は生じなく電気抵抗材料として
実用的な値を示す。
膜は、およそ２０ａｔ％のホウ素が添加されることによ
り、その比抵抗が減少すると共に抵抗温度係数（ＴＣＰ
）の絶対値が急減する。しかし、２０〜３０ａｔ％以上
のホウ素濃度域では、ホウ素濃度の増加に伴い比抵抗が
著しく（例えば従来のＮｉ−Ｃｒ合金の一桁以上に）増
大するものの、７０ａｔ％程度までは抵抗温度係数の絶
対値にあまり大きな変化は生じなく電気抵抗材料として
実用的な値を示す。
更に、これらの薄膜に数百°Ｃでの安定化熱処理（第３
図および第４図の熱処理も同様）を施すと、比抵抗は若
干減少するものの、抵抗温度係数の絶対値は半減し、よ
り高精度の抵抗材料として使用し得る特性が得られるこ
とが分かる。
図および第４図の熱処理も同様）を施すと、比抵抗は若
干減少するものの、抵抗温度係数の絶対値は半減し、よ
り高精度の抵抗材料として使用し得る特性が得られるこ
とが分かる。
尚、上記の２０〜３０ａｔ％以上のホウ素濃度域におけ
る薄膜の構造は、Ｘ線回折によれば非晶質化しているも
のと認められ、このような非晶質構造を維持することが
、上記のような°優れた電気的特性を維持する上で好ま
しいと言える。
る薄膜の構造は、Ｘ線回折によれば非晶質化しているも
のと認められ、このような非晶質構造を維持することが
、上記のような°優れた電気的特性を維持する上で好ま
しいと言える。
第３図は、セラミック基板上に堆積させて薄膜化したＣ
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
Ｃｒ−Ａ１合金中のアルミニウム濃度依存性の一例を示
す図であり、このときのＣｒ−Ａ１合金に対するホウ素
濃度は４５ａｔ％、薄膜中の酸素濃度はｌＯ〜３０ａｔ
％であった。
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
Ｃｒ−Ａ１合金中のアルミニウム濃度依存性の一例を示
す図であり、このときのＣｒ−Ａ１合金に対するホウ素
濃度は４５ａｔ％、薄膜中の酸素濃度はｌＯ〜３０ａｔ
％であった。
この図から分かるように、当該Ｃｒ−ＡＩ−Ｂ−０系薄
膜は、Ｃｒ−Ａ１合金中のアルミニウム濃度が１０ａｔ
％未満では比抵抗が小さく、また４０ａｔ％を越えると
抵抗温度係数（ＴＣＲ）が負方向に増大し熱処理での電
気的特性の変化も太き（なる。
膜は、Ｃｒ−Ａ１合金中のアルミニウム濃度が１０ａｔ
％未満では比抵抗が小さく、また４０ａｔ％を越えると
抵抗温度係数（ＴＣＲ）が負方向に増大し熱処理での電
気的特性の変化も太き（なる。
従って、当該アルミニウム濃度は、１０〜４０ａｔ％の
範囲内にするのが好ましい。
範囲内にするのが好ましい。
第４図は、セラミック基板上に堆積させて薄膜化したＣ
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
酸素濃度依存性の一例を示す図であり、このときの２０
ａｔ％Ａｌ−Ｃｒ合金に対するホウ素濃度は５５ａｔ％
であった。
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
酸素濃度依存性の一例を示す図であり、このときの２０
ａｔ％Ａｌ−Ｃｒ合金に対するホウ素濃度は５５ａｔ％
であった。
この図から分かるように、当該Ｃｒ−ＡＩ−Ｂ−０系薄
膜は、酸素濃度が１０ａｔ％未満では比抵抗が小さく、
また３０ａｔ％越えると抵抗温度係数（ＴＣＲ）が負方
向に大きく増大して、厚膜抵抗材料と同様の電気的特性
を示す、従って、当該酸素濃度は、１０〜３０ａｔ％の
範囲内にするのが好ましい。
膜は、酸素濃度が１０ａｔ％未満では比抵抗が小さく、
また３０ａｔ％越えると抵抗温度係数（ＴＣＲ）が負方
向に大きく増大して、厚膜抵抗材料と同様の電気的特性
を示す、従って、当該酸素濃度は、１０〜３０ａｔ％の
範囲内にするのが好ましい。
第５図は、セラミック基板上に堆積させて薄膜化したＣ
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
耐環境性の一例を示す図であり、このときの２０ａｔ％
Ａｌ−Ｃｒ合金に対するホウ素濃度は５５ａｔ％、薄膜
中の酸素濃度は約２０ａｔ％であった。
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
耐環境性の一例を示す図であり、このときの２０ａｔ％
Ａｌ−Ｃｒ合金に対するホウ素濃度は５５ａｔ％、薄膜
中の酸素濃度は約２０ａｔ％であった。
尚、用いた試片はセラミック基板上の薄膜表面が露出し
たものであり、耐湿性は純水中での煮沸、また耐酸化性
は１５０°Ｃの空気中での放置による電気抵抗の変化に
より評価した。ちなみに、この純水煮沸試験は、−船釣
な抵抗器の評価に適用される湿中負荷試験（６０℃、９
５％ＲＩ（、定格負荷）に比べて４桁以上厳しい試験に
なる。
たものであり、耐湿性は純水中での煮沸、また耐酸化性
は１５０°Ｃの空気中での放置による電気抵抗の変化に
より評価した。ちなみに、この純水煮沸試験は、−船釣
な抵抗器の評価に適用される湿中負荷試験（６０℃、９
５％ＲＩ（、定格負荷）に比べて４桁以上厳しい試験に
なる。
この図から分かるように、当該Ｃｒ−ＡＩ−Ｂ−〇系薄
膜は、耐湿・耐酸化性のどちらも時間の経過と共に電気
抵抗が増大するものの、その変化率は極めて小さく、従
って高安定の抵抗材料であることが分かる。
膜は、耐湿・耐酸化性のどちらも時間の経過と共に電気
抵抗が増大するものの、その変化率は極めて小さく、従
って高安定の抵抗材料であることが分かる。
尚、上記実施例では、Ｃｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材
料を薄膜化して作製するのに、制御の比較的簡単なスパ
ッタリングを用いたが、真空蒸着等の他の薄膜形成手段
を用いても良い。
料を薄膜化して作製するのに、制御の比較的簡単なスパ
ッタリングを用いたが、真空蒸着等の他の薄膜形成手段
を用いても良い。
また、上記実施例では、薄膜を堆積させる基板にセラミ
ック基板を用いたが、ガラス基板や表面に電気絶縁層を
設けた金属板等の他の電気絶縁性基板を用いても良い、
ガラス基板を用いれば、周知のように、比抵抗はセラミ
ック基板の場合の約半分になる。
ック基板を用いたが、ガラス基板や表面に電気絶縁層を
設けた金属板等の他の電気絶縁性基板を用いても良い、
ガラス基板を用いれば、周知のように、比抵抗はセラミ
ック基板の場合の約半分になる。
また、当該Ｃｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料は、上記
のように電気絶縁性基板上に薄膜化するようにすれば比
較的簡単に作製することができるが、勿論必要に応じて
、厚膜化したリバルクとして用いることも可能である。
のように電気絶縁性基板上に薄膜化するようにすれば比
較的簡単に作製することができるが、勿論必要に応じて
、厚膜化したリバルクとして用いることも可能である。
以上のようにこの発明によれば、比抵抗が大きく、しか
も抵抗温度係数が小さく、かつ耐環境性に優れた電気抵
抗材料が得られる。その場合、当該電気抵抗材料の構造
が非晶質である方が、上記のような優れた電気的特性を
維持する上で好ましい。
も抵抗温度係数が小さく、かつ耐環境性に優れた電気抵
抗材料が得られる。その場合、当該電気抵抗材料の構造
が非晶質である方が、上記のような優れた電気的特性を
維持する上で好ましい。
従って当該電気抵抗材料を用いれば、例えば、抵抗値が
高くかつ高精度・高信軌性のチップ抵抗器や高集積抵抗
ネットワーク等の実現が可能になる。
高くかつ高精度・高信軌性のチップ抵抗器や高集積抵抗
ネットワーク等の実現が可能になる。
より具体例を示せば、表面実装部品等として用いられる
薄膜チップ抵抗器の抵抗値の上限が従来は数十にΩ〜百
にΩ程度であったものを、当該電気抵抗材料を用いれば
、これを−桁程度増大させることが可能になる。
薄膜チップ抵抗器の抵抗値の上限が従来は数十にΩ〜百
にΩ程度であったものを、当該電気抵抗材料を用いれば
、これを−桁程度増大させることが可能になる。
また、従来は厚膜抵抗材料を用いていたため精度・信頼
性の点で劣っていた百にΩ程度以上の抵抗値のチップ抵
抗器も、当該電気抵抗材料を用いれば、高精度でかつ信
頼性の高いものとすることができる。
性の点で劣っていた百にΩ程度以上の抵抗値のチップ抵
抗器も、当該電気抵抗材料を用いれば、高精度でかつ信
頼性の高いものとすることができる。
第１図は、この発明に係る電気抵抗材料における三元合
金の組成比を示す三成分組成図である。 第２図は、セラミック基板上に堆積させて薄膜化したＣ
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
三元合金中のホウ素濃度依存性の一例を示す図である。 第３図は、セラミック基板上に堆積させて薄膜化したＣ
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
Ｃｒ −Ａ Ｉ合金中のアルミニウム濃度依存性の一例
を示す図である。第４図は、セラミック基板上に堆積さ
せて薄膜化したＣｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料にお
ける電気的特性の酸素濃度依存性の一例を示す図である
。 第５図は、セラミック基板上に堆積させて薄膜化したＣ
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
耐環境性の一例を示す図である。
金の組成比を示す三成分組成図である。 第２図は、セラミック基板上に堆積させて薄膜化したＣ
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
三元合金中のホウ素濃度依存性の一例を示す図である。 第３図は、セラミック基板上に堆積させて薄膜化したＣ
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
Ｃｒ −Ａ Ｉ合金中のアルミニウム濃度依存性の一例
を示す図である。第４図は、セラミック基板上に堆積さ
せて薄膜化したＣｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料にお
ける電気的特性の酸素濃度依存性の一例を示す図である
。 第５図は、セラミック基板上に堆積させて薄膜化したＣ
ｒ−ＡＩ−Ｂ−０系電気抵抗材料における電気的特性の
耐環境性の一例を示す図である。
Claims (2)
- （１）アルミニウムを１０ないし４０原子％含むクロム
・アルミニウム合金にホウ素を３０ないし７０原子％添
加した三元合金に対して、酸素を１０ないし３０原子％
添加した組成の電気抵抗材料。 - （２）当該材料の構造が非晶質である請求項１記載の電
気抵抗材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63239135A JPH0287501A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | 電気抵抗材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63239135A JPH0287501A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | 電気抵抗材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0287501A true JPH0287501A (ja) | 1990-03-28 |
| JPH0577321B2 JPH0577321B2 (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=17040294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63239135A Granted JPH0287501A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | 電気抵抗材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0287501A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5227231A (en) * | 1991-06-19 | 1993-07-13 | Susumu Co., Ltd. | Electrical resistive material |
| JP2018090856A (ja) * | 2016-12-02 | 2018-06-14 | 公益財団法人電磁材料研究所 | 高温で熱安定性に優れた歪センサ用薄膜合金 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62109301A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-20 | 株式会社日立製作所 | 感熱記録ヘツド |
| JPS62165302A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-21 | 進工業株式会社 | 高抵抗材料 |
-
1988
- 1988-09-24 JP JP63239135A patent/JPH0287501A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62109301A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-20 | 株式会社日立製作所 | 感熱記録ヘツド |
| JPS62165302A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-21 | 進工業株式会社 | 高抵抗材料 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5227231A (en) * | 1991-06-19 | 1993-07-13 | Susumu Co., Ltd. | Electrical resistive material |
| JP2018090856A (ja) * | 2016-12-02 | 2018-06-14 | 公益財団法人電磁材料研究所 | 高温で熱安定性に優れた歪センサ用薄膜合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0577321B2 (ja) | 1993-10-26 |
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Legal Events
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