Further improvement of Pb/Cd-free CaRuO3 thick-film resistors

• Autorzy: Stadler A. W. , Zawiślak Z. , Kolek A. , Kiełbasiński K. , Jakubowska M.

Warianty tytułu

PL

Ulepszone bezołowiowe rezystory grubowarstwowe na bazie CaRuO3

• Konferencja: Electron Technology Conference ELTE 2010. 10 ; International Microelectronics and Packing IMAPS-CPMT. 34 ; 22-25.09.2010 ; Wrocław, Poland
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

New generation of Pb/Cd-free CaRuO₃ -based resistive paste has been used for preparation thick-film resistors (TFRs) with contacts made of various conductive pastes. Sample Pb/Cd-free TFRs with sheet resistance -2.6 kΩ have been examined in terms of noise and resistance measurements in temperature range 77...300K. Low-frequency noise has been identified to be resistance noise with two components: (i) 1/f noise and (ii) Lorentzians resulting from thermally activated noise sources (TANSs). Low frequency noise spectroscopy has been applied to obtain noise maps for different sectors of TFRs. These maps have been then used to detect TANSs and calculate their activation energy which occurred to be in the range 0.08...0.6 eV. Integral measure of noise has been mtroduced to extract noise components originated from bulk resistive material (C_bulk) and from resistive-to-conductive films interface (C_int). Next, parameters C_bulk and C_int have been used for noise properties comparison of different resistive materials and for evaluation of interface quality for different contacts. Results may be helpful in preparation/selection compatible pastes for thick-film technology in order to obtain reliable and low-noise Pb/Cd-free TFRs.

PL

W pracy przedstawiono badania właściwości elektrycznych bezołowiowych rezystorów grubowarstwowych wykonanych z pasty rezystywnej nowej generacji na bazie CaRuO₃. Testowe rezystory, o rezystancji powierzchniowej -2,6 kΩ zostały poddane badaniu rezystancji i szumu w funkcji temperatury w zakresie 77.. 300K. Stwierdzono, że rezystancyjny szum niskoczętotliwościowy składa się z dwóch składników: (a) szumu 1/f i (b) szumu lorencjanowskiego pochodzącego od termicznie aktywowanych źródeł szumu (TAZS). Zastosowano niskoczęstotliwościową spektroskopię szumową do wyznaczenia map szumu dla różnych obszarów (sektorów) rezystora. Mapy pozwoliły wykryć TAZS i obliczyć ich energie aktywacji, które mieszczą się w przedziale 0.08...0.6 eV. Ponieważ mapy szumu są specyficzne dla rezystora, więc wprowadzono całkową miarę szumu a jej liniowa zależność od rozmiaru sektora rezystora była podstawą wydzielenia szumu warstwy (C_bulk) i szumu kontaktów (C_int). Parametry C_bulk i C_int posłużyły do oceny porównawczej właściwości szumowych badanych warstw oraz do oceny jakości interfejsu warstwa rezystywna/przewodząca dla różnych kontaktów. Wyniki badań mogą być pomocne przy opracowywaniu systemu kompatybilnych materiałów bezołowiowych dla technologii grubowarstwowej i jego optymalizacji w celu uzyskania materiałów do produkcji stabilnych rezystorów o małym poziomie szumów.

Słowa kluczowe

EN

thick film resistor; 1/f noise; low-frequency noise; low-frequency noise spectroscopy

PL

rezystor grubowarstwowy; szum niskoczęstotliwościowy; szum 1/f; nisko-częstotliwościowa spektroskopia szumowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 52, nr 3
• Strony: 115--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stadler A. W.

autor

Zawiślak Z.

autor

Kolek A.

autor

Kiełbasiński K.

autor

Jakubowska M.

• Department of Electronics Fundamentals, Rzeszów University of Technology, Rzeszów

Bibliografia

• [1] Morten B., Ruffi G., Sirotti F., Tombesi A., Moro L., Akomolafe T.: Lead-free ruthenium-based thick-film resistors: a study of model systems. Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2, 1991,46-53.
• [2] Jakubowska M.: Thick Film Materials - Achievements and Trends in Development. Proc. of 32nd Int. Conf. of IMAPS - CPMT IEEE Poland, Pułtusk, 2008.
• [3] Prudenziati M., Zanardi F., Morten B., Gualtieri A. F.: Lead-free thick film resistors: an explorative investigation. Journal of Materials Science-Materials in Electronics 13, 2002, 31-7.
• [4] Rane S., Prudenziati M., Morten B., Golonka L., Dziedzic A.: Structural and electrical properties of perovskite ruthenate-based lead-free thick film resistors on alumina and LTCC. Journal of Materials Science: Materials in Electronics 16, 2005, 687-691.
• [5] Maeder T., Jacq C., Grimaldi C., Ryser P.: Lead-free low-firing thick-film resistors based on bismuth glasses and ruthenium oxide. Proc. of 33rd Int. Conf. of IMAPS Poland Chapter (Poland, Gliwice), 2009.
• [6] Stadler A. W., Kolek A., Zawiślak Z., Mleczko K., Jakubowska M., Kiełbasiński K. R., Młożniak A.: Noise properties of Pb/Cd-free thick film resistors. J. Phys. D: Appl. Phys. 43, 2010, 265401.
• [7] Kolek A., Stadler A. W., Ptak P, Zawiślak Z., Mleczko K., Szałański P., Żak D.: Low-frequency 1/f noise of RuO2-glass thick resistive films.J. Appl. Phys. 102, 2007, 103718.
• [8] Kolek A., Stadler A. W., Zawiślak Z., Mleczko K., Dziedzic A.: Noise and switching phenomena in thick-film resistors. J. Phys. D: Appl. Phys. 41, 2008, 025303.
• [9] Mleczko K., Zawiślak Z., Stadler A. W., Kolek A., Dziedzic A, Cichosz J.: Evaluation of conductive-to-resistive layers interaction in thick-film resistors. Microelectronics Reliability 48, 2008, 881-5.
• [10] Vandamme L. K. J.: Criteria of Low-Noise Thick-Film Resistors. ElectroComp. Sci. Technol. 4, 1977, 171-7.
• [11] Wolf M., Muller F., Hemschik H.: Comment on the dependence of R and current noise on grain size in thick film resistors - TFR's. Active and Passsive Elec. Comp. 12, 1985, 59-61.
• [12] Muller F., Wolf M.: Dependence of the Sheet Resistivity and Current Noise Behaviour of the Grain Size and Volume Fraction of Conducting Material in Thick-Film Resistors Experiments. Active and Passive Elec. Comp. 13, 1988, 1-6.