산업이 고도로 발전함에 따라 우주항공, 통신 및 전자산업에 쓰이는 전자회로가 점차 기능의 고밀도화, 경량, 단소화, 소형화 그리고 우수한 신뢰성과 안정성을 요구하고 있다. 그 중 많이 사용되고 있는 저항기는 회로내의 잡음 감쇠, 신호의 지연·증폭, PCB(Print Circuit Board)회로 설계의 간소화 등을 위해 정밀도가 높고 고저항화 되어야 한다. 저항기 소자의 저항체를 박막화하여 고정밀·고저항화하는 방법으로는 ...
산업이 고도로 발전함에 따라 우주항공, 통신 및 전자산업에 쓰이는 전자회로가 점차 기능의 고밀도화, 경량, 단소화, 소형화 그리고 우수한 신뢰성과 안정성을 요구하고 있다. 그 중 많이 사용되고 있는 저항기는 회로내의 잡음 감쇠, 신호의 지연·증폭, PCB(Print Circuit Board)회로 설계의 간소화 등을 위해 정밀도가 높고 고저항화 되어야 한다. 저항기 소자의 저항체를 박막화하여 고정밀·고저항화하는 방법으로는 열분해법, 전기도금법, 무전해 도금법, 물리증착법 등이 있다. 이들 방법 중 현재 가장 많이 이용되고 있는 박막제조 방법은 스퍼터링법이다. 스퍼터링법을 이용하여 가장 많이 연구되어 온 저항 재료로는 Cu-Mn, Ni-Cr-Si과 Ni-Cr-Al 등이 있으나, 이들 저항체의 경우에는 고주파 감쇠를 위한 고저항체의 형성이 어렵고, 저항값의 안정성을 나타내는 저항온도계수(Temperature coefficient of resistivity : 이하 TCR)가 ±200 ppm/℃ 이상이므로 정밀한 전자·전기제품의 회로를 제조함에 있어서는 부적합하다. rf magnetron sputtering 법으로 alumina rod 위에 NiCr 박막을 증착하여 고정밀 저항기를 얻고자 하였다. NiCr 합금 박막을 선택한 이유는 저항기의 설계가 용이하고, 주파수 특성이 뛰어나고 잡음면에서 우수하기 때문이다. 본 연구에서는 NiCr 합금 박막의 FE-SEM과 AFM을 통한 미세구조 관찰, XRD를 통한 결정성 관찰, 전기비저항을 측정하고 저항온도계수, 단시간 과부하, 내습부하, 그리고 부하수명 등을 통하여 박막의 전기적 특성에 대해 알아보고자 하였다. RF magnetron sputtering 방법으로 RF 전력, 증착온도를 변화시켜 NiCr 합금박막을 제조하였다. RF 전력이 증가함에 따라 190W까지는 증착속도가 증가하다가 190W이상에서는 다시 감소하였다. 이는 Ni이 강자성체이므로 190W이상에서는 resputtering의 영향과 알루미나 봉간의 마찰과 충돌에 의해 감소한 것으로 사료된다. 증착박막내에 산소의 량이 증가하면 전기비저항은 증가하고 TCR은 부(-)로 이동하였다. 그 이유는 산소가 증착박막내에 NiO나 Cr_(2)O_(3)의 산화물형태로 존재할 것으로 판단된다. 산소가 박막내 산화물을 형성하여 반도성을 가지기 때문에 전기비저항은 증가하고 부(-)의 TCR을 나타내었을 것으로 사료된다. 그리고 STO가 증가하였다. 평균 표면거칠기는 증착온도를 증가시킴에 따라 상온일 때 54nm에서 200℃일 때 27㎚로 감소하였다. 이는 증착온도가 증가함에 따라 알루미나 봉에 증착된 입자들이 재배열을 하였기 때문이다. 증착온도가 증가함에 따라 비저항값은 증착온도가 상온일 때 10μΩcm서 200℃일 때 4.9μΩcm으로 감소하는 형태를 나타내었다. 결과적으로 초정밀 저항 박막을 제조하기 위한 조건을 요약하면 증착조건을 RF 전력이 160W이고, 증착온도가 상온에서 100℃까지 이었을 때, 전기적 특성 중 TCR은 ± 5ppm/℃이내였고, STO가 ±0.2% 이내로 초정밀 저항의 특성을 충족하였다.
산업이 고도로 발전함에 따라 우주항공, 통신 및 전자산업에 쓰이는 전자회로가 점차 기능의 고밀도화, 경량, 단소화, 소형화 그리고 우수한 신뢰성과 안정성을 요구하고 있다. 그 중 많이 사용되고 있는 저항기는 회로내의 잡음 감쇠, 신호의 지연·증폭, PCB(Print Circuit Board)회로 설계의 간소화 등을 위해 정밀도가 높고 고저항화 되어야 한다. 저항기 소자의 저항체를 박막화하여 고정밀·고저항화하는 방법으로는 열분해법, 전기도금법, 무전해 도금법, 물리증착법 등이 있다. 이들 방법 중 현재 가장 많이 이용되고 있는 박막제조 방법은 스퍼터링법이다. 스퍼터링법을 이용하여 가장 많이 연구되어 온 저항 재료로는 Cu-Mn, Ni-Cr-Si과 Ni-Cr-Al 등이 있으나, 이들 저항체의 경우에는 고주파 감쇠를 위한 고저항체의 형성이 어렵고, 저항값의 안정성을 나타내는 저항온도계수(Temperature coefficient of resistivity : 이하 TCR)가 ±200 ppm/℃ 이상이므로 정밀한 전자·전기제품의 회로를 제조함에 있어서는 부적합하다. rf magnetron sputtering 법으로 alumina rod 위에 NiCr 박막을 증착하여 고정밀 저항기를 얻고자 하였다. NiCr 합금 박막을 선택한 이유는 저항기의 설계가 용이하고, 주파수 특성이 뛰어나고 잡음면에서 우수하기 때문이다. 본 연구에서는 NiCr 합금 박막의 FE-SEM과 AFM을 통한 미세구조 관찰, XRD를 통한 결정성 관찰, 전기비저항을 측정하고 저항온도계수, 단시간 과부하, 내습부하, 그리고 부하수명 등을 통하여 박막의 전기적 특성에 대해 알아보고자 하였다. RF magnetron sputtering 방법으로 RF 전력, 증착온도를 변화시켜 NiCr 합금박막을 제조하였다. RF 전력이 증가함에 따라 190W까지는 증착속도가 증가하다가 190W이상에서는 다시 감소하였다. 이는 Ni이 강자성체이므로 190W이상에서는 resputtering의 영향과 알루미나 봉간의 마찰과 충돌에 의해 감소한 것으로 사료된다. 증착박막내에 산소의 량이 증가하면 전기비저항은 증가하고 TCR은 부(-)로 이동하였다. 그 이유는 산소가 증착박막내에 NiO나 Cr_(2)O_(3)의 산화물형태로 존재할 것으로 판단된다. 산소가 박막내 산화물을 형성하여 반도성을 가지기 때문에 전기비저항은 증가하고 부(-)의 TCR을 나타내었을 것으로 사료된다. 그리고 STO가 증가하였다. 평균 표면거칠기는 증착온도를 증가시킴에 따라 상온일 때 54nm에서 200℃일 때 27㎚로 감소하였다. 이는 증착온도가 증가함에 따라 알루미나 봉에 증착된 입자들이 재배열을 하였기 때문이다. 증착온도가 증가함에 따라 비저항값은 증착온도가 상온일 때 10μΩcm서 200℃일 때 4.9μΩcm으로 감소하는 형태를 나타내었다. 결과적으로 초정밀 저항 박막을 제조하기 위한 조건을 요약하면 증착조건을 RF 전력이 160W이고, 증착온도가 상온에서 100℃까지 이었을 때, 전기적 특성 중 TCR은 ± 5ppm/℃이내였고, STO가 ±0.2% 이내로 초정밀 저항의 특성을 충족하였다.
Recently Cu-Mn, Ni-Cr-Si and Ni-Cr-Al thin films have been studied resistor materials. But this resistor materials are unstable, TCR(Temperature coefficient of resistivity) is over ±200 ppm/℃. Sputtered NiCr alloy thin films are regards as the most useful resistor thin film material. This films are ...
Recently Cu-Mn, Ni-Cr-Si and Ni-Cr-Al thin films have been studied resistor materials. But this resistor materials are unstable, TCR(Temperature coefficient of resistivity) is over ±200 ppm/℃. Sputtered NiCr alloy thin films are regards as the most useful resistor thin film material. This films are applied as the thin-film strain gauge and thin film resistor. In this study, the electrical properties of NiCr alloy thin films prepared by rf magnetron sputtering were investigated. The deposition parameters including substrate temperature and RF power were varied during film deposition. Precision resistors were prepared by controlling the concentration of Ni and Cr deposited on cylindrical alumina substrates (diameter: 1.7mm, length: 5.5㎜). Deposited films were analyzed with FE-SEM, AES, and AFM. As the amount of Cr in the film increases, the TCR was shifted to negative direction. The character of each sample has been compared and analyzed through the TCR, STO(Short-Time Over load), PCT(Pressure Cooker Test) and Load Life Test. The resistance of NiCr alloy thin films was decreased with increasing the RF power and substrate temperature. Super precision resistor with TCR of ±5ppm/℃ and STO of ±0.2% was manufactured by deposition conditions when the RF power was 160W through 190W and the substrate temperature R.T. through 100℃.
Recently Cu-Mn, Ni-Cr-Si and Ni-Cr-Al thin films have been studied resistor materials. But this resistor materials are unstable, TCR(Temperature coefficient of resistivity) is over ±200 ppm/℃. Sputtered NiCr alloy thin films are regards as the most useful resistor thin film material. This films are applied as the thin-film strain gauge and thin film resistor. In this study, the electrical properties of NiCr alloy thin films prepared by rf magnetron sputtering were investigated. The deposition parameters including substrate temperature and RF power were varied during film deposition. Precision resistors were prepared by controlling the concentration of Ni and Cr deposited on cylindrical alumina substrates (diameter: 1.7mm, length: 5.5㎜). Deposited films were analyzed with FE-SEM, AES, and AFM. As the amount of Cr in the film increases, the TCR was shifted to negative direction. The character of each sample has been compared and analyzed through the TCR, STO(Short-Time Over load), PCT(Pressure Cooker Test) and Load Life Test. The resistance of NiCr alloy thin films was decreased with increasing the RF power and substrate temperature. Super precision resistor with TCR of ±5ppm/℃ and STO of ±0.2% was manufactured by deposition conditions when the RF power was 160W through 190W and the substrate temperature R.T. through 100℃.
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