[发明专利]一种薄膜电阻、溅射靶材、带电阻金属箔及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电阻，尤其涉及一种薄膜电阻、溅射靶材、带电阻金属箔及制备方法。

背景技术

薄膜电阻是指采用真空蒸镀、直流或交流溅射、化学沉积等方法制成的厚度一般在0.5～11μm的膜式电阻。薄膜电阻多用于形成印刷电路板中的嵌入式电阻。

现有的薄膜电阻，主要有以下几类：1、电阻原材料为含有镍和磷的合金，通过电镀法获得薄膜形态；2、电阻原材料为含有镍、铬的合金，通过磁控溅射获得薄膜形态；3、电阻原材料为含有镍、铬、铝、硅的合金，或还含有少量的稀土元素，通过磁控溅射获得薄膜形态；4、多层电阻材料，其中各层材料为钽、氮化钽、鈦、氮化钛、钨、氮化钨中的一种或多种。

上述现有的薄膜电阻都包含有镍、钽或稀土等贵金属，某些薄膜电阻甚至还包含有铬等毒重金属材料使得现有的薄膜电阻成本较高且对环境不友好。另外，镍、钽、铬等金属都属于比较耐腐蚀的金属，在进行图形蚀刻加工时会有一定难度。由于上述选材的限制使得现有的薄膜电阻的电阻率覆盖范围有限，特别是不容易获得较大阻值的电阻。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提出一种成本低廉，且可以覆盖较宽的电阻率范围的薄膜电阻。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种薄膜电阻，含有50％～96％(重量)的Fe，2％～30％(重量)的Al，2％～20％(重量)的N。

进一步地，所述薄膜电阻含有65％(重量)的Fe，20％(重量)的Al，15％(重量)的N。

进一步地，所述薄膜电阻厚度为0.05μm至5μm。

本发明还提供一种带电阻金属箔，包含金属箔和附于金属箔上的如上所述的薄膜电阻。

本发明还提供一种溅射靶材，所述溅射靶材上含有50％～96％(重量)的Fe，2％～30％(重量)的Al。

进一步地，所述溅射靶材含有65％(重量)的Fe，20％(重量)的Al。

本发明还提供一种制造薄膜电阻的方法，包括步骤：

S1：制备溅射靶材，所述溅射靶材上含有50％～96％(重量)的Fe，2％～30％(重量)的Al；

S2：将薄膜电阻所需附着的基材放入镀膜腔内，而后对镀膜腔抽真空使得镀膜腔的气压低于3乘10^-3帕；

S3：向镀膜腔内充入氩气和氮气的混合气体使得镀膜腔内的气压稳定在0.1～3.0帕；

S4：沉积薄膜，使得薄膜电阻的厚度在0.05-5μm范围内。

进一步地，步骤S3中氩气与氮气的体积比值为1.5～25。

进一步地，步骤S4中，通过控制沉积时间和沉积功率来控制薄膜电阻的厚度。

进一步地，所述基材为玻璃、陶瓷、塑料、金属或高分子材料。

本发明采用Fe、Al、N作为薄膜电阻的原材料，并通过控制三种元素的重量使得制得的薄膜电阻的电阻率覆盖范围广。相对于现有技术，本发明的薄膜电阻材料成本更低、对环境影响更小。

附图说明

图1为制造薄膜电阻的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种薄膜电阻，含有50％～96％(重量)的铁(Fe)，2％～30％(重量)的铝(Al)，2％～20％(重量)的氮(N)。优选地，薄膜电阻含有65％(重量)的Fe，20％(重量)的Al，15％(重量)的N。

由于Al与N的化学反应活性高于Fe与N的化学反应活性，因此电阻材料中的Fe元素大部分为金属性原子，而部分Al则与N形成共价键。在微观图像里，Fe原子聚集在一起形成许多Fe原子簇，Al与N形成的化合物则包裹在Fe原子簇周围。在电阻材料通电时，电子主要通过Fe原子、Fe原子簇和少量没有形成共价键的Al原子进行传导，而位于导电的Fe、Al原子之间的Al-N化合物在电子传输通道上形成能垒，妨碍电子通过，从而降低整个材料的导电性。通过调节Fe、铝金属原子与Al-N化合物的相对含量，可以实现在较大范围内调节电阻材料的电阻率。相对于现有技术，本发明的薄膜电阻材料成本更低、对环境影响更小。

本发明还提供一种带电阻金属箔，包含金属箔和附于金属箔上的如上文所述的薄膜电阻。薄膜电阻厚度为0.05～5μm，铜箔厚度为5～70μm。

本发明还提供一种溅射靶材，溅射靶材上含有50％～96％(重量)的Fe，2％～30％(重量)的Al。优选地，溅射靶材上含有65％(重量)的Fe，20％(重量)的Al。