JPH0648714B2

JPH0648714B2 - トリマブルチップ低抗器

Info

Publication number: JPH0648714B2
Application number: JP1148067A
Authority: JP
Inventors: 和男堀口; 英雄生田
Original assignee: 進工業株式会社
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH0312958A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、基板に実装した状態で抵抗体のトリミングを
行って抵抗値を調整するトリマブルチップ抵抗器に関す
る。

［従来の技術］近年、電子部品は、それを用いた製品の品質の安定化、
生産性の向上ならびに小型軽量化が要求される中で、チ
ップ部品として有用度が益々高まりつつある。

ハイブリットＩＣ回路の中で調整用として使用されてい
る半固定抵抗器はその形状の大きさ、長期安定性からみ
て部品の高密度実装化及び高信頼性への対応で不満があ
り、半固定抵抗をチップ抵抗器に置き換え、ハイブリッ
トＩＣを組み立て、実際の動作状態でもって、チップ抵
抗のレーザー・トリミングを行ない、回路の特性を調整
する方式が採用されはじめている。

［発明が解決しようとする課題］上記の方式で用いられるチップ抵抗器としては厚膜や薄
膜のものがあるが、厚膜のチップ抵抗器はトリミング後
の抵抗値変化が大きく、高精度を要求される回路への適
用には問題がある。一方、薄膜のチップ抵抗器はトリミ
ングによる精度がよく、かつ、トリミング後の抵抗値変
化も小さく高精度のファンクショナル・トリミングが可
能であり、そのために、予め基板および抵抗体上に、窒
化ケイ素による薄い保護膜を形成しておき、その保護膜
を介して抵抗体にレーザ照射し、抵抗体の一部を酸化さ
せることで抵抗体の抵抗値を調整している。

しかしながら、基板に表面が粗い無研磨のセラミック等
を用いたときには、保護膜を厚くしなければ気密性が確
保できず、そのため厚い保護膜を形成すれば、レーザト
リミングを行わなくとも自然発生的に窒化ケイ素の保護
膜にクラックなどの欠陥が生じ、抵抗体を環境（特に湿
気）から保護できなかった。

［課題を解決するための手段］上記の問題を解決するための鋭意研究の結果、表面の粗
いアルミナ基板に形成した金属薄膜抵抗体上に厚く形成
しなければならない保護膜に、ＹＡＧ・レーザー光をよ
く透過させる酸化ケイ素膜を形成し、この保護膜の上か
ら金属薄膜抵抗体をレーザー・トリミングするに際し、
保護膜を金属薄膜抵抗体の膜厚に応じた厚さとし、か
つ、出力調節したＹＡＧ・レーザー光を照射することに
より、保護膜を損傷させることなく金属薄膜抵抗体を所
望の抵抗値にトリミングできることが判明した。

前にも述べたように、近年、素子を含む回路の機能をモ
ニターしながら、少数の素子をトリミングするいわゆる
ファンクショナル・トリミングの実用化が進められてい
る。

一般に金属薄膜抵抗体はレーザー・トリミングにおいて
安定性がよく、トリミング精度は比較的容易に測定器の
精度に達し、高精度のトリミングが可能であるが、トリ
ミング後は、使用環境による抵抗素子の特性変化を抑制
するために保護膜が不可欠である。

本発明のようにアルミナ基板上に直接、金属薄膜抵抗体
と酸化ケイ素系の保護膜を組み合わせた構成にし、か
つ、金属薄膜抵抗体の膜厚に応じて保護膜の膜厚を増大
すれば、ＹＡＧ・レーザー光線を用いて精度のよいトリ
ミングが可能であるばかりでなく、トリミング時に保護
膜を損傷することがないので、トリミング後も何らの保
護手段を講じる必要がない。

上記のように構成された抵抗器の金属薄膜抵抗体をレー
ザー光線によってトリミングする機構については、レー
ザー光線を吸収して高温になった金属薄膜抵抗体が基板
や酸化ケイ素膜に含まれる酸素によって酸化された絶縁
体に変化するものと推察される。

このようなトリミング機構から、本発明の抵抗器に使用
される、金属薄膜抵抗体の膜厚に応じた保護膜における
膜厚の選択は本発明の構成上重要となる。

すなわち、金属薄膜抵抗体を保護膜の損傷なしにトリミ
ングするには、金属薄膜抵抗体の膜厚が２００Å〜３０
０Å程度の場合には、保護膜の膜厚は３〜５μｍ程度で
よいが、金属薄膜抵抗体の膜厚が１０００Å程度のよう
に厚くなると、保護膜の膜厚を２５〜３０μｍにするこ
とが必要である。

その理由は、レーザー光を保護膜の上から照射すると保
護膜はレーザー光線を吸収しないので、そのまま保護膜
を透過して金属薄膜抵抗体に達した後、吸収され発熱す
るが、この際の発熱量は金属薄膜抵抗体の膜厚が厚いほ
ど大きく、発生した熱は基板や保護膜に伝わり、その結
果、保護膜の温度が上昇し、保護膜の溶融により破壊に
至る。

保護膜の膜厚を金属薄膜抵抗体の膜厚に応じて厚くする
のは、上記の発熱に対して保護膜がその溶融温度以上に
なるのを防止するためであり、すべての薄膜抵抗体の膜
厚に対して十分厚い保護膜を使用するのが安全である。
しかしながら、製造上の経済性の観点からは、保護膜の
膜厚は金属薄膜抵抗体の膜厚に応じて必要な最小限に留
めるのが望ましい。

保護膜の材料としては、トリミングに使用するレーザー
光線を透過させ、保護膜としての機能を有するものなら
ば特に制限はない。例えば、酸化ケイ素のほか、酸化リ
ンや酸化ホウ素を含む酸化ケイ素膜、ゲルマニューム・
ケイ素混合酸化物膜なども用いることができる。これら
の膜は、化学量論的に酸素の飽和したものが本発明の目
的に合うが、例えば酸化ケイ素の場合、ケイ素比率の大
きい保護膜は通常少し着色しており、ＹＡＧ・レーザー
光線を吸収するためレーザー出力を調節しても保護膜が
損傷し、トリミング後の保護性能が不完全になる。

本発明のもう一つの構成としては、酸化ケイ素のような
無機系の保護膜に更に有機系の保護膜を積層形成するこ
とである。

すなわち、有機膜として、ＹＡＧ・レーザー光透過性の
フォトレジストを用い、これを酸化ケイ素膜の上に重ね
ることにより、レーザー・トリミング時の酸化ケイ素保
護膜の温度上昇を、有機膜の溶融、蒸発などによる吸熱
作用によって軽減できる効果があり、さらには、実質的
には抵抗体の保護膜が二層になるので両者の膜に個々に
存在するかも知れないピンホールによる膜欠陥を相補う
ことができ、抵抗素子の信頼性を向上させる効果を持た
せることができる。

さらに、上記の有機膜は、本発明のトリマブルチップ抵
抗器を製造する上で、酸化ケイ素膜のエッチング用レジ
ストとして使用できるので、酸化ケイ素膜をエッチング
した後、有機膜に対するレジスト除去工程を経ることな
く、そのまま電極用ハンダメッキして製品にすることが
でき、製造工程の簡略化の上でもメリットがある。

このような目的に使用できるレジストとしては、例え
ば、露光によって現像液に不溶となり、また、現像後の
加熱によってさらに膜強度が増加するようなネガタイプ
のフォトレジストがある。また、別の方法として、ＹＡ
Ｇ・レーザー光を透過させる有機高分子膜を印刷などの
手段を用いて形成してもよい。

本発明に使用される基板材料はアルミナのほか、ガラ
ス、ホルステライトなどを用いることができるが、レー
ザー光線を良く透過させる材料で基板として安定に使用
できるものであれば特に制限はない。

金属薄膜抵抗体はスパッタリングや通常の真空蒸着でア
ルミナ基板上に形成され、次に保護膜を比較的低温（金
属薄膜抵抗体や電極に悪影響のない温度）で着膜が可能
なプラズマ・ＣＶＤ法によって形成することができる。

［実施例］以下に、本発明を実施例に基づき説明する。

実施例１第１図は本発明の実施例１を示している。

アルミナ基板１上に金属薄膜抵抗体２としてニクロム合
金を約２００Åの厚さにスパッタ蒸着し、次いで電極４
として銅薄膜を金属薄膜抵抗体２上に積層した。そして
金属薄膜抵抗体２に対する電極４とするために、両端の
所定部を残して金属薄膜抵抗体２上の電極４をエッチン
グにより除去して金属薄膜抵抗体２の表面を露出させ
た。次に金属薄膜抵抗体２及び電極４の全面にプラズマ
・ＣＶＤ法によって酸化ケイ素膜を厚さ約３μｍ堆積
し、金属薄膜抵抗体２の保護膜３とした。次いで、ポジ
タイプのフォトレジストを３μｍの厚さに塗布し、露
光、現像した後、電極４の部分上の保護膜３を緩衝弗酸
液でエッチングして除去した。

フォトレジストをアセトンで溶解除去した後、最後に、
露出した電極４の面上にハンダ５をコーティングして本
発明におけるレーザー・トリミング実施用抵抗器（第１
図）とした。

トリミング実施用抵抗器をＹＡＧ・レーザー・トリマー
（レーザー光のビーム径：５０μｍ）にセットし、レー
ザーの出力を０．０５Ｗ〜０．３Ｗの範囲で調節してト
リミングを行なった結果、０．０５Ｗでは不十分でトリ
ミング部分に金属薄膜抵抗体２が薄く残ったが、保護膜
３に損傷は認められなかった。一方、０．３Ｗではトリ
ミング部分の金属薄膜抵抗体２と共に、その上の保護膜
３も溶融して損傷しているものもあった。

０．１５Ｗ〜０．２５Ｗの範囲では保護膜３に損傷は認
められずに金属薄膜抵抗体２のみがレーザー照射によっ
て光透過性に変化し、光学顕微鏡下でセラミック基板の
下から光を透かしてトリミングパターンを確認すること
ができた。

電子線マイクロアナライザーにより、前記のトリミング
パターンの部分を分折した結果、ＹＡＧ・レーザーを照
射していない部分とほぼ同レベルの、金属薄膜抵抗体２
の成分であるニッケル、クロムが検出された。このこと
から、金属薄膜抵抗体２がアルミナ基板１と酸化ケイ素
の保護膜３の間で絶縁体として存在することが確認され
た。

また、トリミング精度はいずれも目的抵抗値に対し０．
０５％以下であった。

本発明の特徴である保護膜３を損傷することなく、金属
薄膜抵抗体２をトリミングできるＹＡＧ・レーザーの出
力０．１５〜０．２５Ｗの範囲のものについて保護膜３
の防湿効果を試験した結果、湿気の侵入による金属薄膜
抵抗体２の腐食などの変化は認められなかった。さら
に、金属薄膜抵抗体２の直流抵抗値その他の特性上の変
化も認められなかった。

実施例２第２図は、、本発明の実施例２を示している。

アルミナ基板１上に金属薄膜抵抗体２としてニクロム合
金１０００Åの厚さにスパッタ蒸着し、次いで電極４と
して銅薄膜をその上に積層した後、所定部に電極４を残
して金属薄膜抵抗体２上の電極４をエッチングにより除
去して金属薄膜抵抗体２の表面を露出させた。

次に、この金属薄膜抵抗体２および電極４の表面全面に
プラズマ・ＣＶＤ法によって酸化ケイ素膜を厚さ約５μ
ｍおよび２５μｍの２水準に堆積し、金属薄膜抵抗体２
の保護膜３とした。

次いで、有機膜６としてネガタイプのフォトレジスト
（ＯＭＲ−８３：東京応化（株））を３μｍの厚さに塗
布し、露光、現像した後、電極４上の保護膜３を緩衝弗
酸液でエッチングして除去した。最後に、有機膜６を残
したまま十分水洗した後、露出した電極４上にハンダ５
をコーティングして本発明におけるレーザー・トリミン
グ実施用抵抗器（第２図）とした。

実施例１と同様にトリミング試験を実施したところ、ト
リミングした試料抵抗器の表面の有機膜６はトリミング
部分を中心にして溶融・蒸発して薄くなっているのが観
察されたが、有機膜６の炭化現象は全く見られなかっ
た。

本実施例では、上記のように金属薄膜抵抗体２を１００
０Åスパッタ蒸着して、その上の保護膜３の膜厚を２水
準（５μｍ、２５μｍ）としてトリミング部分の保護膜
３の損傷程度を比較した。

その結果は第１表に示したように、保護膜３の膜厚２５
μｍでは、５μｍの場合に比べて保護膜３の損傷しない
レーザー出力範囲が拡大し、膜厚を増加した効果が認め
られた。また、保護膜３の損傷のなかった試料について
保護膜３の防湿効果を試験した結果、湿気の侵入による
金属薄膜抵抗体２の腐食や特性上の変化は見られなかっ
た。

実施例３アルミナ基板１上に金属薄膜抵抗体２としてニクロム合
金を５００Åの厚さにスパッタ蒸着し、次いで電極４と
して銅薄膜をその上に積層した後、電極４の所定部を残
して金属薄膜抵抗体２上の電極４をエッチングにより除
去して金属薄膜抵抗体２の表面を露出させた。次に、こ
の金属薄膜抵抗体２および電極４の表面全面に、プラズ
マ・ＣＶＤ法によって酸化ケイ素膜を厚さ約５μｍ堆積
し、金属薄膜抵抗体２の保護膜３とした。

次いで、有機膜６としてネガタイプのフォトレジスト
（ＯＭＲ−８３：東京応化（株））を３μｍの厚さに塗
布し、露光、現象した後、電極４上の保護膜３を緩衝弗
酸液でエッチングして除去した。有機膜６をレジスト除
去液で溶解除去して保護膜３を露出させた後、電極４上
にハンダ５をコーティングしたもの（保護膜３のみの１
層構成）と前記有機膜６を残したまま十分水洗した後、
露出した電極４上にハンダ５をコーティングしたもの
（保護膜３＋有機膜６の２層構成）との２種類を本発明
におけるレーザー・トリミング実施用抵抗器とした（第
１図、第２図）。

実施例１と同様にトリミング試験を実施した結果、第２
表に示したように保護膜３の上に有機膜６を重ねた方が
保護膜３のみの場合に比べて、保護膜３の損傷しないレ
ーザー出力の範囲が拡大し、有機膜６を保護膜３に重ね
た効果が認められた。また、保護膜３の損傷のなかった
試料について保護膜３の防湿効果を試験した結果、湿気
の侵入による金属薄膜抵抗体２の腐食や特性上の変化は
見られなかった。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、表面が粗い基板に形成し
た薄膜抵抗体に厚く形成しなくてはならない保護膜とし
てレーザ光をよく透過させる酸化ケイ素を用いたので、
この保護膜を介してのレーザトリミングの際に保護膜を
損傷させることなく、薄膜抵抗体を高精度でトリミング
することができる。又、保護膜の上に更に有機系の膜を
形成すれば、保護膜の損傷しないレーザー出力の範囲が
拡大するので、金属薄膜抵抗体へのトリミングが容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトリミング抵抗器の構成を示す断面
図、第２図は本発明のトリミング抵抗器の別構成を示す
断面図である。１……アルミナ基板、２……金属薄膜抵抗体、３……保護膜、４……電極、５……ハンダ、６……有機膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無研磨のセラミック基板上に形成した薄膜
抵抗体の表面に、厚さが３μｍから３０μｍの酸化ケイ
素の保護膜を設け、この保護膜を介してレーザ照射し薄
膜抵抗体を酸化することで抵抗値を調整することを特徴
とするトリマブルチップ抵抗器。
【請求項２】酸化ケイ素の保護膜上に更に有機膜を設
け、これらの保護膜および有機膜を介してレーザ照射し
薄膜抵抗体を酸化することで抵抗値を調整する請求項１
記載のトリマブルチップ抵抗器。
【請求項３】酸化ケイ素の保護膜がプラズマＣＶＤ法で
形成される請求項１または２記載のトリマブルチップ抵
抗器。