JPS6325901A - 金属皮膜抵抗体および組成調整多層薄膜システム - Google Patents
金属皮膜抵抗体および組成調整多層薄膜システムInfo
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- JPS6325901A JPS6325901A JP62130037A JP13003787A JPS6325901A JP S6325901 A JPS6325901 A JP S6325901A JP 62130037 A JP62130037 A JP 62130037A JP 13003787 A JP13003787 A JP 13003787A JP S6325901 A JPS6325901 A JP S6325901A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C10/00—Adjustable resistors
- H01C10/16—Adjustable resistors including plural resistive elements
-
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- H01C17/22—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for trimming
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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】
発明の背景
発明の分野
本発明は金属皮膜抵抗体、特に絶縁基体に堆債した2ま
たは3層以上の金属皮膜を有する抵抗体に関し、この場
合少なくとも2種の異なる金属組成を層の順序に交互に
用いる。積層抵抗皮膜構造における交互の金属組成は抵
抗体のTCR勾配を制御する技術を与える。
たは3層以上の金属皮膜を有する抵抗体に関し、この場
合少なくとも2種の異なる金属組成を層の順序に交互に
用いる。積層抵抗皮膜構造における交互の金属組成は抵
抗体のTCR勾配を制御する技術を与える。
従来の技術
一般に、金属皮膜抵抗体は金属合金組成を絶縁基体上に
単一ターゲット スパッターし、次いで生成システムを
空気巾約300℃で熱処理して作られている。一般に、
セラミック コアまたはセラミック チップは基体とし
て用いられている。−般に、抵抗皮膜としてはニッケル
およびクロム並びに少量割合で使用されるある他の金属
の合金が使用されている。スパッターまたは蒸発NiC
r合金は積層抵抗皮膜として広く使用されている。
単一ターゲット スパッターし、次いで生成システムを
空気巾約300℃で熱処理して作られている。一般に、
セラミック コアまたはセラミック チップは基体とし
て用いられている。−般に、抵抗皮膜としてはニッケル
およびクロム並びに少量割合で使用されるある他の金属
の合金が使用されている。スパッターまたは蒸発NiC
r合金は積層抵抗皮膜として広く使用されている。
所望のTC,Rは抵抗皮膜を熱処理することによって得
られている。熱処理における時間および温度の範囲は、
通常、抵抗体の所望の抵抗温度係数(TCR) と相
関関係にある。熱処理中、基体に被着する抵抗フィルム
のかさくbulk)において結晶成長させ、微結晶が大
きくなるほど、TCRは高く(positive)なる
。しかしながら、熱処理中、金属皮膜の表面上の結晶が
破壊され、表面酸化が生じ、この区域においてTCRが
低下する。抵抗体の製造プロセスに熱処理を付加する場
合には、結晶成長が金属皮膜のかさを増大するために、
多くの抵抗体においてTCRを高める最終的な効果があ
る。
られている。熱処理における時間および温度の範囲は、
通常、抵抗体の所望の抵抗温度係数(TCR) と相
関関係にある。熱処理中、基体に被着する抵抗フィルム
のかさくbulk)において結晶成長させ、微結晶が大
きくなるほど、TCRは高く(positive)なる
。しかしながら、熱処理中、金属皮膜の表面上の結晶が
破壊され、表面酸化が生じ、この区域においてTCRが
低下する。抵抗体の製造プロセスに熱処理を付加する場
合には、結晶成長が金属皮膜のかさを増大するために、
多くの抵抗体においてTCRを高める最終的な効果があ
る。
TCRをあまりに高くしないようにするために、汚染物
をスパッター プロセスに導入でき、および/または同
時に反応スパッターを用いることができる。しかしなが
ら、TCRのみは制御できるが、TCR勾配は制御でき
ない。
をスパッター プロセスに導入でき、および/または同
時に反応スパッターを用いることができる。しかしなが
ら、TCRのみは制御できるが、TCR勾配は制御でき
ない。
従来技術による1つの問題は、抵抗体適用における金属
皮膜システムにおいてTCR勾配を制御できないことで
ある。抵抗体の製造可能にするTCR勾配を制御する場
合には、その操作を温度により無関係にし、この結果と
してより安定にすることである。実際上、0 (ゼロ)
のTCRおよび0 (ゼロ)のTCR勾配が望ましい。
皮膜システムにおいてTCR勾配を制御できないことで
ある。抵抗体の製造可能にするTCR勾配を制御する場
合には、その操作を温度により無関係にし、この結果と
してより安定にすることである。実際上、0 (ゼロ)
のTCRおよび0 (ゼロ)のTCR勾配が望ましい。
TCR勾配を制御し、これによりファクターの広い範囲
にわたって0(ゼロ)に近いTCRを得る場合には、異
なる材料組成の金属皮膜の積層が効果的であることを見
出した。本発明はTCR勾配を制御できる組成調整(c
ompositinally modulated)金
属薄膜システムに′ 指向する。
にわたって0(ゼロ)に近いTCRを得る場合には、異
なる材料組成の金属皮膜の積層が効果的であることを見
出した。本発明はTCR勾配を制御できる組成調整(c
ompositinally modulated)金
属薄膜システムに′ 指向する。
積層極薄凝集構造(layered ultrathi
n coherentstructures) (LU
C3) として、しばしば知られている組成調整薄膜
は従来技術において知られている。
n coherentstructures) (LU
C3) として、しばしば知られている組成調整薄膜
は従来技術において知られている。
かかる皮膜を展開する技術およびその物理的特性の分析
は文献に示されている。上記皮膜の抵抗材料としての使
用および改良されたTCRおよびTCR勾配制御は従来
において知られていない。
は文献に示されている。上記皮膜の抵抗材料としての使
用および改良されたTCRおよびTCR勾配制御は従来
において知られていない。
発明の概要
本発明の主目的は所望の抵抗率(Ω/口)、抵抗温度係
数(TCR) (抵抗値で割った温度に対する抵抗の
一次導関数(first darivative) )
、および抵抗勾配温度係数(TCR勾配)(抵抗値で
割った温度に対する抵抗の二次導関数(second
derivative) )を有する抵抗皮膜を提供す
る。
数(TCR) (抵抗値で割った温度に対する抵抗の
一次導関数(first darivative) )
、および抵抗勾配温度係数(TCR勾配)(抵抗値で
割った温度に対する抵抗の二次導関数(second
derivative) )を有する抵抗皮膜を提供す
る。
本発明の第2の目的は組成合金当量
(compositionaly alloyed e
quivalent )より高いTCR値を有する積層
抵抗皮膜を提供し、それ故、多層抵抗皮膜のTCRを高
めると共に、そのTCR勾配を低下する良く制御された
機構を提供する。
quivalent )より高いTCR値を有する積層
抵抗皮膜を提供し、それ故、多層抵抗皮膜のTCRを高
めると共に、そのTCR勾配を低下する良く制御された
機構を提供する。
これらの目的は組成調整多層薄膜を抵抗材料として(吏
用することによって達成する。多層の薄い抵抗皮膜は、
N+V層およびCr屡のような異なる材料組成の2種の
抵抗皮膜の数個の薄層を交互にセラミック円筒体のよう
な絶縁基体上にスパッターのような真空蒸着技術により
堆積することによって作ることができる。各層のTCR
は合金組成皮膜厚さ、ガスによる反応堆積、および/ま
たは時間および温度の熱処理変化によって調整すること
ができる。次いで、堆積した多層抵抗皮膜を空気中29
0〜350℃の範囲の温度で熱処理して0 (ゼロ)の
TCRを得る。また、この多層抵抗皮膜はTCR勾配の
値の低下を示す。TCRおよびTCR勾配は異なる組成
の金属皮膜の交互に堆積する層によって調整でき、また
この異なる組成は異なるTCRを有するようにできる。
用することによって達成する。多層の薄い抵抗皮膜は、
N+V層およびCr屡のような異なる材料組成の2種の
抵抗皮膜の数個の薄層を交互にセラミック円筒体のよう
な絶縁基体上にスパッターのような真空蒸着技術により
堆積することによって作ることができる。各層のTCR
は合金組成皮膜厚さ、ガスによる反応堆積、および/ま
たは時間および温度の熱処理変化によって調整すること
ができる。次いで、堆積した多層抵抗皮膜を空気中29
0〜350℃の範囲の温度で熱処理して0 (ゼロ)の
TCRを得る。また、この多層抵抗皮膜はTCR勾配の
値の低下を示す。TCRおよびTCR勾配は異なる組成
の金属皮膜の交互に堆積する層によって調整でき、また
この異なる組成は異なるTCRを有するようにできる。
正および負のT’CRを有する皮膜の交互堆積層が好ま
しい。各層のTCRおよび抵抗率はフィードバックを介
して調整して特定の抵抗体要件に望ましい結果を得るこ
とができる。0(ゼロ)のTCRおよびTCR勾配は安
定な抵抗体に対して望ましい。
しい。各層のTCRおよび抵抗率はフィードバックを介
して調整して特定の抵抗体要件に望ましい結果を得るこ
とができる。0(ゼロ)のTCRおよびTCR勾配は安
定な抵抗体に対して望ましい。
発明の具1本的な記載
本発明は抵抗皮膜のTCtlを高めると同時に、そのT
Cfl勾配を低下する良く制御された機構を具えた組成
調整多層薄膜抵抗材料システムを提供することである。
Cfl勾配を低下する良く制御された機構を具えた組成
調整多層薄膜抵抗材料システムを提供することである。
また、本発明は所望の抵抗率(Ω/口)、抵抗温度係数
(TCR) (抵抗値で割った温度に対する抵抗の一
次導関数)、および抵抗勾配温度係数(TCR勾配)(
抵抗値で割った温度に対する抵抗の二次導関数)を有す
る抵抗皮膜を提供することである。組成調整多層抵抗皮
膜システムは熱処理において急でない角度を用いてO(
ゼロ)のTCRを達成し、これによってO(ゼロ)のT
CRを達成する大きい窓を得ることができる。
(TCR) (抵抗値で割った温度に対する抵抗の一
次導関数)、および抵抗勾配温度係数(TCR勾配)(
抵抗値で割った温度に対する抵抗の二次導関数)を有す
る抵抗皮膜を提供することである。組成調整多層抵抗皮
膜システムは熱処理において急でない角度を用いてO(
ゼロ)のTCRを達成し、これによってO(ゼロ)のT
CRを達成する大きい窓を得ることができる。
本発明によるシステムの抵抗材料組成システムは、2つ
の隣接層から異なる材料組成を有する各層の積層構造に
抵抗皮膜を設けることによって抵抗皮膜のTCR勾配を
制御する。一般に、従来の抵抗皮膜では金属または合成
からなる抵抗材料を、例えばセラミックの絶縁基体上に
、所望の厚さを得るまでスパッターしている。本発明の
システムjこおいては、第1抵抗皮膜の薄層を基1本に
スパッターのような真空蒸着技術で被着する。次いで、
第1抵抗皮膜と異なる材料組成を有する第2抵抗皮膜の
第2薄層を第1薄層上に被着する。抵抗皮膜に対する所
望の電気的特性を満たすのに付加層を必要とする場合に
は、第1抵抗皮膜を用いる第3薄層を被着できる。同様
に、第2抵抗皮膜を用いる第4層を被着することができ
る。従来の製品に相当する代表的な抵抗体の場合には、
180層までの層を基体に被着できる。最小において、
積層抵抗皮膜は少なくとも2層、および少なくとも2種
の材料組成の異なる抵抗皮膜を必要とする。隣接層は同
じ材料組成にすることができない。
の隣接層から異なる材料組成を有する各層の積層構造に
抵抗皮膜を設けることによって抵抗皮膜のTCR勾配を
制御する。一般に、従来の抵抗皮膜では金属または合成
からなる抵抗材料を、例えばセラミックの絶縁基体上に
、所望の厚さを得るまでスパッターしている。本発明の
システムjこおいては、第1抵抗皮膜の薄層を基1本に
スパッターのような真空蒸着技術で被着する。次いで、
第1抵抗皮膜と異なる材料組成を有する第2抵抗皮膜の
第2薄層を第1薄層上に被着する。抵抗皮膜に対する所
望の電気的特性を満たすのに付加層を必要とする場合に
は、第1抵抗皮膜を用いる第3薄層を被着できる。同様
に、第2抵抗皮膜を用いる第4層を被着することができ
る。従来の製品に相当する代表的な抵抗体の場合には、
180層までの層を基体に被着できる。最小において、
積層抵抗皮膜は少なくとも2層、および少なくとも2種
の材料組成の異なる抵抗皮膜を必要とする。隣接層は同
じ材料組成にすることができない。
好適例において、抵抗皮膜の薄層をセラミックコアまた
はセラミック チップの如き絶縁セラミック基体にスパ
ンターのような真空蒸着を用いて交互に被着する。各層
のTCRは合金組成、皮膜厚さ、ガスにより反応堆積、
および/または時間および温度の熱処理変化の如き通常
の手段で調整することができる。熱処理後、積層抵抗皮
膜はその組成合金当量より高いTCRを示し、このため
にTCTCRを高めると同時に、またTCR勾配を低下
するにおいて有意な低下を示している。
はセラミック チップの如き絶縁セラミック基体にスパ
ンターのような真空蒸着を用いて交互に被着する。各層
のTCRは合金組成、皮膜厚さ、ガスにより反応堆積、
および/または時間および温度の熱処理変化の如き通常
の手段で調整することができる。熱処理後、積層抵抗皮
膜はその組成合金当量より高いTCRを示し、このため
にTCTCRを高めると同時に、またTCR勾配を低下
するにおいて有意な低下を示している。
本発明の1例において、NiVのような第1抵抗材料の
薄層をセラミック コアのような絶縁基体にスパッター
のような真空蒸着によって堆積する。
薄層をセラミック コアのような絶縁基体にスパッター
のような真空蒸着によって堆積する。
次いで、Crのような第2抵抗材料の第2薄層を第1層
上に、この第1層と同一の広がりで堆積する。
上に、この第1層と同一の広がりで堆積する。
また、少なくとも2種の異なる金、−組成および少なく
とも2層を多層構成に対して必要最小限にし、多くの抵
抗体適用の場合には多数の層を必要とする。この際にお
いて、NiVおよびCrの反復して交互に堆積する層を
セラミック コアに堆積する。
とも2層を多層構成に対して必要最小限にし、多くの抵
抗体適用の場合には多数の層を必要とする。この際にお
いて、NiVおよびCrの反復して交互に堆積する層を
セラミック コアに堆積する。
L+XV、およびCr、 (ここにX、’、1および
2は原子%およびx+y+z=lo°を示す)を用いる
この例における材料組成の許容されうる変化範囲の要件
を次に示す: 2Q<x<80 5<4<12 25< 2 <90 また、他の広範囲で使用する抵抗材料を用いることがで
きる。
2は原子%およびx+y+z=lo°を示す)を用いる
この例における材料組成の許容されうる変化範囲の要件
を次に示す: 2Q<x<80 5<4<12 25< 2 <90 また、他の広範囲で使用する抵抗材料を用いることがで
きる。
与えられた多層抵抗皮膜についての所望TCI’lは空
気中での熱処理によって得られる。上述する特定例の場
合、空気中での熱処理の温度範囲は0(ゼロ)のTCR
を得る290〜350℃である。
気中での熱処理によって得られる。上述する特定例の場
合、空気中での熱処理の温度範囲は0(ゼロ)のTCR
を得る290〜350℃である。
上述した例の結果を第1図に示しており、この場合この
結果を従来の均質な材料組成Cと比較している。第1図
は2層の多層抵抗皮膜および1層の均一合金の場合の熱
処理温度に対して85℃でTCRをプロットしたグラフ
を示している(空気中、16時間)。すべて3フイルス
(fils)の場合、フィルム厚さおよび組成(Ni、
V、Cr、) は同じにした。
結果を従来の均質な材料組成Cと比較している。第1図
は2層の多層抵抗皮膜および1層の均一合金の場合の熱
処理温度に対して85℃でTCRをプロットしたグラフ
を示している(空気中、16時間)。すべて3フイルス
(fils)の場合、フィルム厚さおよび組成(Ni、
V、Cr、) は同じにした。
第1図において、18層を有する積層システム(A)お
よび180層を有する積層システム(B) は個々の
層の厚さにおいてだけ相違させた。各積層皮膜の全厚さ
は同じにした。いずれの場合においても、TCRはコー
スバッター(cosputtered)または合金当1
(alloy equivalent)皮膜に対するT
CRより高い。しかしながら、18層の積層システムは
熱処理温度の広範囲にわたってTCRに著しい改良が示
されてい石。この理由は、厚い層では結晶成長が高いた
めである。また、与えられたTCRを達成する熱処理温
度の勾配は180層の薄層システムの場合または合金皮
膜の場合よりはるかに急ではなかった。それ故、180
層システムにおいて、熱処理温度は臨界的でない。この
ために、熱処理温度の範囲において大きい窓を0 (ゼ
ロ)のTCRを達して得られる。
よび180層を有する積層システム(B) は個々の
層の厚さにおいてだけ相違させた。各積層皮膜の全厚さ
は同じにした。いずれの場合においても、TCRはコー
スバッター(cosputtered)または合金当1
(alloy equivalent)皮膜に対するT
CRより高い。しかしながら、18層の積層システムは
熱処理温度の広範囲にわたってTCRに著しい改良が示
されてい石。この理由は、厚い層では結晶成長が高いた
めである。また、与えられたTCRを達成する熱処理温
度の勾配は180層の薄層システムの場合または合金皮
膜の場合よりはるかに急ではなかった。それ故、180
層システムにおいて、熱処理温度は臨界的でない。この
ために、熱処理温度の範囲において大きい窓を0 (ゼ
ロ)のTCRを達して得られる。
また、第1図にプロットした各点でのTCR勾配にプロ
ットした。第1および2図は、抵抗材料として組成調整
薄膜システムはその合金当量より高いTCR値を有する
こと、およびTCRが増大すると共にTCR勾配が低下
する良く制御された機構を得ることを示している。
ットした。第1および2図は、抵抗材料として組成調整
薄膜システムはその合金当量より高いTCR値を有する
こと、およびTCRが増大すると共にTCR勾配が低下
する良く制御された機構を得ることを示している。
更に、TCfiに対する調整、特にTCR勾配に対する
調整は負および正のTCRを有する抵抗皮膜の交互層に
よって作ることができる。各層のTCRおよび抵抗率(
厚さ)を調整してTCR勾配についての望ましい結果を
得ることができる。0 (ゼロ)のTCRおよびTCR
勾配は安定な抵抗体について望ましい。
調整は負および正のTCRを有する抵抗皮膜の交互層に
よって作ることができる。各層のTCRおよび抵抗率(
厚さ)を調整してTCR勾配についての望ましい結果を
得ることができる。0 (ゼロ)のTCRおよびTCR
勾配は安定な抵抗体について望ましい。
組成調整多層薄膜システムに使用できる広い範囲の既知
の抵抗素子が存在している。
の抵抗素子が存在している。
この皮膜システムはTCRおよびTCR勾配を0(ゼロ
)値に調整できる利点がある。従来の材料システムにお
いては、TCRおよびTCR勾配を0(ゼロ)値に調整
するのが困難であるか、または不可能であった。
)値に調整できる利点がある。従来の材料システムにお
いては、TCRおよびTCR勾配を0(ゼロ)値に調整
するのが困難であるか、または不可能であった。
第1図は本発明の組成調整抵抗皮膜システムを組み込ん
だ2つの抵抗皮膜システムを含む、3つの抵抗皮膜シス
テムについての熱処理温度に対してCTRをプロットし
たグラフ、および第2図は従来の抵抗体および本発明の
組成調整多層抵抗皮膜システムを用いる抵抗体について
の熱処理温度に対してTCR勾配をプロットしたグラフ
である。 特許出願人 ノース・アメリカン・フィリップス
・コーポレーション
だ2つの抵抗皮膜システムを含む、3つの抵抗皮膜シス
テムについての熱処理温度に対してCTRをプロットし
たグラフ、および第2図は従来の抵抗体および本発明の
組成調整多層抵抗皮膜システムを用いる抵抗体について
の熱処理温度に対してTCR勾配をプロットしたグラフ
である。 特許出願人 ノース・アメリカン・フィリップス
・コーポレーション
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、抵抗皮膜適用に適当な絶縁基体;該基体に被着する
第1金属組成の第1層;該第1層上に、これと同一の広
がりで被着した第2金属組成の第2層からなり、各層の
厚さを抵抗皮膜に対して選択した抵抗率、TCRおよび
TCR勾配の相関関係にし、および第1金属組成および
第2金属組成を異なる組成にしたことを特徴とする改良
および制御TCR勾配を有する金属皮膜抵抗体。 2、前記第1金属組成は正のTCRおよび負のTCR勾
配を有し、および第2金属組成は負のTCRおよび正の
TCR勾配を有する特許請求の範囲第1項記載の抵抗体
。 3、前記抵抗体は複数の付加層を含み、抵抗皮膜の2つ
の隣接層は同じ材料組成を有しない特許請求の範囲第1
項記載の抵抗体。 4、抵抗皮膜の各層を前記基体上に真空蒸着した特許請
求の範囲第1、2または3項記載の抵抗体。 5、前記抵抗体は2種の材料的に異なる抵抗材料を交互
に真空蒸着して得た複数の層からなる特許請求の範囲第
1、2または3項記載の抵抗体。 6、抵抗皮膜として使用する組成調整多層薄膜システム
において、抵抗皮膜適用に適当な絶縁基体;該基体に被
着する第1金属組成の第1薄膜層;該第1薄膜層上に、
これと同一の広がりで被着した第2薄膜層からなり、各
層の厚さを抵抗皮膜に対して選択した抵抗率、TCRお
よびTCR勾配の相関関係にし、および第1金属組成お
よび第2金属組成を異なる組成にしたことを特徴とする
組成調整多層薄膜システム。 7、前記第1金属組成は正のTCRおよび負のTCR勾
配を有し、および第2金属組成は負のTCRおよび正の
TCR勾配を有する特許請求の範囲第6項記載の薄膜シ
ステム。 8、前記システムは複数の付加層を含み、抵抗皮膜の2
つの隣接層は同じ材料組成を有しない特許請求の範囲第
6項記載の薄膜システム。 9、抵抗皮膜の各層を前記基体上に真空蒸着した特許請
求の範囲第6、7または8項記載の薄膜システム。 10、前記システムは2種の材料的に異なる抵抗材料を
交互に真空蒸着して得た複数の層からなる特許請求の範
囲第6、7または8項記載の薄膜システム。
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