JPS63164301A - 薄膜抵抗器の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種電子機器に使用される薄膜抵抗器およびそ
の製造方法に関するものである。

従来の技術 従来より、各種電子機器において各種抵抗器は必須の部
品として使用されてきた。

抵抗器としては樹脂系、炭素皮膜、金属皮膜。

金属酸化物皮膜、酸化ルテニウム系等が使用されている
。この中でパターン印刷が適用できるものは樹脂系と酸
化ルテニウム系のみであった。

発明が解決しようとする問題点 上記パターン印刷により、抵抗体を製造しようとする場
合、従来の上記抵抗体ににいくつかの問題点を有してい
た。すなわち、安価な樹脂系抵抗体を使用する場合は製
品の電気特性その他が不十分で高い信頼性を確保するこ
とが困難であり、一方、特性の良好な酸化ルテニウム系
の場合は高温焼成のため余分のエネルギーコストを要し
、かつ原料が著しく高価である。また、１０〜２０μ程
度の膜厚で使用される上に、抵抗体の構造が第２図ａで
示す様に導電性粉末１と接着用絶縁物２との混合物にな
っている関係上、第２図すで示す皮膜系の抵抗器に比し
て少ない負荷で破壊する等、パワー特性に劣る問題点を
有している。なお、第２図において、３は支持基板、４
は抵抗体薄膜である。

それ故に、本発明の目的は上記酸化ルテニウム系抵抗器
の問題点を解決した新規な薄膜抵抗器およびその製造方
法を提供することである。すなわち、安価でかつ電気特
性、パワー特性に優れ、パターン印刷可能な薄膜抵抗器
を提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明においては支持基体
上にガラス薄膜を介して形成されてなる酸化ルテニウム
系抵抗体薄膜を使用することを特徴とする。

作用 従来の薄膜抵抗体は製造に際してスパッタ、蒸着等の高
額装置を使用して来たため、抵抗体コストのアップが避
けられなかったが、本発明においては上記構造の抵抗体
を安価に製造するために、構造中に金属を有する有機化
合物をガラス薄層を形成した支持基体上に積層して後、
熱分解して金属酸化物とし、その後、上記金属酸化物を
焼結して抵抗体薄膜とすることが特徴である。なお、上
記説明中、金属酸化物の熱分解と焼結とを別個に述べて
はいるが、実際の工程としてはこの２つは同一の加熱工
程で行なうことができる。

ここに使用される支持基体としては、構造中に金属を有
する有機化合物層を熱分解、焼結する際の温度に耐える
ものであれば任意に選ぶことができる。例えば、各種ガ
ラス板、各種セラミックス板、ホーロー板などがある。

上記支持基体上に積層されたガラス薄膜も製品の条件に
応じて広い範囲から選ぶことができるが、一般的に上記
手法で製造される金属酸化物の焼結は６００〜９００’
Ｃで進行するため、ガラス薄膜の軟化温度は上記温度範
囲ないしは多少高い程度が好ましい。

上記ガラス薄膜はガラス粉末と有機バインダからなるい
わゆるガラスペーストを印刷して形成しても良いが、一
般的に放熱特性を重視する場合はガラス薄膜は薄い方が
好ましく、構造中に金属を有する有機化合物を混合して
後、熱分解させてガラス薄膜を形成することが好ましい
。この手法により、１μ以下の均一な薄膜を形成するこ
とができる。

上記ガラス層および抵抗体層を製造するために使用する
構造中に金属を有する有機化合物としては、従来から多
くのものが知られており、使用目的に応じてこれら化合
物を任意に選ぶことができる。例を上げれば、金属の各
種アルコキシド、ナフテン酸塩、オクチル酸塩等各種カ
ルボン酸塩、金属アセチルアセトナート、クラウンエー
テル。

チアクラウンエーテル、またはサイクラム錯体等の各種
錯体、金属−炭素結合を有する有機金属化合物などがあ
る。

本発明にかかる抵抗体の材料組成としては従来から厚膜
抵抗体として使用されてきた酸化ルテニウム系のものを
使用することができる。すなわち、酸化ルテニウムおよ
び、その特性改善と抵抗埴範囲の拡大のために、バリウ
ム、ビスマス、カルシウム、カドミウム、セリウム、コ
バルト、クロム。

ランタン、オスミウム、鉛、ストロンチウム、スズ、タ
ンタル、チタン、ジルコニウム等の金属ヲ使用すること
が、米国特許第３３０４１９９号、同３３２４０４９号
、同３６５５４４０号、同４１０１７０８号等により知
られている。

上記公知の金属以外に、本発明者らはインジウムが抵抗
体の抵抗温度係数の改善に効果のあることを見出だした
。インジウムは蒸気圧が高く、従来のルテニウム系抵抗
体の製造にに使用することができなかったものであるが
、本発明にかかる製造方法は従来の手法に比して低温プ
ロセスであるためにこの様な金属でも使用可能になった
ものであり、金属の選択範囲の広いことが本発明の特徴
の１つである。

なお、上記の様に抵抗体組成は公知のものを多く使用し
ているが従来の抵抗体は構造が第２図ａで示す様に導電
体と絶縁物との混合物になっているものでちるのに対し
て、本発明においては抵抗体が上記組成の薄膜で、かつ
支持基板との間にガラス薄膜を介したものであることが
大きな特徴である。

上記抵抗体組成に該当する金属を含有する有機化合物ま
たはそれらの混合物層をガラス薄膜上に形成して後、熱
分解と焼結を行なうことにより形成することができる。

金属を含有する有機化合物の熱分解温度は金属や化学構
造により変化するが、一般的に２００〜５００℃である
。熱分解により生じた金属酸化物は製造条件により変化
するが、６ｏないし２０００オングストローム（４）の
粒径の比較的揃ったものであるため、焼結した抵抗体膜
は非常に均一であって、従来のルテニウム系抵抗体にお
いてしばしば問題となっていた抵抗値分布のバラツキが
少ないことが本発明にかかる抵抗体の他の特徴の一つで
ある。すなわち、本発明にかかる抵抗体は６０ないし２
０００オングストロームの金属酸化物粒子の焼結体であ
ることが大きな特徴である。但し、上記粒径範囲内であ
れば生成した抵抗体表面は事実上平滑であって、スパッ
タ法等による薄膜抵抗器と同様に使用できる。

金属を含有する有機化合物層は上記化合物を適当な溶媒
に溶解し、必要に応じてバインダ樹脂などを添加してイ
ンキとし、各種印刷技法を用いてガラス薄膜上に任意の
パターン状に形成することができる。このために、従来
の薄膜抵抗器においてはエツチングしなくては不可能で
あったパターン状で放熱性に優れた抵抗器が得られるも
のである。

本発明にかかる薄膜抵抗器は固定抵抗器、可変抵抗器、
サーマルヘッド等の抵抗器として使用することができる
。

実施例 以下、本発明の具体的実施例により説明する。

第１図に本発明の一実施例による薄膜抵抗器を示してお
り、図において１０は支持基板、１１はこの支持基板１
ｏ上に形成したガラス薄膜、１２に微粒子の焼結体から
なる抵抗体薄膜である。

（実施例１） アルミナ基板上に酸化鉛を主成分とする低融点ガラスペ
ーストを印刷し、溶剤乾燥の後、７００℃で焼成して厚
さ約２０００へのガラス層を設けた。使用したガラスの
融点は約６６０℃で、０．１μ以下の粒径のものを使用
した。

次いで２エチルヘキサン酸ルテニウムとニトロ七ルロー
ズとをケトン系溶剤に溶解して作ったインキを上記ガラ
ス層上にスクリーン印刷して後、溶剤を乾燥し、基板を
６５０℃に加熱して上記ルテニウム塩を熱分解、焼結し
て抵抗体を製造した。

ここに得られた抵抗体は面積抵抗値約１０００／口で＋
５００−の抵抗温度係数を示した。

高性能電子顕微鏡で観察した結果、本抵抗体は約５０人
の微小粒子の焼結体であることが確認された。

本抵抗体の基板に対する接着性は非常に良好で、黄銅針
でこすってもとれることはなかった。

この抵抗体に対し、５００Ｈｚで３０Ｗ／−の電力を印
加し九場合、１万サイクル経過後においても異常を示さ
なかった。

（実施例２） 実施ＩＩＡＪ１において抵抗体成分として２エチルヘキ
サン酸ルテニウムに１０モルチの２エチルヘキサン酸イ
ンジウムを添加した場合は面積抵抗値は約１にΩ／口　
となり、抵抗温度係数は＋３５０ｆｆ”に低下した。

（実施例３） 実施例１において、熱分解、焼結温度をＳＯＯ℃とした
場合は得られた抵抗体は面積抵抗値約１００にΩ／口と
なり、＋７６０けｍの抵抗温度係数を示し次。

高性能電子顕微鏡で観察した結果、本抵抗体の粒子径は
約８０ｏ人に成長していることが分った。

また、焼結温度を９００’Ｃまで上昇させることにより
、粒子径は約２０００人にまで成長した。

（実施例４） ソーダ石灰ガラス基板上にホウ酸フェニル、ナフテン酸
亜鉛、オルトケイ酸テトラエチルを石油系溶剤に溶解し
たガラス形成液を塗布し、乾燥の後、５５０’Ｃで焼成
して１ｏｏｏ人の低融点ガラス層を形成した。

次いで上記低融点ガラス層上に、芳香族系溶剤に溶解し
た２エチルヘキサン酸ルテニウム（１０モルチの２エチ
ルへキサン酸ビスマスヲ含む）ラスビナ−を用いて塗布
し、乾燥の後、６５０℃で熱分解、焼結を行なった。

ここに得られた抵抗体は面積抵抗値約１にΩ／口となり
、＋３！５０Ｐの抵抗温度係数を示した。

高性能電子顕微鏡で観察した結果、本抵抗体の粒子径は
約５００人であった。

本抵抗体の基板に対する接着性も非常に良好で、黄銅針
でこすってもとれることはなかった。

（実施例５） 実施例４において２エチルヘキサン酸ピスマ、スに代え
て２エチルヘキサン酸鉛を使用した場合は面積抵抗値約
５００にΩ／口、＋１５００Ｆの抵抗温度係数をもつ抵
抗体が得られた。

（実施例５） 実施例４において、低融点ガラス層の組成中に鉛を混入
した場合は、面積抵抗値約２００にΩ／口、＋　８５　
ＯＦＦの抵抗温度係数をもつ抵抗体が得られたＱ （比較例１） 実施例４において、低融点ガラス層を設けることなしに
抵抗体層を製造した場合は得られた抵抗体は非常に弱く
、爪でこすり落すことができた。

（比較例２） 実施例４において、低融点ガラス層を設けることなしに
抵抗体層を製造した。この場合、熱分解。

焼結時の温度を６５０’Ｃにすることにより、抵抗体層
と基板との良好な接着性が得られたが、ガラス基板が変
形して平滑な抵抗体表面は得られなかった。

発明の効果 以上の様に、本発明にかかる薄膜抵抗器およびその製造
方法は、従来の酸化ルテニウム系の場合に比して製造温
度が低く、かつ、薄膜であるために使用原料が少なくて
すみ、かつ良好なパワー特性を有するものであり、工業
的利用価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による薄膜抵抗器を示す拡大
断面図、第２図ａ、ｂは従来の抵抗器を示す拡大断面図
及び断面図である。 １ｏ・・・・・・抵抗体薄膜、１１・・・・・・ガラス
薄膜、１２・・・・・・抵抗体薄膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持基体上に、ガラス薄膜を介して５０Å〜２０
   ００Åの酸化ルテニウム系抵抗体粒子の焼結体からなる
   酸化ルテニウム系抵抗体薄膜を形成したことを特徴とす
   る薄膜抵抗器。
2. （２）抵抗体が酸化インジウムを固溶体として含有する
   ５０Å〜２０００Åの酸化ルテニウム系抵抗体粒子の焼
   結体からなる薄膜であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の薄膜抵抗器。
3. （３）支持基体上にガラス薄膜を積層する工程と、上記
   ガラス薄膜上に構造中に金属を有する有機化合物層を形
   成する工程と、上記有機化合物層を熱分解後、残留する
   金属酸化物を焼結する工程とを有することを特徴とする
   薄膜抵抗器の製造方法。
4. （４）支持基体上に積層されたガラス薄膜がガラス粉末
   を印刷した後、焼成されてなることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の薄膜抵抗器の製造方法。
5. （５）支持基体上に積層されたガラス薄膜が構造中に金
   属を有する有機化合物の熱分解により製造されてなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の薄膜抵抗器
   の製造方法。