JPS622601A - 発熱体及びその製造方法 - Google Patents
発熱体及びその製造方法Info
- Publication number
- JPS622601A JPS622601A JP60142109A JP14210985A JPS622601A JP S622601 A JPS622601 A JP S622601A JP 60142109 A JP60142109 A JP 60142109A JP 14210985 A JP14210985 A JP 14210985A JP S622601 A JPS622601 A JP S622601A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- oxide
- electrode
- heating element
- resistor
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- Pending
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- Electronic Switches (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は薄膜抵抗体を用いた発熱体及びその製造方法に
関する。
関する。
（発明の技術的背景とその問題点〕
薄膜抵抗を用いた発熱体は、例えばガスセンサの半導体
を駆動温度に加熱する手段やサーマルヘッドなど各種の
用途に用いられる。この種の発熱抵抗体で基本的に要求
される特性は、抵抗値の温度特性、寿命特性が優れてい
ること、電源小形化のため小さい電流値で所望の発熱が
得られること、等である。
を駆動温度に加熱する手段やサーマルヘッドなど各種の
用途に用いられる。この種の発熱抵抗体で基本的に要求
される特性は、抵抗値の温度特性、寿命特性が優れてい
ること、電源小形化のため小さい電流値で所望の発熱が
得られること、等である。
本発明者らの研究によれば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２
）系のｓｉａ抵抗体が上述のような要求を満たす優れた
特性を示すことが明らかになった。
）系のｓｉａ抵抗体が上述のような要求を満たす優れた
特性を示すことが明らかになった。
ところがこのＲｕＯ２系薄膜抵抗体について種々実験を
重ねてみると、次のような問題があることが判明した。
重ねてみると、次のような問題があることが判明した。
通常この種の薄膜抵抗体には電極としてクロム（Ｃｒ）
−金（Ａｕ）電極が用いられる。ＣｒｔｌはＡｕ膜の密
着性を向上させるための下地膜として介在させる。とこ
ろが、ＲｕＯ２系薄膜抵抗体にこの様なＣｒ−Ａｕ電極
を形成すると、経時的に抵抗値が増加するという問題が
明らかになった。これは、高温下におかれた時に電極下
地の・Ｃｒ１ｌｌとＲｕＱ２抵抗体抵抗体間で反応を起
こすためと考えられる。
−金（Ａｕ）電極が用いられる。ＣｒｔｌはＡｕ膜の密
着性を向上させるための下地膜として介在させる。とこ
ろが、ＲｕＯ２系薄膜抵抗体にこの様なＣｒ−Ａｕ電極
を形成すると、経時的に抵抗値が増加するという問題が
明らかになった。これは、高温下におかれた時に電極下
地の・Ｃｒ１ｌｌとＲｕＱ２抵抗体抵抗体間で反応を起
こすためと考えられる。
この様な抵抗値の経時変化は、発熱体として所望の発熱
量を得ることを困難とし、センサやサーマルヘッドなど
の正常動作を妨げる原因となる。
量を得ることを困難とし、センサやサーマルヘッドなど
の正常動作を妨げる原因となる。
本発明は上記した点に鑑みなされたもので、抵抗値の経
時変化が小さく信頼性の古い、ＲｕＯ２系薄膜抵抗体を
用いた発熱体及びその製造方法を提供することを目的と
する。
時変化が小さく信頼性の古い、ＲｕＯ２系薄膜抵抗体を
用いた発熱体及びその製造方法を提供することを目的と
する。
〔発明の概要〕
本発明にかかる発熱体は、ＲＬＩ０２系１ｇ！抵抗体に
接触する電極として、Ａｕ電橿用いたことを特徴とする
。
接触する電極として、Ａｕ電橿用いたことを特徴とする
。
ＲＬＩ０２薄膜抵抗体に対してＡｕ電極を直接形成する
と、この電極は抵抗体との反応を起こすことがなく、従
って抵抗値変化が少なく信頼性の高い発熱体が得られる
。
と、この電極は抵抗体との反応を起こすことがなく、従
って抵抗値変化が少なく信頼性の高い発熱体が得られる
。
Ａｕ電極の形成には、特に高解像度が要求されるサーマ
ルヘッドなどの場合、蒸着、スパッタリングなど等を用
いて膜形成しその後所望のパターンにエツチングする方
法、有機金属化合物を所定の溶媒に溶かした液を塗布、
焼付けにより形成する方法、更にこれを所定のパターン
にエツチングする方法、金属粉末とガラスフリッパをペ
ースト状にした物質をスクリーン印刷し焼成する方法、
等を用いることができる。
ルヘッドなどの場合、蒸着、スパッタリングなど等を用
いて膜形成しその後所望のパターンにエツチングする方
法、有機金属化合物を所定の溶媒に溶かした液を塗布、
焼付けにより形成する方法、更にこれを所定のパターン
にエツチングする方法、金属粉末とガラスフリッパをペ
ースト状にした物質をスクリーン印刷し焼成する方法、
等を用いることができる。
本発明にがかるＲＬＪＯ２系薄膜抵抗体は。
ＲｕＯ２に各種添加物を加えたものを含む。例えば、カ
ルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム
（Ｂａ）などを加えたＲｕｃａｏ３ 、Ｒｕ５ｒＯ３，
Ｒｕ５ｒＯ３などの複合酸化物が上げられる。ＲｕＯ２
系ｉ１１膜対抗体は単独の場合に比べて、上記のような
金属Ｍ（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた少なくとも一種
）の酸化物と複合化して用いることにより、耐湿性が壜
す。実質的にＭ／Ｒｕ（原子比）＝１であれば、上記の
如き複合酸化物は安定な構造となる。
ルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム
（Ｂａ）などを加えたＲｕｃａｏ３ 、Ｒｕ５ｒＯ３，
Ｒｕ５ｒＯ３などの複合酸化物が上げられる。ＲｕＯ２
系ｉ１１膜対抗体は単独の場合に比べて、上記のような
金属Ｍ（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた少なくとも一種
）の酸化物と複合化して用いることにより、耐湿性が壜
す。実質的にＭ／Ｒｕ（原子比）＝１であれば、上記の
如き複合酸化物は安定な構造となる。
Ｍ９酸化物がＭ／Ｒｕ＝０．６より少なくなると、析出
するＲｕＯ２の影響で耐湿性が劣化し、Ｍ／Ｒｕが２よ
り大きくなると抵抗値が高くなり、且つ負の抵抗温度係
数を示すようになり、またＭ／Ｒｕが４以上では絶縁体
に近くなる。従って好ましいＭ／Ｒｕの範囲は、０．６
〜２である。
するＲｕＯ２の影響で耐湿性が劣化し、Ｍ／Ｒｕが２よ
り大きくなると抵抗値が高くなり、且つ負の抵抗温度係
数を示すようになり、またＭ／Ｒｕが４以上では絶縁体
に近くなる。従って好ましいＭ／Ｒｕの範囲は、０．６
〜２である。
この様な金属酸化物薄膜は、酸化物をターゲットとした
スパッタリング法、金属をターゲットとして後工程で酸
化する反応性スパッタリング法、蒸着法等通常の１ｌｌ
ｉ＠形成技術により形成される。
スパッタリング法、金属をターゲットとして後工程で酸
化する反応性スパッタリング法、蒸着法等通常の１ｌｌ
ｉ＠形成技術により形成される。
この１ＷＩｌｌは膜厚を選ぶことにより所望の抵抗値を
得ることができるが、余り薄いと膜厚の僅かな変化で抵
抗値が大きく変わり、所望の抵抗値を得ことが難しくな
るため、実用上１００ｍ以上であることが望ましい。ま
た余り厚いと膜形成に時間がかかり、抵抗値も小さくな
りすぎるため、１μｍ以下、好ましくは３００ ｎｍ以
下とする。
得ることができるが、余り薄いと膜厚の僅かな変化で抵
抗値が大きく変わり、所望の抵抗値を得ことが難しくな
るため、実用上１００ｍ以上であることが望ましい。ま
た余り厚いと膜形成に時間がかかり、抵抗値も小さくな
りすぎるため、１μｍ以下、好ましくは３００ ｎｍ以
下とする。
また本発明は、上記のような発熱体を製造するに当たっ
て、ＡｕｌｆｔＭを形成した後、６００℃以上あ温度で
熱処理を施すことを特徴とする。この熱処理は、Ａｕ電
極が一般に薄膜抵抗体対して付着力が十分でないという
難点を解決するために重要である。好ましくは、ＡＵ電
揄形成時にも基板を高温、例えば１５０℃以上に保つ。
て、ＡｕｌｆｔＭを形成した後、６００℃以上あ温度で
熱処理を施すことを特徴とする。この熱処理は、Ａｕ電
極が一般に薄膜抵抗体対して付着力が十分でないという
難点を解決するために重要である。好ましくは、ＡＵ電
揄形成時にも基板を高温、例えば１５０℃以上に保つ。
そしてＡｕ電極膜形成後、５ＱＯ℃以上、特に６００℃
以上の熱処理を行うことにより、テープテスト（接着テ
ープを張付け、これを剥がして電極が剥がれるか否かを
試すテスト）によっても剥がれない、付着強度の大きい
電極が得られる。熱処理温度の上限は、発熱抵抗体の抵
抗変化を押えるため８００℃程度とすることが好ましい
。この熱処理は、Ａｕ電極のパターン形成後がよいが、
パターン形成前であってもよい。
以上の熱処理を行うことにより、テープテスト（接着テ
ープを張付け、これを剥がして電極が剥がれるか否かを
試すテスト）によっても剥がれない、付着強度の大きい
電極が得られる。熱処理温度の上限は、発熱抵抗体の抵
抗変化を押えるため８００℃程度とすることが好ましい
。この熱処理は、Ａｕ電極のパターン形成後がよいが、
パターン形成前であってもよい。
なお本発明において、Ｉ！極としては抵抗体に接触する
部分がＡＵであればよく、更にこの上に他の導体膜を積
層してもよい。
部分がＡＵであればよく、更にこの上に他の導体膜を積
層してもよい。
本発明による発熱体は、抵抗値の経時変化が殆どなく、
信頼性が高い。
信頼性が高い。
また本発明の方法によれば、従来付着力が十分でないと
されていたＡｕ電極の付着強度が大きいものとなり、信
頼性の高い発熱体を得ることができる。
されていたＡｕ電極の付着強度が大きいものとなり、信
頼性の高い発熱体を得ることができる。
以下本発明の詳細な説明する。
図は一実施例の発熱体を示す断面図である。１はアルミ
ナなどのセラミック基板であり、この上にグレーズ層２
が形成され、このグレーズ層２上にＲｕｏ２系薄膜抵抗
体３が形成されている。４はＲＬＪＯ２系薄膜抵抗体３
に接触してこれに電力を供給するＡＬ＋電極である。
ナなどのセラミック基板であり、この上にグレーズ層２
が形成され、このグレーズ層２上にＲｕｏ２系薄膜抵抗
体３が形成されている。４はＲＬＪＯ２系薄膜抵抗体３
に接触してこれに電力を供給するＡＬ＋電極である。
製造工程は次の通りである。ＭＲｕＯ３（ＭはＣａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ）焼結体ターゲットを用いて、Ａｒ−５（１％
０２ 、１０ｍ ｔｏｒｒの減圧下でＲＦ７．バッタ法
により、グレーズ層２上に薄膜抵抗体３を形成する。ス
パッタ時の基板温度は３００℃とし、薄膜抵抗体３の膜
厚は１００ｎｎ＋とした。通常ＷＩＩＩＩは形成時に内
部歪みが残留し、抵抗値が高くなっているので、膜形成
後、空気中で６００℃、１時間の熱処理を行った。次い
で基板温度を２００℃とし、Ａｕ膜を蒸着し、バターニ
ングして図示のような電ＩＩ４を形成した。ＡｕＮ極４
の膜厚は５ＱＱｎｍである。この電極形成後、６００℃
、１ｌ−１ｒの熱処理を行った。なお薄膜抵抗体３は幅
１αとし、ＡｕＮ極４の間隔は１１とした。
ｒ、Ｂａ）焼結体ターゲットを用いて、Ａｒ−５（１％
０２ 、１０ｍ ｔｏｒｒの減圧下でＲＦ７．バッタ法
により、グレーズ層２上に薄膜抵抗体３を形成する。ス
パッタ時の基板温度は３００℃とし、薄膜抵抗体３の膜
厚は１００ｎｎ＋とした。通常ＷＩＩＩＩは形成時に内
部歪みが残留し、抵抗値が高くなっているので、膜形成
後、空気中で６００℃、１時間の熱処理を行った。次い
で基板温度を２００℃とし、Ａｕ膜を蒸着し、バターニ
ングして図示のような電ＩＩ４を形成した。ＡｕＮ極４
の膜厚は５ＱＱｎｍである。この電極形成後、６００℃
、１ｌ−１ｒの熱処理を行った。なお薄膜抵抗体３は幅
１αとし、ＡｕＮ極４の間隔は１１とした。
この実施例の発熱体の抵抗値の安定性を検討するため、
空気中、６００℃で所定時間放置する加熱試験を行った
。この条件は例えばサーマルヘッドにとっては加速寿命
試験になる。試験結果を、発熱抵抗体材料の異なる試料
Ａ〜Ｃにつき下表に示す。試料りは、試料Ｃと同じ３ａ
ＲｕＯａ発熱抵抗体にＣｒ１０ｒｖ、その上にＡＬ４１
μｍを積層したＣｒ−Ａｕ電極を用いた比較例である。
空気中、６００℃で所定時間放置する加熱試験を行った
。この条件は例えばサーマルヘッドにとっては加速寿命
試験になる。試験結果を、発熱抵抗体材料の異なる試料
Ａ〜Ｃにつき下表に示す。試料りは、試料Ｃと同じ３ａ
ＲｕＯａ発熱抵抗体にＣｒ１０ｒｖ、その上にＡＬ４１
μｍを積層したＣｒ−Ａｕ電極を用いた比較例である。
抵抗値変化は、初期値を１として、６００℃、４０Ｈｒ
、６００℃、１２０Ｈｒ及び６００℃、６００Ｈｒの熱
処理後の抵抗値を初期値に対する比で示している。
、６００℃、１２０Ｈｒ及び６００℃、６００Ｈｒの熱
処理後の抵抗値を初期値に対する比で示している。
以上の試験結果から、本発明によるＡｕ電極を用いたも
のは、６００℃の高温下でも抵抗値の変化がほとんどな
く、安定な発熱体であることが明らかである。
のは、６００℃の高温下でも抵抗値の変化がほとんどな
く、安定な発熱体であることが明らかである。
図は本発明の実施例の発熱体を示すものである。
１・・・セラミック基板、２・・・グレーズ層、３・・
・ＲｕＯ２系抵抗体、４・・・Ａｕ膜極。
・ＲｕＯ２系抵抗体、４・・・Ａｕ膜極。
Claims (4)
- （１）酸化ルテニウムを主成分とする酸化物薄膜抵抗体
と、この抵抗体に接触するＡｕ電極とを有することを特
徴とする発熱体。 - （２）前記酸化物薄膜抵抗体は、酸化ルテニウムを主成
分とし、Ｍ（ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた少なく
とも一種の金属）の酸化物をＭ／Ｒｕ（原子比）で０．
６〜２含有する特許請求の範囲第１項記載の発熱体。 - （３）基板上に酸化ルテニウムを主成分とする酸化物薄
膜を形成し、この薄膜に接触するＡｕ電極を被着して、
６００℃以上の熱処理を施すことを特徴とする発熱体の
製造方法。 - （４）前記酸化物薄膜抵抗体は、酸化ルテニウムを主成
分とし、Ｍ（ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた少なく
とも一種の金属）の酸化物をＭ／Ｒｕ（原子比）で０．
６〜２含有する特許請求の範囲第３項記載の発熱体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60142109A JPS622601A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 発熱体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60142109A JPS622601A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 発熱体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS622601A true JPS622601A (ja) | 1987-01-08 |
Family
ID=15307628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60142109A Pending JPS622601A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 発熱体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS622601A (ja) |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP60142109A patent/JPS622601A/ja active Pending
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