[其他]復合電阻及其制造方法

在審

• 申請號: 88101639
• 申請日: 1988-02-27
• 公開（公告）號: CN88101639A
• 公開（公告）日: 1988-09-21
• 發明（設計）人: 小羅伊·懷爾德烈·查佩爾;戴維·尼爾·杜帕龍;約瑟夫·厄爾·梅多斯
• 申請（專利權）人: 約翰弗蘭克制造公司
• 主分類號: H01C17/00
• 分類號: H01C17/00;H01C7/06
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅才希

本發明涉及使一些電阻中由溫度引起的阻值變化減至最小的方法，更具體地說，涉及一種薄膜電阻，該薄膜電阻具有一個以溫度變化特性材料制成的調整部分，該材料由溫度引起特性的變化比該電阻中的電阻部分由溫度引起特性的變化更大且方向與之相反。

用于電阻中的電阻材料的阻值隨溫度而變是早已眾所周知。這種特性已由“電阻溫度系數（TCR）”來表述，并且以確定每一度溫度變化所產生的真實電阻變化的方法來測量。TCR一般以每攝氏度百萬分率的變化量或ppm/℃來給出。

為了保證用電阻的電子裝置的工作情況的可預測性，并增加這些裝置的精度和可靠性，已做了許多朝著“絕對零”去降低電阻的TCR的嘗試。還沒有實現“絕對零”的方法，現時，當TCR在正或負0.5ppm/℃范圍內時一般就認為是“基本零”。

過去，用代價高昂的工藝過程來制作精密繞線電阻，這種工藝過程包括挑選阻值相等的電阻，并從一大批電阻中有選擇性地去匹配負的和正的TCR（正和負的TCR是制作過程變動所造成的）。雖然初始的TCR值可以得到嚴格控制，但還是會發生長期的阻值漂移，這種漂移對每一電阻來說是獨特的，并造成總阻值隨時間的漂移。此外，由于各別的電阻成大塊狀，永遠不可能有緊密的熱耦合，所以表觀的比例電阻溫度系數（后文將對此作出定義）也隨著溫度梯度的出現而變化。

還有，對薄膜電阻來說，過去典型的途徑是找出低TCR材料。一種這種型式的電阻示于伯格（Burger）等的美國等利4，464，646號中，該電阻是由鉭、氮化鉭或氧氮化鉭（tantalum????oxinitride）所制成，并被描述為有著“基本上”為零的TCR。事實上，這些材料的TCR是在從正至負100ppm/℃的范圍內，其大小離開絕對零、乃至基本零還有許多個數量級。

雖然伯格給出了一種用以控制電阻溫度系數的薄膜電阻，但是其目的在于提供一種與溫度相關的電阻，使之能用作溫度傳感器或其它元件的補償器。因為該專利中事先假定，一些材料能為使用伯格發明的一些用途提供上述的TCR，所以并未教導或提議去制作具有甚至基本上為零TCR的復合電阻。例如，伯格所規定的基本上為零TCR的鉭的實際的TCR為80ppm/℃±10%。

也曾做過其它一些嘗試去控制TCR，如在貝格斯脫（Baxter）的美國專利4，375，056中用控制電阻中材料含量的方法，或如在道費爾特（Dorfield）的美國專利4，079，349中所示用控制電阻構形的方法。然而，使用這些方法后所得的TCR的大小仍然偏離絕對零，乃至基本零有幾個數量級。

進一步的控制方法是操縱電阻材料的工藝過程，即材料的退火溫度，或用其他方法，即在形成電阻過程中去控制材料的加工和在基片上沉積的情況（在薄膜電阻場合）。但是，這種工藝過程的變動是復雜和昂貴的，并且不能預知和重復所希望的結果。因此，任何用這樣加工出來的材料所制成的電阻仍然會有在以后無法校正的各種各樣的溫度方面的缺陷。所以，對電阻已提出長期的要求，即在它組合加工完畢后要有絕對零的TCR或可調整到基本為零的TCR。

當考慮到一組電阻，即所謂電阻陣列，對電阻有著一種長期以來感覺到的要求，即在加工完畢后的電阻陣列中，一個電阻的TCR要可調節到去匹配或補償陣列中其它電阻的TCR。

在某些電阻陣列中，所有電阻的TCR都為絕對零或基本零并不是主要的。更重要的是，當溫度變化時，那些TCR相互跟蹤，或那些電阻隨溫度的變化而平行地變化。這一重要的特性稱之為比例TCR（ratio????TCR），并常以在電阻陣列中各電阻TCR之差來表達。因為它是TCR之差，所以也以ppm/℃來度量。

在現有技術中，存在著一種長期以來感覺到的需要，即把電阻陣列中的比例TCR減至最小，特別是精密裝置，要把比例TCR減小到零或基本零（TCR低于0.5ppm/℃）。

過去，十分高精度電阻通常是被密封起來的，以減小因濕度或其它環境因素引起的TCR值或電阻值的漂移。這種密封使得電阻陣列在組合加工完畢后不可能改變TCR或電阻值。本質上任何值的精細調整都是實際上不可能的。

本發明提供一種制造復合電阻的方法，所述復合電阻能被成形到具有能以目前生產制造儀器測量出的基本為零的TCR。本發明另外提供一種用以制造復合電阻的方法，所述復合電阻能被成形到具有絕對零的TCR。

本發明還提供一種制造復合電阻的方法，所述復合電阻有著在加工完后可以進行調整的TCR。

本發明還進一步提供一種制造復合電阻的方法，所述復合電阻用于電阻陣列，并可被調整以控制所述電阻陣列的比例TCR。