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      薄膜電阻材料、薄膜電阻及其制備方法

      文檔序號(hào):8392614閱讀:894來(lái)源:國(guó)知局
      薄膜電阻材料、薄膜電阻及其制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及電子器件技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種薄膜電阻材料、薄膜電阻及其制備方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]隨著無(wú)線通信、汽車電子及各種消費(fèi)電子產(chǎn)品的高速發(fā)展,對(duì)產(chǎn)品的高性能以及集成小型化提出了更高的要求。其中,平面可嵌入式電阻組件作為埋嵌技術(shù)中的重要部分,國(guó)內(nèi)外已展開大量的研究。
      [0003]平面可嵌入式電阻組件根據(jù)其膜層厚度不同可分為厚度大于10 μ m厚膜產(chǎn)品與厚度小于2μπι薄膜產(chǎn)品。厚膜產(chǎn)品可分為低溫共燒型(LTCC)和有機(jī)厚膜型(PTF),其中低溫共燒型一般為氧化物燒結(jié)型,燒結(jié)溫度高于400°C,以PCB樹脂為支撐體制作電阻時(shí)超過(guò)了 PCB樹脂的分解溫度,從而產(chǎn)生碳化現(xiàn)象;有機(jī)厚膜型(PTF)雖然具備價(jià)格便宜、方阻涵蓋范圍大等優(yōu)點(diǎn),但其制作過(guò)程上存在阻值不精、熱穩(wěn)定性差、容易吸水導(dǎo)致性能變化等缺點(diǎn)而不能廣泛應(yīng)用。而薄膜產(chǎn)品可以分為合金電鍍型和化學(xué)鍍型,具有阻值精度高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于薄膜電阻材料來(lái)說(shuō),保持電阻變化率小的高溫穩(wěn)定性及電阻溫度系數(shù)(TCR)小是電子器件制作及其應(yīng)用的重要課題。電阻在一定溫度范圍內(nèi)趨于穩(wěn)定是使其在航天電子工業(yè)、溫度變化較大的環(huán)境等方面具有十分重要的應(yīng)用前景。
      [0004]現(xiàn)有技術(shù)公開了多種合金電鍍型薄膜電阻,包括美國(guó)Ohmega公司的NiP合金電阻材料;美國(guó)Gould Electronics公司利用磁控派射技術(shù)制備的NiCr電阻材料;Shipley公司利用燃燒化學(xué)氣相沉積法所開發(fā)的“Insite”鉬電阻以及日本古河推出的FR-WS銅箔電阻材料。其中,美國(guó)Ohmega公司是在銅箔上通過(guò)電鍍的方法在銅箔的一側(cè)沉積N1-P電阻材料,然后使用層壓的方法將含有N1-P層電阻材料的銅箔與半固化介質(zhì)基材層壓,獲得單面或雙面埋嵌式電阻材料。其制得的薄膜電阻雖然電阻溫度系數(shù)較低,但其方塊電阻也很低,電阻材料厚度為10nm的薄膜電阻的方阻阻值為100,電阻材料厚度為200nm的薄膜電阻方阻阻值為50。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]有鑒于此,本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種薄膜電阻材料,本發(fā)明提供的薄膜電阻材料具有較低的電阻溫度變化系數(shù)和較高的方塊電阻。
      [0006]本發(fā)明提供了一種薄膜電阻材料,包括:
      [0007]50 ?99.5wt% 的 Ni ;
      [0008]0.5 ?40wt% 的 Cu ;
      [0009]O ?40wt% 的 M,所述M 選自 Al、Zn、T1、V、Mn、Fe、Ta、Mo、Ru、Cr、S1、Pt、C 中的一種或多種。
      [0010]優(yōu)選的,包括54?85wt%的Ni。
      [0011]優(yōu)選的,包括2?35wt%的Cu。
      [0012]優(yōu)選的,包括15?37wt%的M。
      [0013]優(yōu)選的,所述M選自Al、Mn、Fe、Cr、S1、Pt中的一種或多種。
      [0014]本發(fā)明提供了一種薄膜電阻,包括:
      [0015]支撐體;
      [0016]沉積于所述支撐體上的薄膜電阻層,所述薄膜電阻層為由上述技術(shù)方案所述的薄膜電阻材料形成。
      [0017]優(yōu)選的,所述薄膜電阻層的厚度為5nm?5000nm。
      [0018]優(yōu)選的,所述支撐體為導(dǎo)電支撐體或絕緣支撐體。
      [0019]優(yōu)選的,所述絕緣支撐體選自環(huán)氧樹脂或雙馬來(lái)酰亞胺一三嗪樹脂。
      [0020]本發(fā)明還提供了一種薄膜電阻的制備方法,包括:通過(guò)物理氣相沉積,將上述技術(shù)方案所述的薄膜電阻材料沉積于支撐體上,得到薄膜電阻。
      [0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供了一種薄膜電阻材料包括:50?99.5wt%的Ni ;
      0.5 ?40wt% 的 Cu ;0 ?40wt% 的 M,所述 M 選自 Al、Zn、T1、V、Mn、Fe、Ta、Mo、Ru、Cr、S1、Pt、C中的一種或多種。薄膜電阻材料包括溫度穩(wěn)定性高的Cu,降低了薄膜電阻的電阻溫度變化系數(shù),使得薄膜電阻的阻值隨溫度變化的幅度較小。所述薄膜電阻材料中含有Ni,其與CiuCr的合金具有較高的溫度穩(wěn)定性和低的電阻溫度系數(shù)的同時(shí)在相同膜厚的條件下具有較高的方阻阻值。本發(fā)明還添加了一定質(zhì)量的M,所述M選自Al、Zn、T1、V、Mn、Fe、Ta、Mo、Ru、Cr、S1、Pt、C中的一種或多種,從而提高了電阻薄膜的電導(dǎo)率,在相同膜厚的條件下獲得更高的方阻阻值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本發(fā)明所制備的薄膜電阻在膜厚為10nm的條件下方阻阻值為200,在-55°C?125°C的溫度范圍內(nèi),薄膜電阻的電阻溫度系數(shù)為O?±5PPM/°C。
      【附圖說(shuō)明】
      [0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1?11和對(duì)比例I制備得到的薄膜電阻的電阻溫度變化系數(shù)圖;
      [0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例12和對(duì)比例2提供的薄膜電阻的穩(wěn)定性曲線圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0024]本發(fā)明提供了一種薄膜電阻材料,包括:
      [0025]50 ?99.5wt% 的 Ni ;
      [0026]0.5 ?40wt% 的 Cu ;
      [0027]O ?40wt% 的 M,所述M 選自 Al、Zn、T1、V、Mn、Fe、Ta、Mo、Ru、Cr、S1、Pt、C 中的一種或多種。
      [0028]在本發(fā)明中,所述薄膜電阻材料包括50?99.5wt%的Ni,優(yōu)選為54?85wt%的Ni,更優(yōu)選為60?78wt%的Ni ;所述薄膜電阻材料包括0.5?40wt%的Cu,優(yōu)選為2?35wt%的Cu,更優(yōu)選為2.5?30wt%的Cu ;所述薄膜電阻材料包括O?40wt%的M,優(yōu)選為15?38wt%的M ;在一些實(shí)施例中,M可以為Cr、Al、S1、Mn ;在一些實(shí)施例中,M可以為Cr ;在一些實(shí)施例中,M可以為Cr、Al ;在一些實(shí)施例中,M可以為Cr、Si ;在一些實(shí)施例中,M可以為Pt ;在一些實(shí)施例中,M可以為Mo ;在一些實(shí)施例中,M可以為Mo、Al ;在一些實(shí)施例中,M可以為Ta、Si ;在一些實(shí)施例中,M可以為Pt、Zn ;在一些實(shí)施例中,M可以為Pt、V ;在一些實(shí)施例中,M可以為Cr、Fe、Ta、Mo ;在一些實(shí)施例中,M可以為Zn、T1、V ;在一些實(shí)施例中,M可以為Ru、Pt、C ;在一些實(shí)施例中,M可以為Mn、Mo、Si ;在一些實(shí)施例中,M可以為Al、T1、V、Ta、Cr ;在一些實(shí)施例中,M可以為C、Zn、Pt、Mn ;在一些實(shí)施例中,M可以為Al、S1、Zn、Pt、Ta ;在一些實(shí)施例中,M可以為Al、T1、Mo、Fe、Pt、Zn ;在一些實(shí)施例中,M可以為Al、T1、Ta、Cr、Ru、Pt ;在一些實(shí)施例中,M 可以為 Al、T1、V、Cr、Mn、Fe、Pt、Zn、C ;在另一些實(shí)施例中,M 可以為 Al、T1、Ta、Cr、Mn、Ru、Pt、Zn、Si。
      [0029]在本發(fā)明中,所述薄膜電阻材料優(yōu)選通過(guò)混合制成,本發(fā)明對(duì)于所述混合方式并無(wú)限制,本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合方式即可。所述薄膜電阻材料優(yōu)選為均相分散的;所述均相分散優(yōu)選通過(guò)真空熔煉、粉末合金、熱噴涂的加工方法加工而成。
      [0030]本發(fā)明提供的薄膜電阻材料包括溫度穩(wěn)定性高的Cu,降低了薄膜電阻的電阻溫度變化系數(shù),使得薄膜電阻的阻值隨溫度變化的幅度較小。所述薄膜電阻材料中含有Ni,其與Cu的合金N1-Cu具有較高的溫度穩(wěn)定性和低的電阻溫度系數(shù)的同時(shí)在相同膜厚的條件下具有較高的方阻阻值。本發(fā)明還添加了一定質(zhì)量的M,所述M選自Al、Zn、T1、V、Mn、Fe、Ta、Mo、Ru、Cr、S1、Pt、C中的一種或多種。從而提高了電阻薄膜的電導(dǎo)率,在相同膜厚的條件下獲得更高的方阻阻值。
      [0031]本發(fā)明提供了一種薄膜電阻,包括:
      [0032]支撐體;
      [0033]沉積于所述支撐體上的薄膜電阻層,所述薄膜電阻層為由上述技術(shù)方案所述的薄膜電阻材料形成。
      [0034]在本發(fā)明中,所述薄膜電阻包括支撐體,所述支撐體優(yōu)選為導(dǎo)電支撐體或絕緣支撐體,本發(fā)明對(duì)所述導(dǎo)電支撐體并無(wú)限制,本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的導(dǎo)電支撐體即可,優(yōu)選為銅箔;所述絕緣支撐體優(yōu)選為PCB基材、PCB半成品板件,包括但不限于環(huán)氧樹脂、雙馬來(lái)酰亞胺一三嗪樹脂、ABF (Ajimomoto Fine Techn0.公司生產(chǎn))中的一種,優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、雙馬來(lái)酰亞胺一三嗪樹脂中的一種。
      [0035]在本發(fā)明中,所述薄膜電阻包括沉積于所述支撐體上的薄膜電阻層,所述薄膜電阻層由上述薄膜電阻材料形成。所述薄膜電阻層的厚度優(yōu)選為5nm?5000nm,更優(yōu)選為1nm ?4500nm,最優(yōu)選為 10nm ?
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