Способ изготовления пленочных цилиндрических резисторов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК П 9) ПИ БР ЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГПФ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С,(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧЙЯХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗИСТОРОВ, включающий испарение и нанесение в вакууме на керамическое основание керметного материала и последующий,отжиг на воздухе полученных резистивных пленок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода годных резисторов с заданными электрическими параметрами, испарение проводят йо двухступенчатому режиму с добавлением к керметному материалу, металла и его окисла, имеющего температуру испарения выше температуры испарения металла, в количестве 10- 40 от количества исходного керметно го материала при соотношении металла и его окисла 1:1-3:1 соответственно, причем на первой ступени осуществляют испарение части керметного материала и введенного металла, а на второй испаряют оставшийся керметный Е материал и введенный окисел металла, при этом температуру второй ступени испарения поддерживают по крайней мере в 1,5 раза выше первой.Изсбретение относится к резисторостроению, в частности к технологии изготовления пленочных цилиндрических резисторов с применением ваку- умно-термического испарейия керметных резистивных материалов. 5Известен и широко используется способ изготовления тонкопленочных резисторов, включающий напыление в вакууме на керамические основания сплавов и отжиг на воздухе полученных заготовок резисторов 1 3.Недостатком этого способа является то, что изготавливаемые по нему резисторы имеют большие абсолютные значения температурного коэффициента 15 сопротивления более 150 10 - ОС),Наиболее близким к изобретению является способ изготовления пленочных цилиндрических резисторов, включающий испарение и нанесение в вакууме на керамическое основание керметного материала и последующий отжиг на воздухе полученных резистивных пленок 2 3.Недостатком данного способа явля ется малый процент выхода годных заготовок резисторов с заданными номинальными значениями сопротивлений и ТКС, что связанос недостаточной воспроизводимостью процесса напыления керметных резистивных материалов из-эа фракционирования исходных компонентов в процессе термического напыления с реэистивных испарителей.Целью изобретения является повышение выхода годных резисторов с задан.з ными электрическими параметрами. Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу изготовленияпленочных цилиндрических резисторов, 4 Овключающему испарение и нанесение ввакууме на керамическое основание керметного материала и последуощий отжиг на воздухе полученных реэистивных пленок, испарение проводят подвухступенчатому режиму с добавлением к керметному материалу металла иего окисла, имеющего температуру испарения выше температуры испаренияметалла, в количестве 10-40 от количества исходного керметного материала при соотношении металла и егоокисла 1:1-3:1 соответственно, причем на первой ступени осуществляютиспарение части керметного материалаи введенного металла, а на второйиспаряют оставшийся керметный материал и введенный окисел металла,приэтом температуру второй ступени испарения поддерживают по крайнеймере в 1,5 раза выше первой. 6 ОВведение по предлагаемому способуметалла и окисла этого металла,отличающихся температурами испарения, создает условия, при которыхвводимые компоненты испаряются в процессе проведения всего двухступенчатого цикла напыления керметного материала. На первой ступени испарения испаряется часть керметного материала и введенный металл, а на второй ступени испарения - остатки керметного материала и введенный окиселметалла., После отжига пленки происходит частичное окисление введенногометалла до окисла. В результате тако.го способа достигается относительно равномерное распределение определенного элемента, например 41, У, по толщине получаемой реэистивной пленки, что приводит к повышению воспроизводимости заданных параметров резисторов, т.е. к увеличению выхода годных.Оптимальное количество вводимой смеси металла и его окисла и соотношение между металлом и его окислом .определяется опытным путем по достижении наилучшей воспроизводимости результатов и получении требуемзх значений сопротивления и ТКС.П р и м е р 1, К порошку керметного реэистивного материала, представляющего собой механическую смесь металла и диэлектрика С - 5102, добавляется смесь порошков алюминйя и его окисла в количестве 28 от керметного материала при соотношении металла и его окисла 2:1, Полученная смесь порошков после тщательного перемешивания наносится на испаритель в коли. честве, обеспечивающем требуемую толщину реэистивной пленки. Испаритель с нанесенным реэистивным материалом помещается в камеру вакуумного напыления и вокруг него размещаются керамические основания резисторов . По достижении в камере вакуума порядка 10 4 -10торр испаритель постепенно разогревается путем увеличения величины подаваемого на него электрического тока и проводят двухступенчатый режим испарения.Первая ступень испарения заканчивается по достижении тока 55 А и в этомрежйме происходит полное испарениевведенного в резистивный материал металла,т.е, алюминия и частичное испарение остальных компонентов резистивного материала.Затем.производят сброс тока до нуля для восстановления требуемого вакуума в.системе, после чего проводят вторую ступень испарения, доводявеличину тока до 62 А, т.е. на второйступени испарения температура испарения должна быть существенно вьые, чем на первой. При этой температуре испарителя происходит полное испарение оставшихся компонентов резистивного материала и введенной окиси алюминия.1109814 Полученные таким образом заготовки резисторов отжигаются на воздухе при температуре свыше 400 С. При этом происходит частичное окислениЕ М до М 1 О, т.е. образуется достаточно равйомерная по толщине пленки 5 матрица, состоящая иэ окиси алюминия.В описываемом примере введенные в исходный реэистивный материал алюминий и его окись в сочетании с проведенным двухступенчатым режимом его 10 испарения создают необходимые условия, при которых повышается равномерность распределения элемента 4 Г по толщине, конденсируемой на основании резистора пленки, 15 В табл. 1 приводятся полученные в данном примере результаты, подтвер Та блица 1 Способ Предлагаемый Известный Резисторы, попадаю- ТКСщие в диапазон10номиналов 5-15 нОм оС 0 40-10-+7 Из табл, 1 видно, что предлагае:мый способ позволяет повысить воспроизводимость .результатов по величине. сопротивлений заготовок резисторов, полученных в разных циклах напыления, и увеличить выход годных заготовок с заданными значениями сопротивлений в 2 раза с одновремен ным уменьшением величины ТКС. 11 р и м е р 2. К напыляемому реэистивному материалу, содержащему хром и окись кремния, по предлагаемому спосо 55 бу добавляется порошок циркония и окиси циркония в количестве 13 от керметного материала и в соотношении 1:1. Двухступенчатый режим напыления следующий; 58 А - ток первой стадии 60 испарения, при котором происходит испарение введенного циркония и частичное испарение основных компонентов керметного резистивного материала, 67 А - ток второй ступени испа Резисторы, попадаю- ТКСв 1 ие в диапазон10номиналов 5-15 кОм, % оС ждающие положительный эффект от использования предлагаемого способаизготовления тонкопленочных резисторов. Проведено пять циклов напыления по предлагаемому способу,с добавлением к напыленному керметномурезистивному материалу, содержащемухром и двуокись кремния, смеси порошков алюминия и окиси алюминия всоотношении 2:1 й проведением двухступенчатого режима испарения 1 ипараллельно пять циклов напыленияпо известному способу с использованием принапылении резистивногоматериала, включающего хром и двуокись кремния, и испаряеМопо двухкратным испарением при токе 65 А.Необходимо было получить резисторы ссопротивлением 5-15 кОм. рения, при которой испаряется введенная окись циркония и оставшаяся часть компонентов. Полученные реэистивные пленки отжигаются на воздухе в диапазоне температур 450-550 С,В данном примере достигается равномерность распределения элемента У ,по толщине резистивной пленки, эа счет чего обеспечивается энач .тельное повышение воспроизводимости получения заданных параметров резисторов, т.е. увеличение выхода годных. В табл. 2 приведены сравнительные результаты по среднему проценту выхода годных резисторов в диапазон требуемых значений ТКС 1+50 10- фС), изготовленных в пяти циклах напыления но предлагаемому способу и известному, включающему напыление керметного резистивного материала (хром, окись кремниями двукратным испарением при токе 65 А.1109814 Та блица 2 Предалагаемый способ Известный способ Диапазон, Ом Диапазон,Ом50-200 30 80 50-200 Составитель Н.ОвсянниковаРедактор Н.Лазаренко Техред Т.Дубинчак Корректор О.Луговая Заказ 6094/37 Тираж 683 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Выход резисторовс требуемыми значениями ТКС+50 10 С, Ъ Таким образом, предлагаемый споСОб пбзволяет повысить воспроизводимость результатов по величине сопротивлений заготовок резисторов, полу-.- Чанных в разных циклах напыления, и Выход резисторовс требуемыми значениями ТКС+50 10 С, Ъ увеличить выход годных заготовок с