tcr是temperature coefficient of resistance的缩写。
电阻温度系数(temperature coefficient of resistance,简称TCR)表示当温度改变1摄氏度时,电阻值的相对变化,单位为ppm/℃。有负温度系数、正温度系数及在某一特定温度下电阻值会发生突变的临界温度系数。紫铜的电阻温度系数为1/234点5℃。
电阻温度系数是一个与金属的微观结构密切相关的一个参数,在没有任何缺陷的情况下,它具有理论上的最大值。也就是说,电阻温度系数本身的大小在一定程度上表征了金属工艺的性能。
电阻温度系数:
在半导体中,金属互连层(铝或铜)的阻值在常温附近的范围内与它的温度具有线性关系,这也是半导体测试中金属互连线经常被用来作为温度传感器的原因。半导体中用电阻温度系数来表征金属的阻值和它的温度之间的关系。
电阻温度系数表示单位温度改变时,电阻值(电阻率)的相对变化。电阻温度系数并不恒定而是一个随着温度而变化的值。随着温度的增加,电阻温度系数变小。因此,所说的电阻温度系数都是针对特定的温度的。
多数导体的电阻随温度的升高电阻增大,绝缘体的电阻极高,对温度的变化不明显。半导体的电阻对温度变化很敏感,因此常用于热敏电阻的制造,热敏电阻根据材料不同可以是正温度系数,也可以是负温度系数。
用一定的直流电压对被测材料加压时,被测材料上的电流不是瞬时达到稳定值的,而是有一衰减过程。
在加压的同时,流过较大的充电电流,接着是比较长时间缓慢减小的吸收电流,最后达到比较平稳的电导电流。被测电阻值越高,达到平衡的时间则越长。
电阻温度系数
电阻温度系数(temperature coefficient of resistance简称TCR)表示电阻当温度改变1摄氏度时,电阻值的相对变化,单位为ppm/℃。有负温度系数、正温度系数及在某一特定温度下电阻只会发生突变的临界温度系数。紫铜的电阻温度系数为1/234.5℃。
电阻温度系数是一个与金属的微观结构密切相关的一个参数,在没有任何缺陷的情况下,它具有理论上的最大值。也就是说,电阻温度系数本身的大小在一定程度上表征了金属工艺的性能。在新技术工艺的研发过程或在线监测中,我们可以利用电阻温度系数对金属的可靠性进行早期监测与快速评估。
目前的晶片电阻已发展至最小尺寸可达1.0 x 0.5mm,且可以制成2~8颗电阻并排成一颗之排阻(resistor array),不但使电路板面积大幅缩小,且降低了好几倍元件置放时间。电阻的制作方法可分为厚膜制程及薄膜制程,
厚膜制程之流程如下图1所示:在整个厚膜电阻的制程中,厚膜胶(包括电阻胶及导电胶) 材料为关键技术,因为其特性即决定了电阻的特性。电阻胶的组成是选用低温度系数RuO2为主成份再混合玻璃及高份子载体(vehicle)而组成,而导电胶的成份亦类似,只是RuO2改用电阻率极低的Ag为主。
厚膜胶的制程如图2所示:电阻在使用时,由於会消耗功率而产生热,伴随著电阻体本身含有温度上升的现象。因此,电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance,TCR)便成为电阻稳定性最重要的指标之一,电阻温度系数的计算方式如下:TCR愈低,表示电阻随温度变化愈小,阻值愈稳定,厚膜材料的TCR约为200~300 ppm/k之间(铜约为4000 ppm/k)。由於厚膜胶必须含有一定成份的玻璃,因此TCR的控制相当不容易,目前的厚膜电阻的特性己相当固定,不易有明显的改进空间。相对地,薄膜电阻是利用半导体的原理,以物理的气相沈积技术(Physical Vapour Deposition,PVD),包括溅镀(sputtering deposition)、蒸镀(evaporation deposition)等方式,将电阻材料被覆於氧化铝基板上,因此材料所选择变得很有d性,目前常用的NiCr,NiCu,TaN…等材料。由於薄膜制程可获得之材料没有混杂其他如玻璃等杂质,因此TCR可控制在50 ppm/k以下,甚至趋近0 ppm/k。除此之外,由於电阻体可利用黄光微影(lithography)的方式制作不同的线路图案(pattern),且线径的控制非常精确,因此,阻值范围可以做的很广,且在某些阻值范围甚至可做到免除雷射切割修整阻值的步骤。薄膜电阻制程之流程图,如图3所示:利用半导体类似等级的设备来生产薄膜电阻,在成品特性拥有许多厚膜可不及的优点,但因为成本仍高,因此未能广泛应用。目前晶片电阻市埸仍由厚膜电阻占绝大部份。最近由於in-line全自动溅镀设备成本大幅降低,加上微影制程改良,薄膜电阻成本在1~2年内将降低至接近厚膜电阻的水准。
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