DD219618A1 - Schichtwiderstand, insbesondere fuer mikrowellenbauteile, und verfahren zu seinem abgleich - Google Patents

Abstract

Schichtwiderstand, hergestellt in Dickschichttechnik, vorzugsweise zur Anwendung in Mikrowellenbauteilen, z. B. Daempfungsgliedern, und Verfahren zu seinem hoechstfrequenztechnisch guenstigen Abgleich. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, fuer in Mikrowellenbauteilen eingesetzte Schichtwiderstaende in Dickschichttechnik hoechstfrequenztechnisch guenstige Ausfuehrung und Abgleich zu finden. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die an sich bekannten nebeneinander liegenden, voneinander isolierten und damit elektrisch parallelgeschalteten Teilwiderstaende des Schichtwiderstandes so ausgebildet sind, dass ihr Widerstandswert symmetrisch vom Rand des Schichtwiderstandes aus zu dessen Mitte hin zunimmt. Diese Zunahme kann erreicht werden, indem entweder bei konstanten geometrischen Abmessungen der Teilwiderstaende der benutzte Flaechenwiderstandswert ansteigt oder bei konstantem Flaechenwiderstandswert die Breite der Teilwiderstaende verringert und/oder deren Laenge vergroessert wird. Der Abgleich des Schichtwiderstandes beginnt in seiner Mitte und betrifft nur die zentral gelegenen Teilwiderstaende, veraendert also keine der hoechstfrequenztechnisch kritischen Konturpunkte des Schichtwiderstandes. Fig. 2

Description

Titel der Erfindung

Schichtwiderstand, insbesondere für Mikrowelienbauteile, und Verfahren zu seinem Abgleich'

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Schichtwiderstand, insbesondere für Mikrowelienbauteile, der in Dickschichttechnik auf einem dielektrischen Substrat ausgeführt ist, und ein Verfahren zu seinem Abgleich. „ '

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Mikrowellenbauteile, insbesondere Dämpfungseinrichtungen, verschiedener Ausführungen, enthalten oft in Dickschichttechnik / auf dielektrischem Substrat ausgeführte Schichtwiderstände.

Der spezielle Anwendungsfall für Mikrowelienbauteile erfordert für einen solchen Schichtwiderstand definierte geometrische Abmessungen, die gleichzeitig einen wichtigen Parameter bei der Berechnung der Mikrowelleneigenschaften des Mikrowellenbauteils darstellen. Darüber hinaus wird für den Widerstands-, wert dieser Schichtwiderstände ein bestimmter Sollwert gefordert, der sich in Abhängigkeit von der Frequenz möglichst wenig verändern soll.

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Das in der Praxis übliche technologische Verfahren zur Herstellung von Dickschichtwiderständen liefert einen Widerstandswert', der stark" vom- geforderten Sollwert abweichen kann, so daß zur Einstellung dieses Sollwertes unbedingt ein Abgleich erfolgen muß. Dieser Abgleich kann auf bekannte Weise. nach verschiedenen technologischen Verfahren erfolgen, z. B. durch Abtragen der Widerstandsschicht mittels Sandstrahl, Laser oder elektroerosive bzw. chemische Verfahren.

Zur Erreichung günstiger elektrischer Parameter wird bei Anwendung der Dickschichttechnik zur Herstellung derartiger Schichtwiderstände auf bekannte Weise eine für den Einsatzfrequenzbereich geeignete, geometrische Kontur ausgewählt, dabei ist zusätzlich auf Einhaltung'eines bestimmten elektrisch vorteilhaften Verhältnisses zwischen Längen- und Breitenabmessung des Schichtwiderstandes sowie auf Auswahl von r für den Einsatzfrequenzbereich geeigneten Pasten zu achten.

Nachteilig an dem erforderlichen Auswahlverfahren zur 3e-Stimmung der geometrischen Kontur ist, daß nur bedingt ein guter Kompromiß zwischen elektrisch optimaler Kontur, vorteilhaftem Längen/Breiten-Verhältnis und für den geforderten Widerstandswert im betrachteten Frequenzbereich geeigneten Dickschichtpasten zu finden ist.

Bekannt ist ein Schichtwiderstand und ein Verfahren zu seinem Abgleich, wobei vorzugsweise zur Verbesserung der Verteilung der Stromdichte über die Widerstandsschicht und.damit gute Belastungsaufteilung und zur Verbesserung der Ab-

.'. '' ·' . * ·. gleichcharakteristik die Widerstandsschicht zwischen den beiden Stromzuführungselektroden in mehrere gegeneinander isolierte und damit, parallelgeschaltete Widerstandsstreifen aufgeteilt ist. Diese Widerstandsstreifen können in Länge und/oder Breite unterschiedlich groß sein, insbesondere

derart, daß die Größen der Einzelwiderstände quer zur Verbindungslinie der Strorazuführungselektroden von einer Seite zur anderen zunehmen. Der Abgleich erfolgt nach bekannten Methoden durch Abtragen eines Teiles der Widerstandsschicht bis in das Substratniateriai hinein, beginnend mit dem kleinsten für den Abgleich vorgesehenen Einzelwiderstand von der Außenkante zur Mitte hin. Damit bringt die Durchtrennung des ersten Widerstandsstreifens die größte Änderung und die Durchtrennung - weiterer Widerstandsstreifen eine stetige Abnahme der Änderung des elektrischen Widerstandswertes des Schichtwiderstandes, woraus sich eine hohe Abgleichgenauigkeit ergibt.

Der Nachteil dieser bekannten Ausführung besteht darin, daß auf Grund der Gestaltung des Schichtwiderstandes der Abgleich auf den Widerstandssollwert von der Seite her durch teilweises oder gänzliches Durchtrennen eines oder mehrerer Abschnitte des aufgeteilten Schichtwiderstandes erfolgt. Durch dieses Ab- gleichverfahren wird also immer die äußere geometrische Kontur des Schichtwiderstandes, die bei in Dickschichttechnik her- gestellten Widerständen zusammen mit der gewählten Dickschichtpaste für die erreichbare obere Einsatzfrequenz solcher VViderstände in erster Linie verantwortlich ist, erheblich be-. . einflußt. Außerdem ist bei dem beschriebenen Ab'gleichverfahren nachteilig, daß durch den Beginn des Abgleiche am kleinsten, also am niederohmigsten Einzelwiderstand eine zum Teil erhebliche Umverteilung des Stromflusses bezüglich der einzelnen Widerstandsstreifen hervorgerufen wird. Daraus ergibt sich eine Verringerung der Belastbarkeit des Gesamtwiderstandes und die Möglichkeit der Überlastung einzelner Widerstandsstreifen.·

- Bekannt ,ist weiterhin ein in Schichtschaltungstechnik realisierter, abgleichbarer elektrischer Widerstand, wobei zur Verbesserung der Belastungsverteilung, der Exaktheit des Abgleichs auf den Sollwert und zur Beibehaltung des Hochfre- -quenz-Reflexionsverhaltens die Widerstandsschicht zwischen den

Änschlußelektroden in zwei nebeneinander angeordnete, also , elektrisch parallelgeschaltete, flächenhaft unterschiedlich ausgedehnte mit dadurch unterschiedlichen Widerstandswerten behaftete Flächenabschnitte aufgeteilt ist,' und der Abgleich am kleineren und hochöhmigeren Flächenabschnitt durchgeführt wird. Der Abgleich erfolgt durch einen Einschnitt im genannten Flächenabschnitt quer zur Stromflußrichtung und kann zur Gewährleistung eines Widerstandsfeinabgleiches parallel zur Stromflußrichtung in Richtung auf eine Anschlußelektrode weitergeführt, werden. . .

Der Nachteil dieser bekannten Ausführung besteht darin, daß der geometrisch kleinere und damit hqchohmigere der beiden vorhandenen TeiXwiderstände, der ausschließlich vom Abgleich betroffen wird, ebenfalls der Außenkontur des Gesamtwiderstandes zugerechnet we_srden muß. Damit verursacht der Abgleich wiederum die Veränderung einer die Hochfrequehz-Kennwerte des Schichtvviderstandes bestiiT.JT.enden Größe und damit die Absenkung der erreichbaren oberen Einsatzfrequenz. Durch die relativ niedrig liegende obere Einsatzfrequenz von Schichtwiderständen der beschriebenen Ausführungen ist deren Einsatz in Mikr,o-

, ' wellenbauteilen nur in sehr begrenztem Maße möglich.

Ziel der Erfindung , \

Ziel der Erfindung ist ein in Dickschichttechnik auf dielektrischem Substrat realisierter Schichtwiderstand, der durch seinen Aufbau und durch seinen Abgleich auf einen Sollwert für den elektrisch und ökonomisch günstigen Einsatz in Mikrowellenbauteilen geeignet ist. >

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für in Dickschichttechnik auf dielektrischem Substrat ausgeführte Schichtwider-

stände eine geeignete Ausführungsfarm zu schaffen, die einerseits den Einsatz solcher Schichtwiderstähde insbesondere für Frequenzen im Mikrowellenbereich ermöglicht und andererseits eine einfache Abgleichmöglichkeit zur Hinstellung des SoIl-... wertes besitzt, die optimale elektrische, insbesondere höchstfrequenztechnische., Eigenschaften gewährleistet.

Bei Schichtwiderständen, insbesondere für Mikrowellenbauteile, dis in Dickschichttechnik auf dielektrischem Substrat zwischen zwei Kontaktierungsflachen in einer für gute Höchstfrequenzeigenschaften berechneten geometrischen Kontur ausgeführt sind und deren Fläche in mehrere nebeneinanderliegende, voneinander isolierte und damit elektrisch parallelgeschaltete Teilwiderstände aufgeteilt ist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teilwiderstände so ausgeführt sind, daß ihre Widerstandswerte symmetrisch von der äußeren Begrenzung des Schichtwiderstandes aus zur Mitte hin zunehmen . Damit liegen an der äußeren Begrenzung und damit an der geometrischen Kontur des Schichtwiderstandes, die für die Höchstfrequenz-Kennwerte dieses Schichtwiderstandes von entscheidender Be-

, deutung ist, die niederohmigsten und in der Mitte, auf die Höchstfrequenz-Kennwerte den geringsten Einfluß ausübend, die hochohraigsten Teilwiderstände.

Der so beschriebene Verlauf des Widerstandswertes der Teilwiderstände symmetrisch von der äußeren Begrenzung zur Mitte des Schichtwiderstandes ι kann entweder so erzielt werden, daß die Teilwiderstände bei untereinander gleichen geometrischen Abmessungen mit unterschiedlichen Dickschichtpasten mit zur Mitte hin zunehmenden Flächenwiderstandswerten'ausgeführt werden, oder daß bei Anwendung einer Dickschichtpaste, also nur eines Flächenwiderstandswertes, die Breiten- und/oder Längen-Abmessungen der Teilwiderstände unterschiedlich ausgeführt sind. ,

- ο —

Der Abgleich eines derartigen Schichtwiderstandes durch entfernen von Teilen der Widerstandsschicht von Teilwiderständen mittels bekannter technologischer Verfahren beginnend beim hochohmigsten Teilwiderstand wird erfindungsgemäß dadurch,· realisiert, daß von der Mitte zwischen den beiden äußeren Begrenzungen des Schichtwiderstandes ausgehend und bei Bedarf

'.' nach außen fortschreitend; die Teilwiderstände vollständig . oder

teilweise aufgetrennt werden, wobei davon nur die zentral ge-' legenen Teilwiderstände betroffen werden. Dabei wird laufend -in bekannter Weise der aktuelle Widerständswert geraessen.

Bei Einhaltung des vorausgesetzten zur Mitte hin zunehmenden Verlaufs des Widerstandswertes der Teilwiderstände und der technologischen Parameter werden vom Abgleich immer nur wenige zentral liegende, die äußere Kontur des Schichtwiderstandes nicht berührende Teilwiderstände betroffen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung bleibt auch nach erfolgtem Abgleich die beim Entwurf des Schichtwiderstandes zugrunde gelegte elektrisch günstige äußere Kontur des Schichtwiderstandes erhalten, damit wird die obere Einsatzfrequenz wesentlich erhöht und ein erheblich erweiterter .Einsatz in Mikrowellenbauteilen, Zi B. als.Teilwiderstand in Dämpfungsgliedern, möglich.

2,5. AusfQhrungsbeispie1 '_ '

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden . *

Pig· !· Draufsicht eines erfindungsgemäßen ßchichtwiderstandes bei Anwendung eines einheitlichen Flächenwiderstandes für die Teilwiderstände vor dem Abgleich . , . Fig⁷. 2: Schichtwiderstand nach dem Abgleich

- / - · , .

Fig. 3: Draufsicht eines erfindungsgemäSen Schiohtwiderstandes bei Anwendung verschiedener Flächenwiderstände vor dem Abgleich , .. \

In der Ausführung nach FIg. 1 befinden sich auf der Oberseite eines Substrates 1 aus Aluminiumoxid-Keramik zwei in Dickschichttechnik hergestellte Kontaktierungsflachen 2 und dazwischen ein ebenfalls in Dickschichttechnik hergestellter .-Schichtwiderstand 3, bestehend aus den Einzelwiderständen 3,1 bis 3.4, wobei'die Einzelwiderstände 3.1 bis 3.3 jeweils paar- weise vorhanden sind.

Die beiden an der äußeren Begrenzung des Schichtvviderstandes 3 liegenden Einzelwiderstände 3.1 bestimmen die geometrische Kontur des Schichtwiderstandes 3 und besitzen den niedrigsten Widerstandswert, bei einheitlichem Flächenwiderstand damit die breiteste Abmessung parallel zu den Kontaktierungsflachen . .Mit zunehmender Entferung von der äußeren Begrenzung nimmt der Widerstandswert der Einzelwiderstände 3.1 bis 3.4 zu, in Fig. 1 dargestellt bei Anwendung eines einheitlichen Flächenwiderstandes durch Verringerung der Breite der Einzelwiderstände 3.1 bis 3.4 in Richtung zur Mitte des Schichtwiderstandes 3 hin. 3ei günstiger Wahl aer Abstufung der Widerstandswerte der Einzelwiderstände 3.1 bis 3.4 kann der Abgleich des Schicht Widerstandes 3 durch vollständiges oder teilweises Auftrennen eines oder mehrerer, der zentral gelegenen Einzelwiderstände des Schichtvviderstandes 3, vorzugsweise durch Sandstrahl oder Laser, erfolgen. In Fig. 2 ist ein derart abgeglichener Schicht widerstand 3 nach Fig. 1 mit vollständig aufgetrennten Einzelwiderständen 3.3 und 3.4 dargestellt.

In der Ausführung nach Fig. 3 sind die Einzelwiderstände 3.1 bis 3.4 mit gleicher geometrischer Breite hergestellt, die erfindungsgemäSe Zunahme des Widerstandsvvertes der Einzelwi-

ders,tände in Richtung zur Mitte des Schichtwiderstandes 3 hin wird durch die Anwendung von Dickschichtpasten mit verschiedenen Flächenwiderstandswerten realisiert. Der Abgleich erfolgt ähnlich der Darstellung in Fig. 2.

Claims (4)

1. Erfindunqsanspruch

   1. Schichtwiderstand, insbesondere für Mikrowellenbauteile, der in Dickschichttechnik auf einem dielektrischen Substrat zwischen zwei Kontaktierungsflachen in einer für gute Höchstfrequenzeigenschaften berechneten geometrischen Kontur ausgeführt ist, wobei die Fläche dieses Schiciftwiderstandes in mehrere nebeneinander liegende, voneinander isolierte und damit elektrisch parallel geschaltete Teilwiderstände aufgeteilt ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilwiderstände (3.1 bis 3.4) so ausgeführt sind, daß ihre Widerstandswerte symmetrisch von den beiden äußeren Begrenzungen des Schichtwiderstandes (3) aus zu dessen Mitte hin zunehmen.
2. 2. Schichtwiderstand, insbesondere für Mikrowellenbauteile,

   nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilwiderstände (3.1 bis 3.4) unterschiedliche Breiten und/oder Längen besitzen und mit einheitlichem Flächenwiderstandswert hergestellt sind. ,
3. 3. Schichtwiderstand, insbesondere für Mikrowellenbauteile, nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilwiderstände (3.1 bis 3.4) gleiche geometrische Abmessungen be- sitzen und aus Dickschichtpasten mit unterschiedlichen Flächenwiderstandswerten hergestellt sind.
4. 4. Verfahren zum Abgleich eines Schichtwiderstandes, insbesondere für Mikrowellenbauteile, nach Punkt 1 bis 3, wobei mittels bekannter technologischer Möglichkeiten bei gleichzeitiger laufender Messung des erreichten Widerstandswertes Teile der Widerstandsschicht von Teilwiderständen, aus denen der Schichtwiderstand durch Parallelschaltung zusammenge-

   gesetzt ist, beginnend beim hochohmigsten Teilvviderstand, entfernt werden, gekennzeichnet dadurch, daß der Abgleich von der Mitte zwischen den beiden äußeren Begrenzungen des Schichtwiderstandes (3) ausgehend und nur die zentral gelegenen Teilwiderstände betreffend realisiert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnung