薄膜电阻材料、薄膜电阻及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子器件技术领域，尤其是涉及一种薄膜电阻材料、薄膜电阻及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着无线通信、汽车电子及各种消费电子产品的高速发展，对产品的高性能以及集成小型化提出了更高的要求。其中，平面可嵌入式电阻组件作为埋嵌技术中的重要部分，国内外已展开大量的研究。
[0003]平面可嵌入式电阻组件根据其膜层厚度不同可分为厚度大于10 μ m厚膜产品与厚度小于2μπι薄膜产品。厚膜产品可分为低温共烧型(LTCC)和有机厚膜型(PTF)，其中低温共烧型一般为氧化物烧结型，烧结温度高于400°C，以PCB树脂为支撑体制作电阻时超过了 PCB树脂的分解温度，从而产生碳化现象；有机厚膜型(PTF)虽然具备价格便宜、方阻涵盖范围大等优点，但其制作过程上存在阻值不精、热稳定性差、容易吸水导致性能变化等缺点而不能广泛应用。而薄膜产品可以分为合金电镀型和化学镀型，具有阻值精度高、热稳定性好等优点。对于薄膜电阻材料来说，保持电阻变化率小的高温稳定性及电阻温度系数(TCR)小是电子器件制作及其应用的重要课题。电阻在一定温度范围内趋于稳定是使其在航天电子工业、温度变化较大的环境等方面具有十分重要的应用前景。
[0004]现有技术公开了多种合金电镀型薄膜电阻，包括美国Ohmega公司的NiP合金电阻材料；美国Gould Electronics公司利用磁控派射技术制备的NiCr电阻材料；Shipley公司利用燃烧化学气相沉积法所开发的“Insite”钼电阻以及日本古河推出的FR-WS铜箔电阻材料。其中，美国Ohmega公司是在铜箔上通过电镀的方法在铜箔的一侧沉积N1-P电阻材料，然后使用层压的方法将含有N1-P层电阻材料的铜箔与半固化介质基材层压，获得单面或双面埋嵌式电阻材料。其制得的薄膜电阻虽然电阻温度系数较低，但其方块电阻也很低，电阻材料厚度为10nm的薄膜电阻的方阻阻值为100，电阻材料厚度为200nm的薄膜电阻方阻阻值为50。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种薄膜电阻材料，本发明提供的薄膜电阻材料具有较低的电阻温度变化系数和较高的方块电阻。
[0006]本发明提供了一种薄膜电阻材料，包括:
[0007]50 ?99.5wt% 的 Ni ；
[0008]0.5 ?40wt% 的 Cu ；
[0009]O ?40wt% 的 M，所述M 选自 Al、Zn、T1、V、Mn、Fe、Ta、Mo、Ru、Cr、S1、Pt、C 中的一种或多种。
[0010]优选的，包括54?85wt%的Ni。
[0011]优选的，包括2?35wt%的Cu。
[0012]优选的，包括15?37wt%的M。
[0013]优选的，所述M选自Al、Mn、Fe、Cr、S1、Pt中的一种或多种。
[0014]本发明提供了一种薄膜电阻，包括:
[0015]支撑体；
[0016]沉积于所述支撑体上的薄膜电阻层，所述薄膜电阻层为由上述技术方案所述的薄膜电阻材料形成。
[0017]优选的，所述薄膜电阻层的厚度为5nm?5000nm。
[0018]优选的，所述支撑体为导电支撑体或绝缘支撑体。
[0019]优选的，所述绝缘支撑体选自环氧树脂或双马来酰亚胺一三嗪树脂。
[0020]本发明还提供了一种薄膜电阻的制备方法，包括:通过物理气相沉积，将上述技术方案所述的薄膜电阻材料沉积于支撑体上，得到薄膜电阻。
[0021]与现有技术相比，本发明提供了一种薄膜电阻材料包括:50?99.5wt%的Ni ；
0.5 ?40wt% 的 Cu ；0 ?40wt% 的 M，所述 M 选自 Al、Zn、T1、V、Mn、Fe、Ta、Mo、Ru、Cr、S1、Pt、C中的一种或多种。薄膜电阻材料包括温度稳定性高的Cu，降低了薄膜电阻的电阻温度变化系数，使得薄膜电阻的阻值随温度变化的幅度较小。所述薄膜电阻材料中含有Ni，其与CiuCr的合金具有较高的温度稳定性和低的电阻温度系数的同时在相同膜厚的条件下具有较高的方阻阻值。本发明还添加了一定质量的M，所述M选自Al、Zn、T1、V、Mn、Fe、Ta、Mo、Ru、Cr、S1、Pt、C中的一种或多种，从而提高了电阻薄膜的电导率，在相同膜厚的条件下获得更高的方阻阻值。实验结果表明，本发明所制备的薄膜电阻在膜厚为10nm的条件下方阻阻值为200，在-55°C?125°C的温度范围内，薄膜电阻的电阻温度系数为O?±5PPM/°C。
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例1?11和对比例I制备得到的薄膜电阻的电阻温度变化系数图；
[0023]图2为本发明实施例12和对比例2提供的薄膜电阻的稳定性曲线图。
【具体实施方式】
[0024]本发明提供了一种薄膜电阻材料，包括:
[0025]50 ?99.5wt% 的 Ni ；
[0026]0.5 ?40wt% 的 Cu ；
[0027]O ?40wt% 的 M，所述M 选自 Al、Zn、T1、V、Mn、Fe、Ta、Mo、Ru、Cr、S1、Pt、C 中的一种或多种。
[0028]在本发明中，所述薄膜电阻材料包括50?99.5wt%的Ni，优选为54?85wt%的Ni，更优选为60?78wt%的Ni ;所述薄膜电阻材料包括0.5?40wt%的Cu，优选为2?35wt%的Cu，更优选为2.5?30wt%的Cu ;所述薄膜电阻材料包括O?40wt%的M，优选为15?38wt%的M ;在一些实施例中，M可以为Cr、Al、S1、Mn ;在一些实施例中，M可以为Cr ；在一些实施例中，M可以为Cr、Al ;在一些实施例中，M可以为Cr、Si ;在一些实施例中，M可以为Pt ;在一些实施例中，M可以为Mo ;在一些实施例中，M可以为Mo、Al ;在一些实施例中，M可以为Ta、Si ;在一些实施例中，M可以为Pt、Zn ;在一些实施例中，M可以为Pt、V ;在一些实施例中，M可以为Cr、Fe、Ta、Mo ;在一些实施例中，M可以为Zn、T1、V ;在一些实施例中，M可以为Ru、Pt、C ;在一些实施例中，M可以为Mn、Mo、Si ;在一些实施例中，M可以为Al、T1、V、Ta、Cr ;在一些实施例中，M可以为C、Zn、Pt、Mn ;在一些实施例中，M可以为Al、S1、Zn、Pt、Ta ;在一些实施例中，M可以为Al、T1、Mo、Fe、Pt、Zn ;在一些实施例中，M可以为Al、T1、Ta、Cr、Ru、Pt ;在一些实施例中，M 可以为 Al、T1、V、Cr、Mn、Fe、Pt、Zn、C ;在另一些实施例中，M 可以为 Al、T1、Ta、Cr、Mn、Ru、Pt、Zn、Si。
[0029]在本发明中，所述薄膜电阻材料优选通过混合制成，本发明对于所述混合方式并无限制，本领域技术人员熟知的混合方式即可。所述薄膜电阻材料优选为均相分散的；所述均相分散优选通过真空熔炼、粉末合金、热喷涂的加工方法加工而成。
[0030]本发明提供的薄膜电阻材料包括温度稳定性高的Cu，降低了薄膜电阻的电阻温度变化系数，使得薄膜电阻的阻值随温度变化的幅度较小。所述薄膜电阻材料中含有Ni，其与Cu的合金N1-Cu具有较高的温度稳定性和低的电阻温度系数的同时在相同膜厚的条件下具有较高的方阻阻值。本发明还添加了一定质量的M，所述M选自Al、Zn、T1、V、Mn、Fe、Ta、Mo、Ru、Cr、S1、Pt、C中的一种或多种。从而提高了电阻薄膜的电导率，在相同膜厚的条件下获得更高的方阻阻值。
[0031]本发明提供了一种薄膜电阻，包括:
[0032]支撑体；
[0033]沉积于所述支撑体上的薄膜电阻层，所述薄膜电阻层为由上述技术方案所述的薄膜电阻材料形成。
[0034]在本发明中，所述薄膜电阻包括支撑体，所述支撑体优选为导电支撑体或绝缘支撑体，本发明对所述导电支撑体并无限制，本领域技术人员熟知的导电支撑体即可，优选为铜箔；所述绝缘支撑体优选为PCB基材、PCB半成品板件，包括但不限于环氧树脂、双马来酰亚胺一三嗪树脂、ABF (Ajimomoto Fine Techn0.公司生产)中的一种,优选为环氧树脂、双马来酰亚胺一三嗪树脂中的一种。
[0035]在本发明中，所述薄膜电阻包括沉积于所述支撑体上的薄膜电阻层，所述薄膜电阻层由上述薄膜电阻材料形成。所述薄膜电阻层的厚度优选为5nm?5000nm，更优选为1nm ?4500nm,最优选为 10nm ?