基于电催化性能提高Cr-Si高阻膜电阻器耐湿热性能的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于电催化性能提高Cr-Si高阻膜电阻器耐湿热性能的方法，首先以Cr粉、Si粉、Ni粉、Mo粉和W粉为原料，通过粉末冶金法制备Cr-Si基靶材，在中频真空冶炼炉中分别炼制Cr-Si-Ni靶材、Cr-Si-Ni-Mo靶材和Cr-Si-Ni-W靶材；再将靶材于磁控溅射镀膜机上制备电阻器高阻膜，并将高阻膜调至阻值为249kΩ，±0.5％；再以纳米二氧化硅增强型酚醛-环氧树脂复合涂料进行封装。本发明在高温、高湿条件下的电阻变化率为0.03％～0.16％。
【专利说明】基于电催化性能提高Cr-Si高阻膜电阻器耐湿热性能的方 法
【技术领域】
[0001] 本发明是关于薄膜电阻器的，特别设及一种提高化-Si高阻膜电阻器自身耐高 温、耐高湿性能材料的制备方法。
【背景技术】
[000引富娃仪）的铭娃（Cr-SU阻值膜具有电阻率高、热稳定性好和长期工作性能稳定 等优点，在混合集成电路和薄膜器件（尤其是小尺寸薄膜片式电阻器）等方面有着广泛的 应用。但是，当含有化-Si高阻膜的集成电路和薄膜器件工作于高温和高湿的严酷环境中， 常由于&-Si高阻膜电化学腐蚀失效而影响整机产品的可靠性和使用寿命。对于该个问 题，常用的解决方法是：在制备化-Si高阻膜后，用具有耐湿热性能的有机涂料封装起来， 使其与外界潮湿环境隔绝，达到保护化-Si高阻膜的目的，从而提高整机系统的可靠性和 使用寿命。有机涂层虽然在一定程度上能提高化-Si高阻膜的耐湿热性能，但仍满足不了 高可靠性整机系统的要求。
[0003] 申请人:在耐高温、耐高湿涂料方面已进行了大量的研究，取得了一些成果。所 研制的有机封装涂料虽然在耐高温、耐高湿性能方面可W与日本的PC系列涂料相媳 美，对于双元素化-Si高阻膜临界阻值电阻器【249kQ，精度为±0.5%，电阻温度系 数 TCR(Temperature Coefficient of Resistance)介于-25 ?-45ppm/°C】，按国军标 GJB1929-94标准进行24化湿热实验后，电阻变化率AR/R = 0. 3-0. 5%，但要想使封装后 的该种&-Si高阻膜耐高温、耐高湿性能再进一步提高（A R/R《0. 1 % )，仅从封装涂料方 面去研究解决，显得十分困难。
[0004] 此外，双元素&-Si高阻膜除耐湿热性能差外，其电阻温度系数TCR还较大，导致 热稳定性较差，进而影响器件及整机系统的稳定性和可靠性。 申请人:在磁控瓣射用化-Si 高阻祀材W及降低所制备高阻薄膜TCR方面进行大量研究的同时，发现了一个意外现象： 在相同的湿热实验条件下，含有少量Ni的化-Si-Ni高阻膜较化-Si高阻膜具有较好的耐 湿热性能。通过进一步实验研究后，产生了本发明的技术方案。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的，主要针对现有技术的双元素化-Si高阻膜耐湿热性能差的缺点， 提供一种提高双元素富娃化-Si高阻膜自身耐湿热性能的方法，用该方法制备的化-Si高 阻膜电阻器具有较好的耐高温、耐高湿性能。
[0006] 本发明通过如下技术方案予W实现。
[0007] 一种基于电催化性能提高&-Si高阻膜电阻器耐湿热性能的方法，采用对水具有 电催化性能的金属镶Ni及其合金镶钢Ni-Mo和镶鹤Ni-w对化-Si高阻膜进行改进，步骤 如下：
[000引 （1) W化粉、Si粉、Ni粉、Mo粉和W粉为原料，通过粉末冶金法制备化-Si基祀 材，在中频真空冶炼炉上分别炼制瓣射阻值膜用的化-Si-Ni祀材、化-Si-Ni-Mo祀材和 Cr-Si-Ni-W 祀材；
[0009] 上述祀材的构成元素及其重量百分比含量分别为：
[0010] Cr-Si-Ni 祀材；Cr 40%，S巧5%，W5% ;
[0011] 化-51-化-]?〇祀材；化40%，5巧5%，化3%，]\1〇2%;
[001 引 Cr-Si-Ni-W 祀材；Cr 40%，S巧5%，Ni3%，W2% ;
[0013] (2)将步骤（1)制备的祀材于磁控瓣射锻膜机上制备化-Si-Ni、化-Si-Ni-Mo和 &-Si-Ni-W电阻器高阻膜，本底真空为3 X 1〇-申3,瓣射电压为600V，瓣射电流为150mA，Ar 流量为20sccm，瓣射时间化，然后在500°C下馬中退火化；并将制备的化-Si基电阻器高 阻膜调至阻值为249kQ，±0. 5% ;
[0014] (3)对制备的&-Si基高阻膜电阻器，采用纳米二氧化娃增强型酪醒-环氧树脂复 合涂料进行封装；该复合涂料的nan〇-Si02、EP和PF质量比为3:43:100 ;
[0015] (4)按国军标GJB1929-94标准对封装后的化-Si基高阻膜电阻器进行24化湿热 实验。
[0016] 所述步骤（2)的磁控瓣射锻膜机为美国TRC2020磁控瓣射锻膜机。
[0017] 所述对水具有电催化性能的金属及其合金也可W是贵金属销Pt和钮Pd及其与金 属Ni、W、Mo的合金。
[00化]本发明提供的富娃化-Si基高阻膜电阻器（Cr-Si-Ni、化-Si-Ni-Mo和 &-Si-Ni-W)较之现有技术，在相同的湿热实验条件下的阻值变化较小，其电阻变化率介于 0. 03%?0. 16%，低于现有技术的化-Si膜电阻器的电阻变化率化22%?0. 48% )，证明 了采用Ni及其合金改性的&-Si高阻膜电阻器具有更好的耐高温、耐高湿性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明具体实施例的化-Si基高阻膜电阻器的湿热性能测试图。
【具体实施方式】
[0020] 本发明提供的一种基于电催化性能提高&-Si高阻膜电阻器耐湿热性能的方法， 是采用对水具有电催化性能的金属或合金，在不显著影响富娃化-Si高阻膜阻值的情况 下，改变其在湿热环境中的失效机理，由水对化-Si高阻膜的电化学腐蚀变化为具有电催 化性能的化-Si基高阻膜对水的电催化分解，从而消除少量水对具有电催化性能化-Si基 高阻膜的影响，实现&-Si高阻膜本身具有耐湿热性能。
[0021] 具体实施例通过具有对水电催化性能的非贵金属镶（Ni)及其合金镶钢（Ni-Mo) 和镶鹤（Ni-W)对富娃化-Si高阻膜进行改进，提高其自身耐湿热性能。Ni及其合金对 化-Si高阻膜的改性，首先通过粉末冶金法制备化-Si基祀材，采用瓣射法来实现。
[0022] 由于金属Ni、Mo和W等具有较好的导电性（电阻率分别为6.84U Q ? cm， 5. 2 y Q ? cm和5. 48 y Q ? cm)，过多的金属会显著改变富娃&-Si高阻膜阻值；此外Ni、 Mo和W等是高烙点金属（烙点分别为1453°C，2610°C和3380°C)，由于真空冶炼炉温度的限 审IJ，过多的高烙点金属在冶金学上将难W实现化-Si基祀材的制备。基于上述因素的考虑， 结合各元素的相图，本申请具体实施例的&-Si基高阻祀材构成元素及含量如表1所示。
[002引 表 1 (wt. % )
[0024]
【权利要求】
1. 一种基于电催化性能提高Cr-Si高阻膜电阻器耐湿热性能的方法，采用对水具有电 催化性能的金属镍Ni及其合金镍钼Ni-Mo和镍钨Ni-W对Cr-Si高阻膜进行改进，步骤如 下： (1) 以Cr粉、Si粉、Ni粉、Mo粉和W粉为原料，通过粉末冶金法制备Cr-Si基靶材，在中 频真空冶炼炉上分别炼制溅射阻值膜用的Cr-Si-Ni靶材、Cr-Si-Ni-Mo靶材和Cr-Si-Ni-W 靶材； 上述靶材的构成元素及其重量百分比含量分别为： Cr-Si-Ni 靶材：Cr 40%，Si55%，Ni5% ; Cr-Si-Ni-Mo 靶材：Cr 40%，Si55%，Ni3%，Mo2% ; Cr-Si-Ni-W 靶材：Cr 40%，Si55%，Ni3%，W2% ; (2) 将步骤（1)制备的靶材于磁控溅射镀膜机上制备Cr-Si-Ni、Cr-Si-Ni-Mo和 Cr-Si-Ni-W电阻器高阻膜，本底真空为3 X l(T3Pa，溅射电压为600V，溅射电流为150mA，Ar 流量为2〇SCCm，溅射时间2h，然后在500°0下N2中退火2h ;并将制备的Cr-Si基电阻器高 阻膜调至阻值为249kD，±0. 5% ; (3) 对制备的Cr-Si基高阻膜电阻器，采用纳米二氧化硅增强型酚醛-环氧树脂复合涂 料进行封装；该复合涂料的nan〇-Si02、EP和PF质量比为3:43:100 ; (4) 按国军标GJB1929-94标准对封装后的Cr-Si基高阻膜电阻器进行240h湿热实验。
2. 根据权利要求1所述的基于电催化性能提高Cr-Si高阻膜电阻器耐湿热性能的方 法，其特征在于，所述步骤（2)的磁控溅射镀膜机为美国TRC2020磁控溅射镀膜机。
3. 根据权利要求1所述的基于电催化性能提高Cr-Si高阻膜电阻器耐湿热性能的方 法，其特征在于，所述对水具有电催化性能的金属及其合金也可以是贵金属铂Pt和钯Pd及 其与金属Ni、W、Mo的合金。
【文档编号】C23C14/06GK104485190SQ201410699102
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】王秀宇, 李晨光, 马金鑫, 马小品, 张 浩, 程强, 张平 申请人:天津大学