[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明是关于薄膜电阻器的，特别涉及一种提高Cr-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

富硅(Si)的铬硅(Cr-Si)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Cr-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Cr-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。对于这个问题，常用的解决方法是：在制备Cr-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Cr-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Cr-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。

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、耐高湿性能方面可以与日本的PC系列涂料相媲美，对于双元素Cr-Si高阻膜临界阻值电阻器【249kΩ，精度为±0.5％，电阻温度系数TCR(Temperature Coefficient of Resistance)介于-25～-45ppm/℃】，按国军标GJB1929-94标准进行240h湿热实验后，电阻变化率ΔR/R＝0.3-0.5％，但要想使封装后的这种Cr-Si高阻膜耐高温、耐高湿性能再进一步提高(ΔR/R≤0.1％)，仅从封装涂料方面去研究解决，显得十分困难。

此外，双元素Cr-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。申请人在磁控溅射用Cr-Si高阻靶材以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Cr-Si-Ni高阻膜较Cr-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

本发明的目的，主要针对现有技术的双元素Cr-Si高阻膜耐湿热性能差的缺点，提供一种提高双元素富硅Cr-Si高阻膜自身耐湿热性能的方法，用该方法制备的Cr-Si高阻膜电阻器具有较好的耐高温、耐高湿性能。

本发明通过如下技术方案予以实现。

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3×10^-3Pa，溅射电压为600V，溅射电流为150mA，Ar流量为20sccm，溅射时间2h，然后在500℃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249kΩ，±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nano-SiO2、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。

所述步骤(2)的磁控溅射镀膜机为美国TRC2020磁控溅射镀膜机。

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。