(57)【要約】【課題】電圧負荷時の抵抗値変動が小さい安定した抵抗器およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板１１と、この基板１１の上面側に互いに電気的に接続されるように設けられた抵抗層１２および上面電極層１３と、前記抵抗層１２および上面電極層１３を覆う保護層１４とを備え、前記抵抗層１２を金属材料または金属酸化物材料により構成するとともに、前記上面電極層１３をＣｕＮｉ合金により構成したものである。【選択図】図１
2005191206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板の上面側に互いに電気的に接続されるように設けられた抵抗層および上面電極層と、前記抵抗層および上面電極層を覆う保護層とを備え、前記抵抗層を金属材料または金属酸化物材料により構成するとともに、前記上面電極層をＣｕＮｉ合金により構成した抵抗器。
【請求項２】
抵抗層を金属酸化物材料であるＣｒＳｉＯにより構成した請求項１記載の抵抗器。
【請求項３】
上面電極層をＣｕにＮｉを１．６重量％以上３５重量％以下の割合で含有させたＣｕＮｉ合金で構成した請求項１記載の抵抗器。
【請求項４】
上面電極層におけるＮｉ含有量を、抵抗層との接続部付近が他の部分に比べて多くなるように構成した請求項１記載の抵抗器。
【請求項５】
抵抗層を基板の上面に設けるとともに、この抵抗層の上面側に上面電極層を設け、かつこの上面電極層は、その厚みを、基板の中央部側に近づくにしたがって薄くなるように構成した請求項１記載の抵抗器。
【請求項６】
基板の上面側に金属材料または金属酸化物材料からなる抵抗層とＣｕＮｉ合金からなる上面電極層とを互いが電気的に接続されるように形成する工程と、前記抵抗層および上面電極層を覆うように保護層を形成する工程とを備え、前記上面電極層を形成する工程は、スパッタリング法または真空蒸着法による薄膜形成技術を用いて形成するようにした抵抗器の製造方法。
【請求項７】
基板の上面側に上面電極層を形成する工程において、基板の温度を２００℃以上抵抗層の融点または上面電極層の融点のいずれか低い方の温度未満にした請求項６記載の抵抗器の製造方法。
【請求項８】
基板の上面側に金属材料または金属酸化物材料からなる抵抗層とＣｕＮｉ合金からなる上面電極層とを互いが電気的に接続されるように形成する工程の後に、２５０℃以上抵抗層の融点または上面電極層の融点のいずれか低い方の温度未満で加熱処理する工程を付加した請求項６記載の抵抗器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に用いられる抵抗器およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の抵抗器について図面を用いて説明をする。図５は従来の抵抗器の断面図である。
【０００３】
図５において、１はアルミナ等からなる基板で、この基板１の上面にはＮｉＣｒ系、ＣｒＳｉ系薄膜等の金属材料からなる抵抗層２が形成され、さらにこの抵抗層２の上面側に位置して、抵抗層２と電気的に接続されるよう基板１の上面に上面電極層３が設けられている。４は端面電極層、５はニッケルめっき層、６ははんだめっき層またはすずめっき層、７は保護層、８は樹脂系の保護層である。
【０００４】
前記上面電極層３は、前記抵抗層２と電気的に接続され、かつ抵抗層２と密着性の良いＣｒ薄膜、Ｔｉ薄膜等からなる第１の上面電極層３ａと、この第１の上面電極層３ａと電気的に接続され、かつ第１の上面電極層３ａの体積抵抗率より低い体積抵抗率を有するＣｕ系合金薄膜からなる第２の上面電極層３ｂとを積層することにより構成していた。
【０００５】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００２−２６０９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した従来の抵抗器においては、抵抗層２を金属酸化物を含む材料で構成した場合、Ｃｒ薄膜、Ｔｉ薄膜等からなる第１の上面電極層３ａが抵抗層２の酸素と反応して絶縁層を生成することになり、そしてこの絶縁層の生成により、抵抗層２と第１の上面電極層３ａ間の接触抵抗が大きくなって、電圧負荷時に絶縁破壊や発熱等の原因により抵抗値が大きく変動するという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、電圧負荷時の抵抗値変動が小さい安定した抵抗器およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、基板と、この基板の上面側に互いに電気的に接続されるように設けられた抵抗層および上面電極層と、前記抵抗層および上面電極層を覆う保護層とを備え、前記抵抗層を金属材料または金属酸化物材料により構成するとともに、前記上面電極層をＣｕＮｉ合金により構成したもので、この構成によれば、上面電極層をＣｕＮｉ合金により構成しているため、上面電極層中のＮｉが抵抗層に拡散することになり、これにより、上面電極層と抵抗層との間には強固な密着層が形成され接触抵抗をより小さくすることができるため、電圧負荷時の抵抗値変動を小さくできるという作用効果が得られる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、抵抗層を金属酸化物材料であるＣｒＳｉＯにより構成したもので、この構成によれば、ＣｒＳｉＯよりなる抵抗層がＣｕＮｉ合金からなる上面電極層との間に強固な密着層を形成するため、接触抵抗を小さくすることができるという作用効果が得られる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、上面電極層をＣｕにＮｉを１．６重量％以上３５重量％以下の割合で含有させたＣｕＮｉ合金薄膜で構成したもので、この構成によれば、Ｃｕが有する特徴である高伝導性と、Ｎｉが有する特徴である密着性を両立できるため、配線抵抗が小さく、かつ電気的に安定した上面電極層を設けることができるという作用効果が得られる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、上面電極層におけるＮｉ含有量を、抵抗層との接続部付近が他の部分に比べて多くなるように構成したもので、この構成によれば、Ｃｕが有する特徴である高伝導性と、Ｎｉが有する特徴である抵抗層との接続部（界面）での密着性を両立できるため、配線抵抗がさらに小さくなって電気的に安定した上面電極層を得ることができるという作用効果が得られる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、抵抗層を基板の上面に設けるとともに、この抵抗層の上面側に上面電極層を設け、かつこの上面電極層は、その厚みを、基板の中央部側に近づくにしたがって薄くなるように構成したもので、この構成によれば、上面電極層による段差が小さくなるため、保護層による上面電極層または抵抗層の被覆性は向上することになり、これにより、保護層からの水分の侵入による抵抗層の酸化を防ぐことができるため、抵抗値変動をより小さくすることができるという作用効果が得られる。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、基板の上面側に金属材料または金属酸化物材料からなる抵抗層とＣｕＮｉ合金からなる上面電極層とを互いが電気的に接続されるように形成する工程と、前記抵抗層および上面電極層を覆うように保護層を形成する工程とを備え、前記上面電極層を形成する工程は、スパッタリング法または真空蒸着法による薄膜形成技術を用いて形成するようにしたもので、この製造方法によれば、スパッタリング法または真空蒸着法による薄膜形成技術を用いて上面電極層を形成するようにしているため、印刷により形成する厚膜形成技術と比べて緻密な上面電極層を形成することができ、これにより、抵抗層との密着性がよくなるとともに、抵抗層と上面電極層の接触抵抗もより小さくすることができるという作用効果が得られる。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、基板の上面側に上面電極層を形成する工程において、基板の温度を２００℃以上抵抗層の融点または上面電極層の融点のいずれか低い方の温度未満にしたもので、この製造方法によれば、上面電極層の形成時に上面電極層中のＮｉが抵抗層に拡散して抵抗層と上面電極層の接触抵抗をより小さくすることができるため、電圧負荷時の抵抗値変動を小さくできるという作用効果が得られる。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、基板の上面側に金属材料または金属酸化物材料からなる抵抗層とＣｕＮｉ合金からなる上面電極層とを互いが電気的に接続されるように形成する工程の後に、２５０℃以上抵抗層の融点または上面電極層の融点のいずれか低い方の温度未満で加熱処理する工程を付加したもので、この製造方法によれば、２５０℃以上抵抗層の融点または上面電極層の融点のいずれか低い方の温度未満で加熱処理する工程を付加しているため、この加熱処理により、金属材料または金属酸化物材料からなる抵抗層の抵抗パターンを安定な膜にすることができるという作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明の抵抗器は、基板と、この基板の上面側に互いに電気的に接続されるように設けられた抵抗層および上面電極層と、前記抵抗層および上面電極層を覆う保護層とを備え、前記抵抗層を金属材料または金属酸化物材料により構成するとともに、前記上面電極層をＣｕＮｉ合金により構成しているため、上面電極層中のＮｉが抵抗層に拡散することになり、これにより、上面電極層と抵抗層との間には強固な密着層が形成され接触抵抗をより小さくすることができるため、電圧負荷時の抵抗値変動を小さくできるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜４、６〜８に記載の発明について説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態１における抵抗器の断面図である。
【００２０】
図１において、１１はアルミナ等の絶縁材料からなる基板である。１２は前記基板１１の上面に設けられた金属酸化物材料からなる抵抗層で、この抵抗層１２を構成する金属酸化物材料としてはＣｒＳｉＯ，ＣｒＳｉＯ2，ＷＳｉＯ，ＷＳｉＯ2等が抵抗値安定性の点で好ましい。１３は前記抵抗層１２の上面側に位置して、抵抗層１２と電気的に接続されるように前記基板１１の上面に設けられたＣｕＮｉ合金からなる一対の上面電極層である。１４は前記抵抗層１２と上面電極層１３の一部を覆うように設けられたＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3等の無機系材料からなる保護層である。１５は少なくとも保護層１４を覆うように設けられたエポキシ樹脂等からなる樹脂系の保護層である。１６は前記基板１１の裏面から側面にかけて設けられた端面電極層で、この端面電極層１６は少なくとも前記上面電極層１３と電気的に接続されているもので、Ｃｒ系、ＮｉＣｒ系、ＣｕＮｉ系等の金属材料により構成されている。１７は前記端面電極層１６と上面電極層１３の露出部を覆うように設けられたニッケルめっき層である。１８はニッケルめっき層１７を覆うように設けられたはんだめっき層またはすずめっき層である。
【００２１】
上記構成において、上面電極層１３を構成するＣｕＮｉ合金は、添加材料であるＮｉが合金薄膜主元素のＣｕおよび抵抗層１２を構成するＣｒ，Ｗ等の金属元素に対して均一に溶け合うという全率固溶体を構成するため、ＣｕＮｉ合金からなる上面電極層１３と抵抗層１２の界面にはＮｉが拡散することになり、これにより、界面に強固な密着層が形成されるため、抵抗層１２に対する上面電極層１３の密着性の向上が図れる。
【００２２】
本発明の実施の形態１において、上面電極層１３に用いたＣｕＮｉ合金はＣｕにＮｉを少なくとも１．６重量％含有させれば、抵抗層１２との密着性が良くなるが、Ｎｉ含有量が１．６重量％以上で、かつ３５重量％以下であれば、配線抵抗を小さくできるとともに、良好な密着性を得ることができるため、抵抗値変動の小さい安定した抵抗器が得られ、さらに良い。
【００２３】
また、上面電極層１３を、ＣｕターゲットとＮｉターゲットを個別にスパッタリングすることにより形成すれば、上面電極層１３は抵抗層１２との接続部（界面）に近づくにしたがってＮｉ含有量が増加する傾斜組成となるため、配線抵抗をさらに小さくできるとともに、良好な密着性を得ることができる。なお、この場合、上面電極層１３におけるＮｉ含有量は、抵抗層１２との接続部付近が他の部分に比べて多くなるように構成すれば、上記した効果が得られるものである。
【００２４】
さらに、抵抗層１２はＣｒＳｉＯで構成するのが最も好ましく、Ｃｒが６０重量％以上で、かつ９０重量％以下であれば、抵抗層１２のＣｒ原子と上面電極層１３のＮｉ原子が十分に強固な密着層を形成し、接触抵抗を小さくすることができるため、抵抗値変動の小さい安定した抵抗器が得られ、さらに良い。
【００２５】
以上のように構成された本発明の実施の形態１における抵抗器について、次にその製造方法を図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図２は本発明の実施の形態１における抵抗器の工程図である。まず、耐熱性および絶縁性に優れたアルミナを含有した基板１１を受け入れる（工程Ａ）。
【００２７】
次に、Ｃｒを７５重量％含有したＣｒＳｉＯターゲットを用い、スパッタリング法により、基板１１の全面に抵抗層１２を形成する（工程Ｂ）。
【００２８】
次に、抵抗層１２を所定の抵抗パターン形状に整形するために、半導体で一般に行われるフォトエッチングを行う（工程Ｃ）。
【００２９】
次に、Ｎｉを１．６重量％含有したＣｕＮｉ合金材料からなる金属ターゲットを用い、スパッタリング法により、ヒータ等により２００℃以上に加熱した基板１１の表面に抵抗パターン形状の抵抗層１２と電気的に接続されるように一対の上面電極層１３を形成する。尚、基板１１の温度は、高い方がＮｉが拡散し易く、この点において好ましいが、抵抗層１２や上面電極層１３の融点以上にするとこれらが溶けてしまい所定の形状を得ることができなくなってしまうので、これらの融点未満にする必要がある（工程Ｄ）。
【００３０】
次に、スパッタリング法やＣＶＤ法等により、抵抗層１２と上面電極層１３の一部を覆うようにＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3等の無機質からなる保護層１４を形成する（工程Ｅ）。
【００３１】
次に、抵抗パターンを安定な膜にするために真空中または大気中などで２５０℃以上の温度で加熱処理を行う。なお、加熱処理温度は高い方が抵抗層１２の抵抗体パターンが安定するので、この点において好ましいが、抵抗層１２や上面電極層１３の融点以上にするとこれらが溶けてしまうので、融点未満の温度にする必要がある（工程Ｆ）。
【００３２】
次に、抵抗層１２の抵抗値を所定の値に修正するためにＹＡＧレーザ等のトリミングにより、抵抗値修正を行う（工程Ｇ）。
【００３３】
次に、抵抗値修正を行った抵抗層１２を保護するために、エポキシ樹脂等からなる樹脂ペーストをスクリーン印刷した後、基板１１上に強固に密着させるために、ベルト式連続硬化炉によって約２００℃で、約３０分熱硬化して、樹脂系の保護層１５を形成する（工程Ｈ）。
【００３４】
次に、基板１１の裏面から側面にかけて上面電極層１３と電気的に接続されるように、スパッタリング法等により、ＮｉＣｒ系金属からなる端面電極層１６を形成する（工程Ｉ）。
【００３５】
最後に、はんだ付け時の電極食われを防止するため、上面電極層１３、端面電極層１６の表面にニッケルめっきを施した後、はんだめっきまたはすずめっきを施すことにより、ニッケルめっき層、はんだめっき層またはすずめっき層１８を順次形成する（工程Ｊ）。
【００３６】
これらの製造工程により、本発明の実施の形態１における抵抗器は製造される。
【００３７】
以上のように構成、かつ製造された抵抗器について、次にその特性等を説明する。
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態１における抵抗器と従来の抵抗器について、高温負荷寿命試験（７０℃、１０００時間、定格電圧を１．５時間ＯＮ−０．５時間ＯＦＦするサイクルで印加）をした結果を示した図である。
【００３９】
図３において、横軸は試験時間、縦軸は抵抗値変化率であり、図３中の白抜きの点は本発明の実施の形態１における抵抗器、黒で塗りつぶした点は従来の抵抗器を示している。また、各点において、縦方向に引いている直線は、試験した抵抗値のばらつきを示している。
【００４０】
この図３から明らかなように、本発明の実施の形態１における抵抗器は従来の抵抗器と比較して、電圧負荷時の抵抗値変動を小さくすることができるとともに、ばらつきも小さくすることができた。
【００４１】
上記した本発明の実施の形態１における抵抗器においては、抵抗層１２を金属酸化物材料であるＣｒＳｉＯにより構成し、かつ前記上面電極層１３をＣｕＮｉ合金により構成しているため、上面電極層１３中のＮｉが抵抗層１２に拡散することになり、これにより、上面電極層１３と抵抗層１２との間には強固な密着層が形成され接触抵抗をより小さくすることができるため、電圧負荷時の抵抗値変動が小さい安定した抵抗器を得ることができるという効果を奏するものである。
【００４２】
なお、上記本発明の実施の形態１においては、上面電極層１３を抵抗層１２の上側に重畳するように構成しているが、上面電極層１３を基板１１の上面に形成し、そしてこの上面電極層１３の上側に抵抗層１２を重畳するように構成しても良いものである。
【００４３】
また、上記本発明の実施の形態１においては、抵抗層１２をＣｒＳｉＯ薄膜からなる金属酸化物材料により構成したものについて説明したが、抵抗層１２をＮｉＣｒ系薄膜やＣｒＳｉ系薄膜等の金属材料で構成した場合でも、上面電極層１３中のＮｉが抵抗層１２に拡散するため、本発明の実施の形態１と同様の効果が得られるものである。
【００４４】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項５に記載の発明について説明する。図４は本発明の実施の形態２における抵抗器の断面図である。本発明の実施の形態２において、上記した本発明の実施の形態１と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
本発明の実施の形態２と上記した本発明の実施の形態１との相違点は、上面電極層１３の形状が違うもので、すなわち、本発明の実施の形態２は、上面電極層１３の厚みを、基板１１の中央部側に近づくにしたがって薄くなるように構成したものである。
【００４６】
このような構成にすれば、上面電極層１３による段差が小さくなるため、保護層１４による上面電極層１３または抵抗層１２の被覆性は向上することになり、これにより、保護層１４からの水分の侵入による抵抗層１２の酸化を防ぐことができるため、圧電負荷時に起こりやすい抵抗層１２の酸化による抵抗値変動や、Ｎａ+，Ｋ+，Ｃｌ-等の腐食性の高いイオンが存在する場合に起こりやすい電解腐食による断線不良モードも抑制することができ、これにより、少なくとも耐熱性、耐湿性または電圧負荷時において、さらに抵抗値変動が小さくなるという効果を奏するものである。
【００４７】
また、本発明の実施の形態２において、上記した本発明の実施の形態１と同様、上面電極層１３におけるＮｉ含有量を、抵抗層１２との接続部付近が他の部分に比べて多くなるように構成すれば、Ｃｕが有する特徴である高伝導性と、Ｎｉが有する特徴である抵抗層１２との接続部（界面）での密着性を両立できるため、配線抵抗がさらに小さくなって電気的に安定した上面電極層１３を得ることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る抵抗器およびその製造方法は、電圧負荷時の抵抗値変動を小さくできるもので、電子機器等に適用して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１における抵抗器の断面図
【図２】同製造方法を示す工程図
【図３】本発明の実施の形態１における抵抗器と従来の抵抗器との高温負荷寿命試験の結果を示す図
【図４】本発明の実施の形態２における抵抗器の断面図
【図５】従来の抵抗器の断面図
【符号の説明】
【００５０】
１１  基板
１２  抵抗層
１３  上面電極層
１４  保護層
【図１】
2005191206.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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