JPS622603A - 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
- JPS622603A JPS622603A JP60142163A JP14216385A JPS622603A JP S622603 A JPS622603 A JP S622603A JP 60142163 A JP60142163 A JP 60142163A JP 14216385 A JP14216385 A JP 14216385A JP S622603 A JPS622603 A JP S622603A
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- Japan
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- resistor
- thin film
- heating element
- oxide
- electrode
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- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Electronic Switches (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。
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Ｈ１ａ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Ｈ１ａ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Ｒｕ０ｚ系１！！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
。通常この種の薄膜抵抗体にはＭ極として金（Ａｕ）が
用いられる。その場合、電極の密着性を向上させるため
、Ａｕ電極の下地にクロム（Ｃｒ）ＩＩＩを介在させる
のが一般的である。
を重ねてみると、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Ｍ極として金（Ａｕ）が
用いられる。その場合、電極の密着性を向上させるため
、Ａｕ電極の下地にクロム（Ｃｒ）ＩＩＩを介在させる
のが一般的である。
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
Ｃｒ！ＩとＲｕＯ２抵抗体膜との間で反応を起こすため
と考えられる。
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
Ｃｒ！ＩとＲｕＯ２抵抗体膜との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。
また発熱抵抗体は熱効率が高いことが望ましい。
例えばサーマルヘッドであれば、発生した熱が有効に紙
に伝えられることが必要である。特にサーマルヘッドは
１００μｍ口程度の微少な発熱体であるので、リード電
極からの熱の逃げが大きい問題となる。この意味で抵抗
体の抵抗値を変化させることがない、熱放散の小さい（
即ち熱伝導率の低い）１１Ｍ材料が望まれる。
に伝えられることが必要である。特にサーマルヘッドは
１００μｍ口程度の微少な発熱体であるので、リード電
極からの熱の逃げが大きい問題となる。この意味で抵抗
体の抵抗値を変化させることがない、熱放散の小さい（
即ち熱伝導率の低い）１１Ｍ材料が望まれる。
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、且つ熱効率の高い、ＲＬＪ○２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、且つ熱効率の高い、ＲＬＪ○２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。
本発明にかかる発熱体は、ＲｕＯ２系薄膜抵抗体の電極
として、抵抗体に接触する部分に金−パラジウム（Ａｕ
−Ｐｄ）合金膜を用いて電極を構成したことを特徴とす
る。
として、抵抗体に接触する部分に金−パラジウム（Ａｕ
−Ｐｄ）合金膜を用いて電極を構成したことを特徴とす
る。
ＲＵＯ２薄膜抵抗体に対してＡｕ７Ｐｄ電極を形成する
と、この電橋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、この電橋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
。
また熱伝導率は、ＡＵが３０ｗ／α・ｋであるのに対し
て、Ａｕ−Ｐｄ合金（原子比でＡＵ：Ｐｄ−１：１）の
それが約０．４Ｗ／ａ・ｋと小さく、これはＣｒのそれ
（約０．９Ｗ／Ｃｊ＋−ｋ）よりも小さい。従ってリー
ド電極を薄くすることによるリード抵抗の増大を伴うこ
となく、リード電極からの熱放散を小さくすることがで
き、高い熱効率を得ることができる。
て、Ａｕ−Ｐｄ合金（原子比でＡＵ：Ｐｄ−１：１）の
それが約０．４Ｗ／ａ・ｋと小さく、これはＣｒのそれ
（約０．９Ｗ／Ｃｊ＋−ｋ）よりも小さい。従ってリー
ド電極を薄くすることによるリード抵抗の増大を伴うこ
となく、リード電極からの熱放散を小さくすることがで
き、高い熱効率を得ることができる。
ＡＩＪ−Ｐｄ合金腹の形成には、合金の、ＩＩ、スパッ
タ１メングなどの方法、それぞれの金属を別々に同様の
方法で被着した後アニールにより合金化する方法、有機
金属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、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。
タ１メングなどの方法、それぞれの金属を別々に同様の
方法で被着した後アニールにより合金化する方法、有機
金属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、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。
電極の成分は、接着強度やエツチング、焼成等の条件を
考慮して適当に選択することができる。
考慮して適当に選択することができる。
本発明にかがるＲｕＯ２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（Ｃ
ａ）、ストロンチウム＜Ｓｒ）、バリウム＜Ｂａ）など
を加えたＲｕＣａ○３ 、Ｒｕ５ｒ０３ 、ＲｕＢａ○
３などの複合酸化物が上げられる。Ｒｕｂ２系薄膜対抗
体は単独の場合に比べて、上記のような金、ＩＭ（Ｃａ
、Ｓｒ、３ａ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、耐湿性が増す。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。
種添加物を加えたものを含む。例えば、カルシウム（Ｃ
ａ）、ストロンチウム＜Ｓｒ）、バリウム＜Ｂａ）など
を加えたＲｕＣａ○３ 、Ｒｕ５ｒ０３ 、ＲｕＢａ○
３などの複合酸化物が上げられる。Ｒｕｂ２系薄膜対抗
体は単独の場合に比べて、上記のような金、ＩＭ（Ｃａ
、Ｓｒ、３ａ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、耐湿性が増す。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。
Ｍの酸化物がＭ／ＲＬＪ−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＾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。
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＾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ｆｉ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、蒸着法等通常の薄膜
形成技術により形成される。
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、蒸着法等通常の薄膜
形成技術により形成される。
この薄膜は膜厚を選ぶことにより所望の抵抗圃を得るこ
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ｉＱｎｍ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 ｎｆｆ１以下
とする。
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ｉＱｎｍ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 ｎｆｆ１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、電極となるＡｕ−Ｐｄ合金膜を形成した後、６００
℃以上の温度で熱処理を施すことを特徴とする。好まし
くは、ＡＵ−Ｐｄ合金膜形成時にも基板を高温、例えば
１５０℃以上に保つ。
て、電極となるＡｕ−Ｐｄ合金膜を形成した後、６００
℃以上の温度で熱処理を施すことを特徴とする。好まし
くは、ＡＵ−Ｐｄ合金膜形成時にも基板を高温、例えば
１５０℃以上に保つ。
そしてＡｕ−Ｐｄ合金膜形成後、合金化に必要な温度５
００℃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。
００℃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。
なお本発明において、電極としては抵抗体に接触する部
分がＡｕ−Ｐｄ１ｌｌであればよく、リード引き回し部
は例えばへ２等他の導体膜により形成することができる
。
分がＡｕ−Ｐｄ１ｌｌであればよく、リード引き回し部
は例えばへ２等他の導体膜により形成することができる
。
本発明による発熱体は、抵抗値の経時変化が小さく、ま
た高い熱効率が得られる。
た高い熱効率が得られる。
また本発明の方法によれば、電極の付着強度が大きい、
信頼性の高い発熱体を１ｑることができる。
信頼性の高い発熱体を１ｑることができる。
以下本発明の詳細な説明する。
第１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ＷＩ２が形成され、このグレーズ層２上にＲｕＯ
２系Ｈ膜抵抗体３が形成されている。
レーズＷＩ２が形成され、このグレーズ層２上にＲｕＯ
２系Ｈ膜抵抗体３が形成されている。
４はＲｕＯ２系薄膜抵抗体３に接触してこれに電力を供
給するＡｕ−Ｐｄ合金からなる電極である。
給するＡｕ−Ｐｄ合金からなる電極である。
６はリード抵抗を低くするためのＡＬＪ膜であり。
５はこのＡｕ１ｌをエツチングする際のス］〜ツバ役を
するＮｉｉ！である。
するＮｉｉ！である。
製造工程は次の通りである。ＭＲＬＩＯヨ （ＭはＣａ
、Ｓｒ、Ｂａ）焼結体ターゲットを用いて、Ａｒ−５０
％０２ 、１０ｓ ｔｏｒｒの減圧下でＲＦスパッタ法
により、グレーズ層２上にＷｊ膜抵抗体３を形成する。
、Ｓｒ、Ｂａ）焼結体ターゲットを用いて、Ａｒ−５０
％０２ 、１０ｓ ｔｏｒｒの減圧下でＲＦスパッタ法
により、グレーズ層２上にＷｊ膜抵抗体３を形成する。
次いで基板！！度を２００℃とし、Ａｕ。
ｐｄ、Ｎ＋、 Ａｕの各膜を電子ビーム蒸着法により順
次形成する。最初のＡｕ８ｇとＰｄ１ｌ！は順序が逆で
あってもよいし、またこの部分は最初からＡＵ−Ｐｄ合
金として形成してもよい。このように電極材料膜を積層
形成した後、これらをエツチングして５０μｍ口の抵抗
体とする。その後、空気中で６００℃、１ｈｒの熱処理
をする。
次形成する。最初のＡｕ８ｇとＰｄ１ｌ！は順序が逆で
あってもよいし、またこの部分は最初からＡＵ−Ｐｄ合
金として形成してもよい。このように電極材料膜を積層
形成した後、これらをエツチングして５０μｍ口の抵抗
体とする。その後、空気中で６００℃、１ｈｒの熱処理
をする。
この実施例の発熱体の抵抗値の安定性を検討するため、
空気中で６００℃の加熱試験を行った。
空気中で６００℃の加熱試験を行った。
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、少しずつ製造条件の異なる試料
につき下表に示す。試料Ａ、Ｂ。
験になる。試験結果を、少しずつ製造条件の異なる試料
につき下表に示す。試料Ａ、Ｂ。
ＣはそれぞれターゲットにＣａＲＵＯｇ 。
５ｒＲｕＯ３，ＢａＲｕＯ３を用いて抵抗体膜を形成し
、電極はいずれも抵抗体側からＰｄ１２００人、Ａｕ８
００人、Ｎｉ１０００人、Ａｕ１μｍを電子ビーム蒸着
法により形成したものである。試料りは、ターゲットに
ＢａＲＬＪＯｉを用い、電極は抵抗体側からＡｕ８００
人、Ｐｄ１２００人、ＮｉｌＯＯＯ人、Ａｕ１μｍを電
子ビーム蒸着法により形成したものである。試料Ｅは、
試料りと同様の抵抗体膜を形成し、電極として、先ずＡ
ｕ ：Ｐｄ−１：１ （原子比）のＡｕ−ｐｄ合金を電
子ビーム蒸着法により形成し、この上にＮｉｉ ｏｏｏ
人、ＡＬ１１μｍを続いて蒸着して形成したものである
。試料Ｆは比較例であり、試料り。
、電極はいずれも抵抗体側からＰｄ１２００人、Ａｕ８
００人、Ｎｉ１０００人、Ａｕ１μｍを電子ビーム蒸着
法により形成したものである。試料りは、ターゲットに
ＢａＲＬＪＯｉを用い、電極は抵抗体側からＡｕ８００
人、Ｐｄ１２００人、ＮｉｌＯＯＯ人、Ａｕ１μｍを電
子ビーム蒸着法により形成したものである。試料Ｅは、
試料りと同様の抵抗体膜を形成し、電極として、先ずＡ
ｕ ：Ｐｄ−１：１ （原子比）のＡｕ−ｐｄ合金を電
子ビーム蒸着法により形成し、この上にＮｉｉ ｏｏｏ
人、ＡＬ１１μｍを続いて蒸着して形成したものである
。試料Ｆは比較例であり、試料り。
Ｅと同様の抵抗体膜にＣｒ−Ａｕ１ｌ極を形成したもの
である。この試料Ｆは、熱処理によるｃｒｇｌの酸化に
よる抵抗変化の影響を除くため、電極はステップ構造と
していない。抵抗値変化は、６００℃、１Ｈｒの熱処理
を行った後の抵抗値を初期値１として、６００℃、１０
Ｈｒ熱処理後及び６００℃、５０Ｈｒ熱処理債の抵抗値
を初期値に対する比で示している。
である。この試料Ｆは、熱処理によるｃｒｇｌの酸化に
よる抵抗変化の影響を除くため、電極はステップ構造と
していない。抵抗値変化は、６００℃、１Ｈｒの熱処理
を行った後の抵抗値を初期値１として、６００℃、１０
Ｈｒ熱処理後及び６００℃、５０Ｈｒ熱処理債の抵抗値
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−Ｐｄ１！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。
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。
次に、熱効率に関する試験結果を説明する。先の試料Ｃ
と同様の構造の試料Ｇを用意し、その発熱部に保護膜と
してＡＱ２０３ＷＡを５μ扉被着した。第２図がその構
造であり、７がＡｊ２２０３膜である。比較例として、
抵抗体は試料Ｇと同じでステップ構造を有する０ｒ−Ａ
ｕｌｔｌを持つ試料Ｈに、同様にその発熱部にＡ℃２０
３！１５μｍを被着した。第３図がその構造であり、８
がＣｒｇｌ、９がＡｕｇｉである。試料Ｇと同程度のリ
ード抵抗値とするために、Ｃｒ膜８は１３００人、Ａｕ
膜９は１μｍとした。これらの試料Ｇ、Ｈに、０．０５
ｗ／ドツトの電力を印加し、抵抗体上中央部の温度を測
定した。試料Ｈでは２５０℃であったのに対して、試料
Ｇでは２８０℃であった。
と同様の構造の試料Ｇを用意し、その発熱部に保護膜と
してＡＱ２０３ＷＡを５μ扉被着した。第２図がその構
造であり、７がＡｊ２２０３膜である。比較例として、
抵抗体は試料Ｇと同じでステップ構造を有する０ｒ−Ａ
ｕｌｔｌを持つ試料Ｈに、同様にその発熱部にＡ℃２０
３！１５μｍを被着した。第３図がその構造であり、８
がＣｒｇｌ、９がＡｕｇｉである。試料Ｇと同程度のリ
ード抵抗値とするために、Ｃｒ膜８は１３００人、Ａｕ
膜９は１μｍとした。これらの試料Ｇ、Ｈに、０．０５
ｗ／ドツトの電力を印加し、抵抗体上中央部の温度を測
定した。試料Ｈでは２５０℃であったのに対して、試料
Ｇでは２８０℃であった。
この結果から、Ａｕ−Ｐｄ１ｉ極を用いた本発明のもの
の方が発熱部の温度が高く、熱効率が高いことが明らか
になった。
の方が発熱部の温度が高く、熱効率が高いことが明らか
になった。
第１図は本発明の実施例の発熱体を示す図、第２図は本
発明の実施例の発熱体に保護膜を形成した状態を示す図
、第３図は比較例の発熱体に保護膜を形成した状態を示
す図である。 １・・・セラミック基板、２・・・グレーズ層、３・・
・ＲｕＱ２系抵抗体、４−Ａ ｕ −Ｐ ｄ電極、５・
・・Ｎｉ膜、６・・・Ａｕ膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図
発明の実施例の発熱体に保護膜を形成した状態を示す図
、第３図は比較例の発熱体に保護膜を形成した状態を示
す図である。 １・・・セラミック基板、２・・・グレーズ層、３・・
・ＲｕＱ２系抵抗体、４−Ａ ｕ −Ｐ ｄ電極、５・
・・Ｎｉ膜、６・・・Ａｕ膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図
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部分がＡｕ−Ｐｄ合金層であ
る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電極となるＡｕ−Ｐｄ
合金膜を被着して、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 |
|---|---|---|---|
| JP60142163A JPS622603A (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 |
|---|---|---|---|
| JP60142163A JPS622603A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 発熱体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS622603A true JPS622603A (ja) | 1987-01-08 |
Family
ID=15308825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60142163A Pending JPS622603A (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) | JPS622603A (ja) |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP60142163A patent/JPS622603A/ja active Pending
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