JPH0955303A - チップ型薄膜サーミスタ素子およびその製造方法 - Google Patents
チップ型薄膜サーミスタ素子およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0955303A JPH0955303A JP7226054A JP22605495A JPH0955303A JP H0955303 A JPH0955303 A JP H0955303A JP 7226054 A JP7226054 A JP 7226054A JP 22605495 A JP22605495 A JP 22605495A JP H0955303 A JPH0955303 A JP H0955303A
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- JP
- Japan
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- thin film
- thermistor
- electrode layer
- electrode
- layer
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- Details Of Resistors (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 実装部品をより少なくし、温度補償回路の製
造をより容易化する。 【解決手段】 素子形成面を有する基材1、素子形成面
上に設けられた第1電極層2、第1電極層上に設けられ
たサーミスタ薄膜3、ならびにサーミスタ薄膜を介して
第1電極層と対向する第2および第3の電極層4、5を
備える。素子の製造に際しては、サーミスタ薄膜は各素
子毎に分離したパターンとして形成する必要はない。
造をより容易化する。 【解決手段】 素子形成面を有する基材1、素子形成面
上に設けられた第1電極層2、第1電極層上に設けられ
たサーミスタ薄膜3、ならびにサーミスタ薄膜を介して
第1電極層と対向する第2および第3の電極層4、5を
備える。素子の製造に際しては、サーミスタ薄膜は各素
子毎に分離したパターンとして形成する必要はない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば水晶発振器の低
温部補償用に用いられる負の温度係数を有するサーミス
タとして好適に用いられる、チップ型薄膜サーミスタ素
子の製造方法に関する。
温部補償用に用いられる負の温度係数を有するサーミス
タとして好適に用いられる、チップ型薄膜サーミスタ素
子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話等の屋外で使用される小型通信
機器には、使用温度による発振周波数の変化が僅少とな
るようにATカット板水晶振動子と増幅器と温度補償回
路を含む温度補償型の水晶発振器が用いられているが、
この温度補償回路としては、従来、図4に示されるもの
が知られている。
機器には、使用温度による発振周波数の変化が僅少とな
るようにATカット板水晶振動子と増幅器と温度補償回
路を含む温度補償型の水晶発振器が用いられているが、
この温度補償回路としては、従来、図4に示されるもの
が知られている。
【0003】この温度補償回路は、同図に示すように、
水晶振動子に直列に接続した低温部補償回路Lおよび高
温部補償回路Hを備える。低温部補償回路Lは相互に並
列に接続したコンデンサCL およびサーミスタThL を
有し、高温部補償回路Hは相互に並列に接続したコンデ
ンサCH およびサーミスタThH を有する。サーミスタ
ThL 、ThH はいずれも負の温度特性を有するもので
ある。そして各コンデンサCL 、CH の容量と温度補償
回路全体としての等価直列容量との比の温度変化に対す
る変化量が、低温部補償回路Lでは常温(25℃)以上
においては僅少であるが低温部において大きくなるよう
に、また高温部補償回路Hでは常温以下においては僅少
であるが高温部において大きくなるように、それぞれの
コンデンサCL 、CH とサーミスタThL 、ThH を設
定している。
水晶振動子に直列に接続した低温部補償回路Lおよび高
温部補償回路Hを備える。低温部補償回路Lは相互に並
列に接続したコンデンサCL およびサーミスタThL を
有し、高温部補償回路Hは相互に並列に接続したコンデ
ンサCH およびサーミスタThH を有する。サーミスタ
ThL 、ThH はいずれも負の温度特性を有するもので
ある。そして各コンデンサCL 、CH の容量と温度補償
回路全体としての等価直列容量との比の温度変化に対す
る変化量が、低温部補償回路Lでは常温(25℃)以上
においては僅少であるが低温部において大きくなるよう
に、また高温部補償回路Hでは常温以下においては僅少
であるが高温部において大きくなるように、それぞれの
コンデンサCL 、CH とサーミスタThL 、ThH を設
定している。
【0004】また、温度補償回路の補償感度調整用とし
て、低温部補償回路LにおいてはサーミスタThL に並
列に抵抗RL を挿入し、高温部補償回路2においてはサ
ーミスタThH に直列に抵抗RH を挿入している。した
がって、低温部補償回路Lおよび高温部補償回路Hに使
用されるチップ型素子としては、サーミスタ、コンデン
サおよび調整抵抗の3種類を必要とする。
て、低温部補償回路LにおいてはサーミスタThL に並
列に抵抗RL を挿入し、高温部補償回路2においてはサ
ーミスタThH に直列に抵抗RH を挿入している。した
がって、低温部補償回路Lおよび高温部補償回路Hに使
用されるチップ型素子としては、サーミスタ、コンデン
サおよび調整抵抗の3種類を必要とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水晶発
振器の小型化が要求される昨今においては、より実装部
品数が少なく、かつ製造容易であることが要求されてい
る。
振器の小型化が要求される昨今においては、より実装部
品数が少なく、かつ製造容易であることが要求されてい
る。
【0006】そこで本発明は、水晶発振器の温度補償回
路の低温部補償用のサーミスタ用等として有用なチップ
型薄膜サーミスタ素子およびその製造方法において、実
装部品をより少なくし、補償回路の製造をより容易化す
ることを目的とする。
路の低温部補償用のサーミスタ用等として有用なチップ
型薄膜サーミスタ素子およびその製造方法において、実
装部品をより少なくし、補償回路の製造をより容易化す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】この目的を達
成するため本発明のチップ型薄膜サーミスタ素子は、素
子形成面を有する基材(1)、前記素子形成面上に設け
られた第1の電極層(2)、この第1電極層上に設けら
れたサーミスタ薄膜(3)、ならびに、このサーミスタ
薄膜を介して前記第1電極層と対向する第2および第3
の電極層(4,5)を具備することを特徴とする。
成するため本発明のチップ型薄膜サーミスタ素子は、素
子形成面を有する基材(1)、前記素子形成面上に設け
られた第1の電極層(2)、この第1電極層上に設けら
れたサーミスタ薄膜(3)、ならびに、このサーミスタ
薄膜を介して前記第1電極層と対向する第2および第3
の電極層(4,5)を具備することを特徴とする。
【0008】この構成において、第2電極層および第1
電極層間は第1のサーミスタ素子として作用し、第3電
極層および第1電極層間は第2のサーミスタ素子として
作用する。したがって、第1および第2サーミスタ素子
を直列に接続した構成となっている。所望の特性は、サ
ーミスタ薄膜の温度特性、誘電率、膜厚、各電極間の交
差面積等を制御することによって得られる。
電極層間は第1のサーミスタ素子として作用し、第3電
極層および第1電極層間は第2のサーミスタ素子として
作用する。したがって、第1および第2サーミスタ素子
を直列に接続した構成となっている。所望の特性は、サ
ーミスタ薄膜の温度特性、誘電率、膜厚、各電極間の交
差面積等を制御することによって得られる。
【0009】具体的な一態様においては、前記サーミス
タ素子は負の抵抗温度係数を有し、25℃、5〜25M
Hzにおける前記第2および第3電極層間の容量値が1
5pF以上、抵抗値が100Ω以下であることを特徴と
する。かかる容量値が15pF未満では、水晶発振器の
発振が不安定となり、また、抵抗値が100Ωを超える
と、損失抵抗が大きくなり、望ましくないからである。
かかる特性を制御することにより、図4の従来例におけ
る低温部補償回路のコンデンサCL 、さらには調整抵抗
RL の機能をサーミスタ素子が有し、図5に示すよう
に、低温部補償回路を本サーミスタ素子ThL のみで構
成することも可能である。
タ素子は負の抵抗温度係数を有し、25℃、5〜25M
Hzにおける前記第2および第3電極層間の容量値が1
5pF以上、抵抗値が100Ω以下であることを特徴と
する。かかる容量値が15pF未満では、水晶発振器の
発振が不安定となり、また、抵抗値が100Ωを超える
と、損失抵抗が大きくなり、望ましくないからである。
かかる特性を制御することにより、図4の従来例におけ
る低温部補償回路のコンデンサCL 、さらには調整抵抗
RL の機能をサーミスタ素子が有し、図5に示すよう
に、低温部補償回路を本サーミスタ素子ThL のみで構
成することも可能である。
【0010】このような本発明のチップ型薄膜サーミス
タ素子の製造は、前記基材となる基板(31)上に複数
チップ分の前記第1電極層をマトリクス状に配置した薄
膜パターンを成膜し、次に、前記サーミスタ薄膜となる
層を前記複数チップの領域にわたる1枚の薄膜層として
成膜し、次に、前記第1電極層に対応する前記第2およ
び第3電極層の薄膜パターンを成膜し、そして、前記第
2および第3電極層の薄膜パターンを成膜した後、チッ
プ(34)毎に切断することにより、行うことができ
る。これによれば、サーミスタ薄膜を、全チップに渡っ
て連続した1つの薄膜として成膜することができ、各チ
ップ毎に孤立したパターンとして成膜することが不要と
なるため、生産性の向上が図られるとともに、サーミス
タ薄膜あるいは素子としての特性向上が図られる。
タ素子の製造は、前記基材となる基板(31)上に複数
チップ分の前記第1電極層をマトリクス状に配置した薄
膜パターンを成膜し、次に、前記サーミスタ薄膜となる
層を前記複数チップの領域にわたる1枚の薄膜層として
成膜し、次に、前記第1電極層に対応する前記第2およ
び第3電極層の薄膜パターンを成膜し、そして、前記第
2および第3電極層の薄膜パターンを成膜した後、チッ
プ(34)毎に切断することにより、行うことができ
る。これによれば、サーミスタ薄膜を、全チップに渡っ
て連続した1つの薄膜として成膜することができ、各チ
ップ毎に孤立したパターンとして成膜することが不要と
なるため、生産性の向上が図られるとともに、サーミス
タ薄膜あるいは素子としての特性向上が図られる。
【0011】なお、より具体的な態様においては、第1
電極層と第2および第3電極層とがサーミスタ薄膜を介
して対向する素子部分の上が保護層(6)で覆われる。
また、素子のX方向に垂直な両端面上には、外部との接
続のために、それぞれ第2電極層および第3電極層に接
続した端面電極層(7)が設けられる。なお、外部との
接続のためには、端面電極に限らず、ワイヤボンディン
グ等の他の手段を用いても良い。
電極層と第2および第3電極層とがサーミスタ薄膜を介
して対向する素子部分の上が保護層(6)で覆われる。
また、素子のX方向に垂直な両端面上には、外部との接
続のために、それぞれ第2電極層および第3電極層に接
続した端面電極層(7)が設けられる。なお、外部との
接続のためには、端面電極に限らず、ワイヤボンディン
グ等の他の手段を用いても良い。
【0012】
【実施例】図1(a)は本発明の一実施例に係るチップ
型薄膜サーミスタ素子を示す平面図であり、同図(b)
はそのAA線断面図である。同図に示すように、この素
子は、各面がXYZ方向に直行するほぼ直方体形状を有
し、Z方向に垂直な1つの面を素子形成面とする基材
1、素子形成面上に設けられた第1の電極層2、第1電
極層2を覆い、素子形成面のX方向1端から他端へかけ
て設けられたサーミスタ薄膜3、ならびに、サーミスタ
薄膜3を介して第1電極層2と対向する第2および第3
の電極層4および5を備える。また、第1電極層2と第
2および第3電極層4および5とがサーミスタ薄膜3を
介して対向する素子部分の上は保護層6で覆われてい
る。また、素子のX方向に垂直な両端面上から第2およ
び第3電極層4および5上にかけては、外部との接続の
ために、それぞれ第2電極層および第3電極層4および
5に接続した端面電極層7が設けられる。
型薄膜サーミスタ素子を示す平面図であり、同図(b)
はそのAA線断面図である。同図に示すように、この素
子は、各面がXYZ方向に直行するほぼ直方体形状を有
し、Z方向に垂直な1つの面を素子形成面とする基材
1、素子形成面上に設けられた第1の電極層2、第1電
極層2を覆い、素子形成面のX方向1端から他端へかけ
て設けられたサーミスタ薄膜3、ならびに、サーミスタ
薄膜3を介して第1電極層2と対向する第2および第3
の電極層4および5を備える。また、第1電極層2と第
2および第3電極層4および5とがサーミスタ薄膜3を
介して対向する素子部分の上は保護層6で覆われてい
る。また、素子のX方向に垂直な両端面上から第2およ
び第3電極層4および5上にかけては、外部との接続の
ために、それぞれ第2電極層および第3電極層4および
5に接続した端面電極層7が設けられる。
【0013】基材1は、ホウケイ酸バリウムガラス等か
らなる。第1〜第3電極層2、4、5はニッケル、クロ
ム、アルミニウム、チタン、銅等の薄膜からなる。ま
た、サーミスタ薄膜3はマンガン・コバルト複合酸化
物、これにニッケル、銅、カルシウムのうちの少なくと
も1種を含む複合酸化物である。
らなる。第1〜第3電極層2、4、5はニッケル、クロ
ム、アルミニウム、チタン、銅等の薄膜からなる。ま
た、サーミスタ薄膜3はマンガン・コバルト複合酸化
物、これにニッケル、銅、カルシウムのうちの少なくと
も1種を含む複合酸化物である。
【0014】サーミスタ薄膜3の厚みは0.5〜20μ
mが望ましく、厚みが0.5μm未満では本素子の容量
値(Cp)、抵抗値(Rp)の制御が困難であり、厚み
が20μmを超えると厚膜領域となり、コスト高とな
る。また、第2電極層および第3電極層4および5と第
1電極層2との重なり部分の面積(電極面積)は長さ1
00〜800μm×幅100〜600μmである。電極
面積がこれより小さいと25℃、15MHzにおける容
量値(Cp)が15pF以上であるという、後述の要件
を満足できず、またチップサイズにより制限されるた
め、これより大きくできない。
mが望ましく、厚みが0.5μm未満では本素子の容量
値(Cp)、抵抗値(Rp)の制御が困難であり、厚み
が20μmを超えると厚膜領域となり、コスト高とな
る。また、第2電極層および第3電極層4および5と第
1電極層2との重なり部分の面積(電極面積)は長さ1
00〜800μm×幅100〜600μmである。電極
面積がこれより小さいと25℃、15MHzにおける容
量値(Cp)が15pF以上であるという、後述の要件
を満足できず、またチップサイズにより制限されるた
め、これより大きくできない。
【0015】保護層6は、第2および第3電極層4およ
び5のX方向端部側が露出するように設けられている。
保護層6の材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性耐熱樹脂が例示される。
また、第2および第3電極層4および5の上に酸化ケイ
素薄膜を形成し、その上に絶縁性耐熱樹脂を設け、これ
らの層で保護層6を構成して、耐熱性を向上させるよう
にしてもよい。
び5のX方向端部側が露出するように設けられている。
保護層6の材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性耐熱樹脂が例示される。
また、第2および第3電極層4および5の上に酸化ケイ
素薄膜を形成し、その上に絶縁性耐熱樹脂を設け、これ
らの層で保護層6を構成して、耐熱性を向上させるよう
にしてもよい。
【0016】端面電極層7は下から密着層、電極層、お
よび半田層の順の3層で構成され、各端面電極層7の密
着層はそれぞれ第2および第3電極層4および5に接続
している。端面電極層7の密着層はチタンまたはクロム
の薄膜からなり、電極層はニッケル薄膜、または銅、ニ
ッケル、銀を主剤としたポリマーまたはサーメット厚膜
からなる。また、表面層はスズ薄膜等の半田下地層また
はその上のPb/Sn、Ag/Sn等の層からなる。各
端面電極層7は、それぞれ第2および第3電極層4およ
び5のX方向端部側露出部を覆うように形成される。な
お、端面電極層7の密着層として、銀粉を主成分とした
樹脂硬化型ペーストを両端面に塗布、硬化したものを用
いてもよい。
よび半田層の順の3層で構成され、各端面電極層7の密
着層はそれぞれ第2および第3電極層4および5に接続
している。端面電極層7の密着層はチタンまたはクロム
の薄膜からなり、電極層はニッケル薄膜、または銅、ニ
ッケル、銀を主剤としたポリマーまたはサーメット厚膜
からなる。また、表面層はスズ薄膜等の半田下地層また
はその上のPb/Sn、Ag/Sn等の層からなる。各
端面電極層7は、それぞれ第2および第3電極層4およ
び5のX方向端部側露出部を覆うように形成される。な
お、端面電極層7の密着層として、銀粉を主成分とした
樹脂硬化型ペーストを両端面に塗布、硬化したものを用
いてもよい。
【0017】このサーミスタ素子は、負の抵抗温度係数
を有し、サーミスタの電気伝導特性および誘電特性を利
用することにより、図5に示すように低温部補償回路を
1つのチップThL で実現するものである。すなわち、
サーミスタを構成する複合酸化物を薄膜化し、誘電体特
性を付加することにより、低温部補償用として従来は必
要であった図4に示されるコンデンサCL と抵抗RL が
不要となる。またそのためには、25℃、5〜25MH
zにおける容量値(Cp)をが15pF以上、抵抗値
(Rp)を100Ω以下とする必要がある。容量値(C
p)が15pF未満では、水晶発振器の発振が不安定と
なり、また、抵抗値(Rp)が100Ωを超えると、損
失抵抗が大きくなり、望ましくない。
を有し、サーミスタの電気伝導特性および誘電特性を利
用することにより、図5に示すように低温部補償回路を
1つのチップThL で実現するものである。すなわち、
サーミスタを構成する複合酸化物を薄膜化し、誘電体特
性を付加することにより、低温部補償用として従来は必
要であった図4に示されるコンデンサCL と抵抗RL が
不要となる。またそのためには、25℃、5〜25MH
zにおける容量値(Cp)をが15pF以上、抵抗値
(Rp)を100Ω以下とする必要がある。容量値(C
p)が15pF未満では、水晶発振器の発振が不安定と
なり、また、抵抗値(Rp)が100Ωを超えると、損
失抵抗が大きくなり、望ましくない。
【0018】次に、このサーミスタ素子の製造方法を説
明する。製造は、下記(1)〜(10)の手順で行う。
明する。製造は、下記(1)〜(10)の手順で行う。
【0019】(1)基材処理:基材1となる、縦100m
m、横100mm、厚さ0.5mmのホウケイ酸バリウ
ムガラス基板を用意し、これを、中性洗剤を満たした超
音波洗浄槽中において脱脂し、その後、超純水で洗浄
し、そして、クリーンルーム内で室温下において乾燥さ
せる。
m、横100mm、厚さ0.5mmのホウケイ酸バリウ
ムガラス基板を用意し、これを、中性洗剤を満たした超
音波洗浄槽中において脱脂し、その後、超純水で洗浄
し、そして、クリーンルーム内で室温下において乾燥さ
せる。
【0020】(2)下側電極成膜:図2に示すようなドラ
ム型スパッタリング装置を用い、リフトオフ法により、
XY方向にマトリクス状に配置された複数チップ分の第
1電極2パターンを形成する。すなわちまず、基板上の
第1電極2パターンを形成する部分以外をレジストで覆
い、この基板を回転ドラム11に装着する。次に、チタ
ンおよびニッケルを順次スパッタリングターゲット13
として用い、回転ドラム11を回転させ、アルゴン・ガ
ス流12を供給しながらスパッタリングを行なう。スパ
ッタリング終了後、レジストを剥離する。これにより、
膜厚が0.1μmのチタン層を基板に対する密着層とす
る、膜厚が0.3μmのニッケル薄膜による第1電極2
のパターンが形成される。チタンを密着層としたのは、
基材1を構成するホウケイ酸バリウムガラスとの密着
性、およびサーミスタ薄膜3(マンガン・コバルト・ニ
ッケル複合酸化物薄膜)に対する影響を考慮したもので
ある。なお、成膜条件は次の通りである。
ム型スパッタリング装置を用い、リフトオフ法により、
XY方向にマトリクス状に配置された複数チップ分の第
1電極2パターンを形成する。すなわちまず、基板上の
第1電極2パターンを形成する部分以外をレジストで覆
い、この基板を回転ドラム11に装着する。次に、チタ
ンおよびニッケルを順次スパッタリングターゲット13
として用い、回転ドラム11を回転させ、アルゴン・ガ
ス流12を供給しながらスパッタリングを行なう。スパ
ッタリング終了後、レジストを剥離する。これにより、
膜厚が0.1μmのチタン層を基板に対する密着層とす
る、膜厚が0.3μmのニッケル薄膜による第1電極2
のパターンが形成される。チタンを密着層としたのは、
基材1を構成するホウケイ酸バリウムガラスとの密着
性、およびサーミスタ薄膜3(マンガン・コバルト・ニ
ッケル複合酸化物薄膜)に対する影響を考慮したもので
ある。なお、成膜条件は次の通りである。
【0021】[成膜条件]スパッタ圧:5mmTor
r、Arガス流量:120cc/min.、DCパワ
ー:3KW、チタン成膜時間:20分、ニッケル成膜時
間:30分、ドラム回転:10rpm。
r、Arガス流量:120cc/min.、DCパワ
ー:3KW、チタン成膜時間:20分、ニッケル成膜時
間:30分、ドラム回転:10rpm。
【0022】(3)サーミスタ成膜:図2のドラム型スパ
ッタリング装置を用い、第1電極2のパターンを形成し
た基板を回転ドラム11に装着する。次にマンガン・コ
バルト・ニッケル複合酸化物をスパッタリングターゲッ
ト13とし、回転ドラム11を回転させ、アルゴンおよ
び酸素の混合ガス流12を供給しながらスパッタリング
を行なう。これにより、基板および下側電極2上に厚さ
0.6μmのサーミスタ薄膜(マンガン・コバルト・ニ
ッケル複合酸化物薄膜)が形成される。なお、成膜条件
は次の通りである。
ッタリング装置を用い、第1電極2のパターンを形成し
た基板を回転ドラム11に装着する。次にマンガン・コ
バルト・ニッケル複合酸化物をスパッタリングターゲッ
ト13とし、回転ドラム11を回転させ、アルゴンおよ
び酸素の混合ガス流12を供給しながらスパッタリング
を行なう。これにより、基板および下側電極2上に厚さ
0.6μmのサーミスタ薄膜(マンガン・コバルト・ニ
ッケル複合酸化物薄膜)が形成される。なお、成膜条件
は次の通りである。
【0023】[成膜条件]スパッタ圧:2mmTor
r、ArおよびO2 の混合ガスの流量:20cc/mi
n.(Ar:18cc/min.、O2 :2cc/mi
n.)、DCパワー:1KW、成膜時間:4時間、ドラ
ム回転:10rpm。
r、ArおよびO2 の混合ガスの流量:20cc/mi
n.(Ar:18cc/min.、O2 :2cc/mi
n.)、DCパワー:1KW、成膜時間:4時間、ドラ
ム回転:10rpm。
【0024】(4)上側電極成膜:図2のドラム型スパッ
タリング装置を用い、リフトオフ法により第2および第
3電極4、5のパターンを形成する。すなわち、まず、
サーミスタ薄膜3のパターンが形成された基板上の第2
および第3電極4、5のパターンを形成する部分以外を
レジストで覆い、この基板を回転ドラム11に装着す
る。次に、ニッケルをスパッタリングターゲット13と
して用い、回転ドラム11を回転させ、アルゴン・ガス
流12を供給しながらスパッタリングを行なう。そして
スパッタリング終了後、レジストを剥離する。これによ
り、厚さ0.3μmの第2および第3電極4、5のパタ
ーン(ニッケル薄膜)が形成される。なお成膜条件は次
の通りである。
タリング装置を用い、リフトオフ法により第2および第
3電極4、5のパターンを形成する。すなわち、まず、
サーミスタ薄膜3のパターンが形成された基板上の第2
および第3電極4、5のパターンを形成する部分以外を
レジストで覆い、この基板を回転ドラム11に装着す
る。次に、ニッケルをスパッタリングターゲット13と
して用い、回転ドラム11を回転させ、アルゴン・ガス
流12を供給しながらスパッタリングを行なう。そして
スパッタリング終了後、レジストを剥離する。これによ
り、厚さ0.3μmの第2および第3電極4、5のパタ
ーン(ニッケル薄膜)が形成される。なお成膜条件は次
の通りである。
【0025】[成膜条件]スパッタ圧:5mmTor
r、Arガス流量:120cc/min.、DCパワ
ー:3KW、成膜時間:30分、ドラム回転:10rp
m。
r、Arガス流量:120cc/min.、DCパワ
ー:3KW、成膜時間:30分、ドラム回転:10rp
m。
【0026】(5)保護膜成膜:図2のドラム型スパッタ
リング装置を用い、リフトオフ法により保護層6を構成
する酸化ケイ素薄膜を第2および第3電極4、5パター
ン上に形成する。すなわち、まず、保護層6のパターン
が形成される部分以外をレジストで覆う。このとき、保
護層6が、第2および第3電極4、5の端面部分が露出
するようにして形成されるように、また保護層6のパタ
ーンはY方向に隣接した各素子間で連続したストライプ
状のものとして形成されるようにレジストを配置する。
次に、SiO2 をターゲット13とし、回転ドラム11
を回転させ、アルゴン・ガス流12を供給しながらスパ
ッタリングを行う。そしてスパッタリング終了後、レジ
ストを剥離する。これにより保護層5を構成する厚さ
0.4μmの酸化ケイ素薄膜が形成される。なお成膜条
件は次の通りである。
リング装置を用い、リフトオフ法により保護層6を構成
する酸化ケイ素薄膜を第2および第3電極4、5パター
ン上に形成する。すなわち、まず、保護層6のパターン
が形成される部分以外をレジストで覆う。このとき、保
護層6が、第2および第3電極4、5の端面部分が露出
するようにして形成されるように、また保護層6のパタ
ーンはY方向に隣接した各素子間で連続したストライプ
状のものとして形成されるようにレジストを配置する。
次に、SiO2 をターゲット13とし、回転ドラム11
を回転させ、アルゴン・ガス流12を供給しながらスパ
ッタリングを行う。そしてスパッタリング終了後、レジ
ストを剥離する。これにより保護層5を構成する厚さ
0.4μmの酸化ケイ素薄膜が形成される。なお成膜条
件は次の通りである。
【0027】[成膜条件]スパッタ圧:2mmTor
r、Arガス流量:20cc/min.、DCパワー:
1KW、成膜時間:4時間、ドラム回転:10rpm。
r、Arガス流量:20cc/min.、DCパワー:
1KW、成膜時間:4時間、ドラム回転:10rpm。
【0028】(6)アニール:エアーオーブンにより、3
00℃で4時間、アニールを行ない、その後、空気中で
自然冷却させる。このアニールと、前記(3)のサーミ
スタ成膜工程におけるArガスへのO2 ガスの混入とに
より、サーミスタ薄膜3は熱的安定性が向上し、経時変
化が減少したものとなる。
00℃で4時間、アニールを行ない、その後、空気中で
自然冷却させる。このアニールと、前記(3)のサーミ
スタ成膜工程におけるArガスへのO2 ガスの混入とに
より、サーミスタ薄膜3は熱的安定性が向上し、経時変
化が減少したものとなる。
【0029】(7)保護樹脂印刷:0.1mm厚さのパタ
ーニングされたメタルマスクを用い、エポキシ系熱硬化
樹脂をスクリーン印刷機にてスクリーン印刷し、これを
排気型オーブン中で200℃、30分、加熱硬化するこ
とによって、厚さ50μmの絶縁性耐熱樹脂層を上記酸
化ケイ素薄膜上に形成する。これにより、酸化ケイ素薄
膜および絶縁性耐熱樹脂層からなる保護層6のパターン
が形成される。
ーニングされたメタルマスクを用い、エポキシ系熱硬化
樹脂をスクリーン印刷機にてスクリーン印刷し、これを
排気型オーブン中で200℃、30分、加熱硬化するこ
とによって、厚さ50μmの絶縁性耐熱樹脂層を上記酸
化ケイ素薄膜上に形成する。これにより、酸化ケイ素薄
膜および絶縁性耐熱樹脂層からなる保護層6のパターン
が形成される。
【0030】(8)スティック化:以下の工程の説明では
主に図3を参照する。粘着性テープ上に、保護層6まで
の薄膜パターンが形成された基板31を配置し、そして
これをダイシング装置に配置し、その高速回転するダイ
ヤモンドブレードによって、粘着性テープ上の基板31
をスティック状に順次切断する。切断方向は、サーミス
タ素子を基準とする図1および図3のXYZ方向によれ
ばYZ方向に平行であり、切断間隔は基材1のX方向幅
Wx に一致する。次に、このようにして切断した基材1
を粘着性テープから剥離する。これにより、長さが10
0mm、幅が1.6mm、厚さが0.5mmの、多数の
スティック状に切断されたスティック状物32を得る。
主に図3を参照する。粘着性テープ上に、保護層6まで
の薄膜パターンが形成された基板31を配置し、そして
これをダイシング装置に配置し、その高速回転するダイ
ヤモンドブレードによって、粘着性テープ上の基板31
をスティック状に順次切断する。切断方向は、サーミス
タ素子を基準とする図1および図3のXYZ方向によれ
ばYZ方向に平行であり、切断間隔は基材1のX方向幅
Wx に一致する。次に、このようにして切断した基材1
を粘着性テープから剥離する。これにより、長さが10
0mm、幅が1.6mm、厚さが0.5mmの、多数の
スティック状に切断されたスティック状物32を得る。
【0031】(9)端面電極の成膜:スティック状物32
を複数本ずつ、各スティックの向きを揃え、各スティッ
ク状物32をZ方向に積み重ねる。
を複数本ずつ、各スティックの向きを揃え、各スティッ
ク状物32をZ方向に積み重ねる。
【0032】次に、この積畳物33を、Xの正方向から
スパッタリングが行われるように、図2のスパッタリン
グ装置の回転ドラム11に装着する。そして、チタン、
ニッケルおよび銀をこの順で順次スパッタリングターゲ
ット13として用い、回転ドラム11を回転させなが
ら、前記積畳物に対し、Xの正方向(方向A)からスパ
ッタリングを行う。また、逆の方向からも、すなわちX
の負方向(方向B)からも同様にしてスパッタリングを
行う。これにより、厚さが0.05μmの密着層(チタ
ン薄膜)、厚さが0.5μmの電極層(ニッケル薄
膜)、および厚さが0.2μmの表面層(銀薄膜)から
なる端面電極が形成される。図1(b)はこのスパッタ
リング終了後の積畳物33の一部を拡大してY方向から
見た様子を示す。保護層のパターンは、Y方向に隣接す
る各素子間で連続したストライプ状のものとして成膜さ
れているため、図3(b)に示すように、保護層のパタ
ーン5sにより、両側の端面電極の薄膜パターン23は
相互に分離して成膜される。なお、成膜条件は次の通り
である。
スパッタリングが行われるように、図2のスパッタリン
グ装置の回転ドラム11に装着する。そして、チタン、
ニッケルおよび銀をこの順で順次スパッタリングターゲ
ット13として用い、回転ドラム11を回転させなが
ら、前記積畳物に対し、Xの正方向(方向A)からスパ
ッタリングを行う。また、逆の方向からも、すなわちX
の負方向(方向B)からも同様にしてスパッタリングを
行う。これにより、厚さが0.05μmの密着層(チタ
ン薄膜)、厚さが0.5μmの電極層(ニッケル薄
膜)、および厚さが0.2μmの表面層(銀薄膜)から
なる端面電極が形成される。図1(b)はこのスパッタ
リング終了後の積畳物33の一部を拡大してY方向から
見た様子を示す。保護層のパターンは、Y方向に隣接す
る各素子間で連続したストライプ状のものとして成膜さ
れているため、図3(b)に示すように、保護層のパタ
ーン5sにより、両側の端面電極の薄膜パターン23は
相互に分離して成膜される。なお、成膜条件は次の通り
である。
【0033】[成膜条件]スパッタ圧:5mmTor
r、Arガス流量:120cc/min.、DCパワ
ー:3KW、チタン成膜時間:10分、ニッケル成膜時
間:30分、銀成膜時間:10分、ドラム回転:10r
pm。
r、Arガス流量:120cc/min.、DCパワ
ー:3KW、チタン成膜時間:10分、ニッケル成膜時
間:30分、銀成膜時間:10分、ドラム回転:10r
pm。
【0034】(10)チップ化:前記積畳物を、前記ダイシ
ング装置により、XZ平面に平行に0.8mm間隔(W
y )で切断する。これにより、1チップの長さ(X方向
寸法)が1.6mm、幅(Y方向寸法)が約0.8m
m、厚さ(Z方向寸法)が0.5mmのサーミスタ素子
34が複数得られる。
ング装置により、XZ平面に平行に0.8mm間隔(W
y )で切断する。これにより、1チップの長さ(X方向
寸法)が1.6mm、幅(Y方向寸法)が約0.8m
m、厚さ(Z方向寸法)が0.5mmのサーミスタ素子
34が複数得られる。
【0035】このようにして得られたサーミスタ素子の
交流値を下記の方法で評価した結果を従来より低温部補
償用に用いられているサーミスタ(マンガン・コバルト
複合酸化物焼結体)およびコンデンサの値と共に、表1
に示す。
交流値を下記の方法で評価した結果を従来より低温部補
償用に用いられているサーミスタ(マンガン・コバルト
複合酸化物焼結体)およびコンデンサの値と共に、表1
に示す。
【0036】[交流値]25℃および0℃の循風式恒温
槽中に設置された測定用治具に素子をセットした後、イ
ンピーダンスアナライザにより15MHzにおける素子
の抵抗値(Rp)と容量(Cp)を測定したものであ
る。
槽中に設置された測定用治具に素子をセットした後、イ
ンピーダンスアナライザにより15MHzにおける素子
の抵抗値(Rp)と容量(Cp)を測定したものであ
る。
【0037】
【表1】 またこのサーミスタ素子の温度補償特性を下記の方法で
評価した結果を示す。先ず、従来の低温部補償回路にサ
ーミスタ、コンデンサ、抵抗を有する図4に示される水
晶発信器の温度補償回路の温度補償特性を図6に、低温
部補償回路を用いず、高温部補償回路のみを用いた水晶
発信器の温度補償回路の温度補償特性を図7に、低温部
補償回路として本発明のサーミスタ素子のみを用いた図
5に示される水晶発信器の温度補償回路の温度補償特性
を図8にそれぞれ示す。
評価した結果を示す。先ず、従来の低温部補償回路にサ
ーミスタ、コンデンサ、抵抗を有する図4に示される水
晶発信器の温度補償回路の温度補償特性を図6に、低温
部補償回路を用いず、高温部補償回路のみを用いた水晶
発信器の温度補償回路の温度補償特性を図7に、低温部
補償回路として本発明のサーミスタ素子のみを用いた図
5に示される水晶発信器の温度補償回路の温度補償特性
を図8にそれぞれ示す。
【0038】[温度補償特性]−30℃から+80℃ま
で調整できる循風式恒温槽中に、低温部補償回路に所望
の素子を接続した水晶発振器を設置する。水晶発振器に
は直流電源(5V)および周波数カウンターが接続され
ており、温度を変化させながら発振周波数を測定する。
25℃における発振周波数をf25とすると、T℃にお
ける周波数偏差値は、次式で表わされる。 Δf/f=(fT−f25)/f25 図6〜8の比較から明らかなように、図8に示される温
度補償特性は図6とほぼ同等であり、図7に示される温
度補償特性を大幅に改善していることが判る。
で調整できる循風式恒温槽中に、低温部補償回路に所望
の素子を接続した水晶発振器を設置する。水晶発振器に
は直流電源(5V)および周波数カウンターが接続され
ており、温度を変化させながら発振周波数を測定する。
25℃における発振周波数をf25とすると、T℃にお
ける周波数偏差値は、次式で表わされる。 Δf/f=(fT−f25)/f25 図6〜8の比較から明らかなように、図8に示される温
度補償特性は図6とほぼ同等であり、図7に示される温
度補償特性を大幅に改善していることが判る。
【0039】また、従来より低温部補償用に用いられて
いるサーミスタ(マンガン・コバルト複合酸化物焼結
体)およびコンデンサの5〜25MHzにおける容量値
(Cp)と抵抗値(Rp)を下記の測定条件により測定
し、その結果を図9に示すと共に、本実施例のサーミス
タ素子の5〜25MHzにおける容量値(Cp)と抵抗
値(Rp)を同様に測定し、その結果を図10に示す。
いるサーミスタ(マンガン・コバルト複合酸化物焼結
体)およびコンデンサの5〜25MHzにおける容量値
(Cp)と抵抗値(Rp)を下記の測定条件により測定
し、その結果を図9に示すと共に、本実施例のサーミス
タ素子の5〜25MHzにおける容量値(Cp)と抵抗
値(Rp)を同様に測定し、その結果を図10に示す。
【0040】[測定条件]25℃に温度調整された室内
に設置したインピーダンスアナライザにより、容量値
(Cp)と抵抗値(Rp)を測定する。
に設置したインピーダンスアナライザにより、容量値
(Cp)と抵抗値(Rp)を測定する。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低温部補償回路のコンデンサ、さらには調整抵抗の機能
をサーミスタ素子が有するため、低温部補償回路を本発
明のサーミスタ素子のみで構成することができる。した
がって、実装部品をより少なくし、補償回路の製造をよ
り容易化することができる。また、本発明の製造方法に
よれば、サーミスタ薄膜のパターンを、X方向各列毎の
第1電極層に対応したストライプ状のパターンとして成
膜するため、生産性の向上を図ることができるととも
に、サーミスタ薄膜あるいは素子としての特性向上を図
ることができる。
低温部補償回路のコンデンサ、さらには調整抵抗の機能
をサーミスタ素子が有するため、低温部補償回路を本発
明のサーミスタ素子のみで構成することができる。した
がって、実装部品をより少なくし、補償回路の製造をよ
り容易化することができる。また、本発明の製造方法に
よれば、サーミスタ薄膜のパターンを、X方向各列毎の
第1電極層に対応したストライプ状のパターンとして成
膜するため、生産性の向上を図ることができるととも
に、サーミスタ薄膜あるいは素子としての特性向上を図
ることができる。
【図1】 本発明の一実施例に係るチップ型薄膜サーミ
スタ素子を示す平面図およびそのAA線断面図である。
スタ素子を示す平面図およびそのAA線断面図である。
【図2】 図1の素子の製造に使用されるドラム型スパ
ッタリング装置を示す側面図および上面図である。
ッタリング装置を示す側面図および上面図である。
【図3】 図1の素子を製造する際のスティック化から
チップ化までの工程を概念的に示す図である。
チップ化までの工程を概念的に示す図である。
【図4】 従来例に係る温度補償回路を示す回路図であ
る。
る。
【図5】 本発明の製造方法により製造されるサーミス
タ素子を用いた温度補償回路を示す回路図である。
タ素子を用いた温度補償回路を示す回路図である。
【図6】 従来の水晶発振器に用いられている温度補償
回路の温度補償特性を示すグラフである。
回路の温度補償特性を示すグラフである。
【図7】 水晶発信器に用いられる温度補償回路の低温
部補償回路を除いた際の温度補償特性を示すグラフであ
る。
部補償回路を除いた際の温度補償特性を示すグラフであ
る。
【図8】 図1のサーミスタ素子を水晶発振器における
温度補償回路の低温部補償用のサーミスタとして用いた
温度補償回路の温度補償特性を示すグラフである。
温度補償回路の低温部補償用のサーミスタとして用いた
温度補償回路の温度補償特性を示すグラフである。
【図9】 従来より低温部補償用に用いられているサー
ミスタ(マンガン・コバルト複合酸化物焼結体)の5〜
25MHzにおける容量値(Cp)と抵抗値(Rp)を
示すグラフである。
ミスタ(マンガン・コバルト複合酸化物焼結体)の5〜
25MHzにおける容量値(Cp)と抵抗値(Rp)を
示すグラフである。
【図10】 図1のサーミスタ素子の5〜25MHzに
おける容量値(Cp)と抵抗値(Rp)を示すグラフで
ある。
おける容量値(Cp)と抵抗値(Rp)を示すグラフで
ある。
1:基材、2:第1電極層、3:サーミスタ薄膜、4:
第2電極層、5:第3電極層、6:保護膜、7:端面電
極層、11:回転ドラム、12:ガス流、13:ターゲ
ット。
第2電極層、5:第3電極層、6:保護膜、7:端面電
極層、11:回転ドラム、12:ガス流、13:ターゲ
ット。
Claims (3)
- 【請求項1】 素子形成面を有する基材(1)、前記素
子形成面上に設けられた第1の電極層(2)、この第1
電極層上に設けられたサーミスタ薄膜(3)、ならび
に、このサーミスタ薄膜を介して前記第1電極層と対向
する第2および第3の電極層(4,5)を具備すること
を特徴とするチップ型薄膜サーミスタ素子。 - 【請求項2】 前記サーミスタ素子は負の抵抗温度係数
を有し、25℃、5〜25MHzにおける前記第2およ
び第3電極層間の容量値が15pF以上、抵抗値が10
0Ω以下であることを特徴とする請求項1記載のチップ
型サーミスタ素子。 - 【請求項3】 素子形成面を有する基材(1)、前記素
子形成面上に設けられた第1の電極層(2)、この第1
電極層上に設けられたサーミスタ薄膜(3)、ならび
に、このサーミスタ薄膜を介して前記第1電極層と対向
する第2および第3の電極層(4,5)を具備するチッ
プ型薄膜サーミスタ素子を製造する方法であって、 前記基材となる基板(31)上に複数チップ分の前記第
1電極層をマトリクス状に配置した薄膜パターンを成膜
する工程と、 前記第1電極層のパターンを成膜した後、前記サーミス
タ薄膜となる層を前記複数チップの領域にわたる1つの
薄膜層として成膜する工程と、 前記サーミスタ薄膜の層を成膜した後、前記第1電極層
に対応する前記第2および第3電極層の薄膜パターンを
成膜する工程と、 前記第2および第3電極層の薄膜パターンを成膜した
後、チップ(34)毎に切断する工程とを具備すること
を特徴とするチップ型薄膜サーミスタ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7226054A JPH0955303A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | チップ型薄膜サーミスタ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7226054A JPH0955303A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | チップ型薄膜サーミスタ素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955303A true JPH0955303A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16839079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7226054A Pending JPH0955303A (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | チップ型薄膜サーミスタ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0955303A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6606783B1 (en) | 1997-08-07 | 2003-08-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of producing chip thermistors |
| JP2009534814A (ja) * | 2006-04-18 | 2009-09-24 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 電気ptcサーミスタ部品とその製造方法 |
-
1995
- 1995-08-11 JP JP7226054A patent/JPH0955303A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6606783B1 (en) | 1997-08-07 | 2003-08-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of producing chip thermistors |
| JP2009534814A (ja) * | 2006-04-18 | 2009-09-24 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 電気ptcサーミスタ部品とその製造方法 |
| US8154379B2 (en) | 2006-04-18 | 2012-04-10 | Epcos Ag | Electrical PTC thermistor component, and method for the production thereof |
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