DE1490983A1 - Herstellung duenner Schichtwiderstaende - Google Patents
Herstellung duenner SchichtwiderstaendeInfo
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Description
'MJ Γ ..!T.'.UÖ 30tf? .ίΓί τϊΤΟΟ:ΐ?Ο"ί.,'·.■ J.»)- berry- cLeL-.n 2-3'i
ί Ie r π b e 1L u ng d . η η e ν 3 ο ■ i ah t w i α e r c t::; η d e
.iJiv} Jrfinj'un:--; bef:. ,:-&t iich rnib einem Verfuhren Kur .-ί einteilung
von ?r.Vaision?i-re bcil.lschich b- Mdersfnden und mit so hergebe
11t en . ider;.t:'nden.
Γη Jc.i löteten .-Ta-Jren hub die elektrisiere Industrie eine jtark-e
ITCvvi cklungst." tigkeib bei der riniaturi^ierung von -huboilen
IHi ooli.'.iltunken entfaltet unü dv.-.miu ein üedi.irfnis nach suvero-M^.en
L'ii:":i.L; ionatechniken sur fler.« teilung, v^n .lau'cellen,
OMi eil :. iüdrvf:n:len, für .'-edruckus OcLi-,. J. bun-.en geschaffen.
De ν TLtUO ϊ. beil .,/ier ernten ■Inbwicklungi'fcrrbilt auf dem Cabieb der
. idci"st"n'.lc lag ^iif der 7er i·teilung von Vorrichtungen mit
.Linnen -^chichoen, .lie ^ Leicüz-:;i. oic- hohe" p.oesifiachen. .iderut „nu
• inen niedri/en ■"Oompnrr'.tiir-Koeff.i:-..ienten des ' i.deri..tanuer uno.
j he thermische 3b:.tbi lit:'.: L aufweisen und wobei dieije Vorrich-■
L-n.-.en t.yoi.- cherwei;ve .Vieler, stands» wer te von iÖO Ohm biv zn
r ι. * hi1 e r e η 7' e ^ ο hin seifen.
.r-duc3rdings isb eberkes "nteresse en einer Id.-i'e von Vorrich-
\Ω.α\ι erwachsen, die dünne ochichtwideref'nde a it ider-ibanasjrben
unter ίΟυ Ohm benötigen. Unglücklicherweise h^ben sich
P brik.;.tionsachwieri'.keiten infolge der sehr kurzen elektrichen
..eöe ergeben, die durch die Schichtdicke» bedingt sind,
:-:f die die üblichen Verfahren vu.'?v,erichtet r:ind, T5ei.piel3-
wDi-je bewirkt eine gegebene (.,'rösfiexiabweichun bei einer .j:ts!;e
.:ufu Cchu ta der metallischen e Lektriuchen anschlüsse vor der
o '.'inwj rkung des Aii0disierunge-.Jlektr0l.7ten eine stärkere
^ roaenbuelle nderung der T. nge de3 '.'iderstandeweges.
>^ i.:it vorliegender Erfindung, wird eine Herstellungstechnik nieder * rj." ohmiger Bchichtwiderstrnde besc'trisben, bei der die oben
ω angedeuteten naturgegebenen Schwierigkeiten dadurch vermieden
..■erden, dass man ein zweites, anodisch behandelbares !.-"etall
hoher elektrischer Leitfähigkeit als Mittel zur Bestimmung des
.iderst<:ndeL- de.-. Vorrichtung, verwendet. Oie _;:·.■ f im'um. :iehi;
ie ...bfjο"-'.s-idung einer ei.men ,chiciifc eine-.· or·- uen, anodi.r'cij
oehandaib:. ren, fumbildenden ' ^t;..11.- , iif einer ■'η-jar!·_.<■,2 vor,
..naoh '.'..L:-; "[ersbelli.in.t>
einer dünn:*η cjo ioht einet; .r/zoiuon,
·.. nodirch boli^ndelb^ren - .-e υ-.."! 1 \· hoher \ei tfhi^'ceit Aber ve.Ll.en
""es ersten :filmoilde. den et&ll. zur "rune"lobenden J-egreni-unr
■■er ^ew :n-'o:-cen 's&l ' n<;.e, ferner uio ....nf ..gun;- von .nrchlV. . en
i/ecl·':-:· .-.:intc.!ct mit den .hochleitf'-.icen .et;..11, weloho:.: :)in
eol ntes T''j-c ter -uf dem errten . .ut?.ll bildat, ^efol t von d:r
- iiocl Lt= ehe η .'e'i n-ilun,., .".«'·■ ent:-ta υ α en en ' erk c: cl:>
aum . ev7::n.'o/:-
:en ' id'erc t -nd'-jv/ert. "I^ re^ioncle .' u.-dehnu'-i lor i-^oi'.en
eüailsG-ioht k nn iurch jede ^;eei nete- '-^-ol-inik bev t immb
werden, ',vi:.- "^hotD^r-^v ^e, ii^aervc 1j,f-.un. ■-.>' roh eine ;.:. :-ko,
.■dfctelr.' "t.-'un^ ur,Vv.. yi. οΐη·.?ΐ· -vlt^riiLtiv-.-u: fi'.hr'.'n. k'inn ^..·.
weite, snosi. oa beh nielb^ro ^etali diT-ekL uf der rinüerL- ,
vor der .'/&:. deic-un de: ernten f iliiibil.'S-i ι'3Π ^Li IL- ni-.y'.ei -re5chla£.en
v.orcien. .-"^Ca, fV.r dieren "weck br-.uc'iu re fil.ibiljende
eLflle EJncl ic_ntal, '".'iob, I'Ltan, V.^nr-din, l-Icfniura
und Zirkon.
7,'enn ai oh eine gewisse ^.nodisierun^ de? !r.veicen ":etrili.";.
notwendiger'.veiee bei Car liusterbildun^, und/'ooer bei der
..nodisierun;" auf iderstande-'^ollv/ert eintritt, ε-ind doch
Leitfähigkeit und Dicke derart, dt?so der icieri-ttndvverfc
■ri'.kui^ch unverändert bleibt.
Oie ra chf öl; ende , ins einzelne gehende Beschreibung .-.oll in
Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen d? yerrf'.ddni·: der
n^ erleichtern.
ini£-;. Ί ist ein i'chnittbild einer unterläge mit einer
niedergecohlagenen schicht eines err.ten, filmoildenden I'et^ll....
Pig. 2 Ist ein Lchnittbild des llzvcexs nach ?ig. 1 mit einen.
to
ο : e.rauf niedergesch.lLgenen Muster au^. „aluminium, einem bei-
ο : e.rauf niedergesch.lLgenen Muster au^. „aluminium, einem bei-
- pielhcften, "zweiten" lletall. ·
^ Fig. 3 ist ein Schnittbild dee Körpers nach ?ig. 2 mit sv/ei
σ) darauf niederöe?:chlagenen .-.nschlüssen eines iContaktmetalls.
Pig, 4 ist·eine,.Liifsieht auf den Körper nach Pig. 3 nach
Photogravüre-Behandlung und tzung zwecks Bildung, eines
gewünschten Lustera.
ig. 5 ist ein Schnittbild der-· Körpers n^ch Fi£. 4 nach der
-rnodinchen Behend lunV'.
Fig. 6 ir.t ο in ochnittbild einer Unterlage mit einem darauf
niedergeschlagenen !.lüfter eine;.· beipnielhnften zweiten let
Fi£.. 7 if>t ein ..chnittbild deo iC-V-rpersi nach ?ic. 6 mit einer
f niedergeschlagenen Schicht eine? ornten filrnbildenden
..:--. ν-: int ein -,ohnittbild den Körpers nach !ili^. 7, nachdem
ei ^n^chlü^.'-e einet- Kontalrtmettllfi darauf naedergeochlygen
9 i-'-t eine .· ufrieht ui'f den K rper nr.ch l·1!^. d nach der
^ravüro-Behündlun^ und t:;ung zYiieck1*- J-ilctting eine^
chten ''UEtsrs.
''O i-"t ein ochnittbild de?, Korperr nach 17I^. 9 nach der
?ie erneute Betrachtung: von Pig. 1 zweigt :nne Unter 1.·-/j,e 11,
'■■f der ein retallraueter gemr'H.a vorliegender Trfin-'ung hergetellt
werden toll. Der erote chritt nach acr eri'inlungsge-'!·■".
rf en Technik he-, üeht in Jer ^.einigun;·., '.ei: pielv. v.-eiee durch
Ultraschall, lochen in ";,Bi?er usw. Ftch den !"Liini^un^svorgang
Aird eine d. nne^chicht 2 eines fUmbildenden I etalle, tf.B.
't.ntal auf der Unterlage '■ ■■ durch kc-chodiBCiie ^ er et;·'übung
ο er nach einer Y-j.kuum-.\ufu;-.jnpfteclinik ncch i-.blic.hen Iiethoden,
v.ie sie von L. Holland in "A^tkuumabpcheidun... .Ulnner ^ilme",
J. '.'iley & Soni;:, 1956, beschrieben werden.
Im allgemeinen ict die Γ icke der iicliiiit 12 keine kritische
trosse, Goweit tie nicht vom Sollwert des herzustellenden
.'ideretandee bestimmt wird. T?ür die hier besprochenen ^ecke
liegen solche ichichten vorzu^eweiae im Bereich von 100 bis
5000 Λ'.1.!. Der Ji1- climann wird et? jedoch zu sch'.'tzen wissen, dase
diets keine absoluten Grenzen sind und daes im Halunen der
T]rfinduni,· Abv/andlungen möglich sind.
909829/0636 bad
Der nächste in der Fig. 2 dargestellte Schritt des erfindungsgemi:".ssen
Verfahrens besteht in der Abscheidung einer ;chicht 13 eines anodisch bebandelbaren Metalls hoher elektrischer
Leitfähigkeit, wie z.B. Aluminium in Form eines gewünschten Musters mittels kathodiecher ?■ er st ".übung oder Aufdampfen im
Vakuum. Die Dicke der Schicht 13 entspricht wenigstens der der Schicht i2 und ist im allgemeinen grosser. Wiederum wird man
zu schützen wissen, dass Abwandlungen im Rahmen des Erfindungsurafange
getroffen werden können.
I\Tach der Abscheidung der Schicht 13 werden zwei Anschlüsse
euf einem elektrisch gut leitenden Metall, wie Gold oder.
.■Palladium auf Schicht 13 nach üblicher 'Technik niedergeschlagen
Fig, 3 zei^t das entstandene Werkstück.
Nachfolgend wird durch Photogravure ein IJucter auf die
exponierten Teile der Schichten 12, 13 und 14 aufgebracht,
um bestimmte Ί-eile derselben völlig zu entfernen. Jedes der
wohlbekannte^ konventionellen Photogravüre-Verfahren kann zu
diesem Zwec'x benutzt werden (s. "Photogravüre", Groesbeck,
Doubleday Page & Company, 1924). Fig. 4 ist eine Aufsicht
juf die Unterlage i'i und zeigt das Hu ter, das durch Entfernung
von Teilen der Schichten 12, 13 und 14 entsteht.
Fach der Photogravüre-Behandlung werden die exponierten Teile
üerSchichten 12 und 13 mit Mitteln der üblichen Technik
fc.nodiech behand/elt, beispielsweise mit einer Lösung von
Ammoniumpentaborat in A'thylenglykol bei Spannungen im Bereich
biii zu annähernd 200 Volt Gleichstrom, Das entstandene, in
Fig. 5 gezeigte Werkstück enthalt einen anodisch entstandenen
Film 15 auf Schicht 12 und einen anodisch entstandenen
Film 16 auf Schicht 13.
Der Schlußschritt der erfindungsgemässen Technik besteht in
der thermischen Stabilisierung des Geräts durch Erhitzen desselben in Luft bei erhöhter Temperatur nach der in dem
französischen Patent 1 30? 431 beschriebenen ..rt.
909829/0636
BAD
.■•ti.'
Aus 'Gründen der klaren Darstellung ist das in Fig. 4 und 5
gezeigte lucter stark vereinfacht. Es ist zu beachten, dass es
praktisch keine Grenze für die Verztaktheit oder Musterfeinheit
gibt, die man erzeugen möohte. So kann ein ν/iderstand für
gedruckte Schaltungen mit nicht weniger als 20 oder 30 paralleleny miteinander verbundenen Segmenten nach dem oben
■ aargelegtenVerfahren hergestellt werden, wobei die Segmente
I und ihre Zwischenräume von der Grössenordnung 0,0025 bis
ξ 0,0052 mm sind. Im Rahmen der Erfindung ist das Minimal-Verh<-
■ nis 'der Bereiche oder Yfegbreite zwischen den Elektroden etwa
I 1 : !0 vorausgesetzt, dass Widerstand und Dicke ungefähr gleich
j sind. Jedoch können Abänderungen getroffen werden, ohne
I Srfindungsgedanken und -Umfang zu verlassen. Es versteht sich
\ auch, dass auf Wunsch Präzisions-lYiderst^nde mit vorbestimmten
\ ffiderstandswerten durch anodiache Behandlung auf Sollwert in
1 der in U.S.Patent 3 148 129 beschriebenen Art hergestellt werde*
I können.
i ■
j Die oben beschriebene Arbeitsweise wird bei der Alternativ«
^ Ausführung in gleicher Weise befolgt, wobei das zweite,
!anodisch behandelbare Metall direkt auf der Unterlage 11 als
!Schicht 13, dagegen das erste, anodisch behandelbare Metall >als Schicht 12 auf Schicht 13 und der Unterlage 11 niederge-
!schlagen wird und sohliesslich die Anschlüsse H auf Schicht
ρ 2 niedergeschlagen werden. Itzen, anodische Behandlung und
!stabilisierung werden, "in der oben beschriebenen Weise durohge-Ifuhrt,
[Im allgemeinen kann die Unterlage aus einem elektrisch nichtgleitendem
Metall bestehen. Keramischer Werkstoff oder Glase
fund, ganz" allgemein, hitzebeständiges Material sind für diesen
!Zweck zu bevorzugen", besonders angesichts der !Tatsache, dass
[!die Abscheidung metallischer Schichten durch Zerstäubung oder !Aufdampfen im Vakuum die Temperatur der Unterlage zu erhöhen
!trachtet, auf der die Schicht niedergeschlagen wird,
fsin Beispiel § für die vorliegende Erfindung wird im Itaehfetehenden
im einzelnen beschrieben. Dieses Beispiel ist !Lediglich als Erläuterung derErfindung gedacht, und es ist zu
pemörken, dass die beschriebenen ;.rbeitsgänge vom Fachmann
gewandelt werden· können, ohne vom Srfindungsgedanken und
-umfang abzuweichen.
Beispiel
Beispiel
Ein iantalmuster, das zur Verwendung als Widerstand in einer
gedruckten Schaltung geeignet war, wurde in der gewünschten
Konfiguration in folgender Art niedergeschlagen;
Ein Objektträger von etwa 3 mm Breite und 12 mm Lunge· wurde wie
folgt gereinigt.
a) Glasscheibe in ein Körbchen aus Ohromnickel eingelegt,
b) Körbchen in "Igepol" eingesenkt und mit Ultraschall
5 llinuten l.ang bei Raumtemperatur gereinigt..
c) Körbchen in eine zweite "Igepol"-Losung eingesenkt und
mit Ultraschall 7 Hinuten bei 750G gereinigt.
d) ÖlasscJaeibe in heissem Leitungswasser 10 Minuten
gewaschen
e) Glasscheibe in Wasserstoffsuperoxyd !0 Minuten gekocht
f) Glasscheibe in destilliertem "asser gewaschen und I5
Minuten in kochendem deionisierten Wasser gereinigt.
g) Glasscheibe in Stickstoff 15 Minuten getrocknet.
' Dann wurde eine Tantalschicht von 2700 iÜ3 Dicke in der
■blichen Zerst-^ubungs-üechnik niedergeschlagen, ",unaeh v.· rde
die iDantal-Oberfl'lche mit einem 1500 OtB starken u-:ter ^.
Aluminium mittels der üblichen Aufdampftechnik .arc. 3int
mechanische Maske hindurch bedeckt. Anschiiessen α ßuraen
Ghromnickel-Goldanschlüsse auf die Aluminiumschieic in aer
üblichen Weise nach bekannten Verfahren durch eine mech^ni ehe
Maske Mndurch aufgedampft.
ο Danach wurde die gesamte Oberfläche des Werkstücks rai.t iioaukaj
Metallätzabdeckung, mit einer Viskosität von 50 == 5 ;':entiooite
^ bei 280G überzogen,und zwar durch Aufgiessen auf d:^ Oberfl ehe
*"*, · ' des Werkstücks, das auf einem Drehtisch mit 500 Umar hun; en/
m Minute rotierte. Die Rotation wurde zwei Minuten in <*'ir.tev
^ Bernstein-Staubhaube fortgesetzt, wonach das Werkstick 20
Minuten bei Raumtemperatur unter Ausschluss von Lieh4; , etr '·
■ net und dann in einem dunklen Ofen 20 Llinuten bei 1OC
unter Luftzutritt erhitzt wurde. Β/φ ORIGINAL
Alsdann wurde die Abdeckung durch, ein Negativ mit dem gewünschten
Muster unter einem Lichtbogen eine Minute lang exponiert und nach üblicher Technik entwickelt. Der Rückstand der Abdeckung
wurde mit Hilfe eines kräftigen, warmen Y/asserstrahls
auf das entwickelte Abdeckmuster entfernt. Anschliessend
wurde das Abdeckmuster 20 Iiinuten auf 10O0C erhitzt.
Der nächste Schritt bestand in der .ätzung mit einer Jod-Jodkalilösung,
die durch Zugabe von 165 g kristallisiertem Jod zu einer Lösung von 113 g Kaliumiodid in 100 ml Wasser
hergestellt wurde. Durch Ätzung mit diesem .'tzmittel wurde
unerwünschtes Öhromnickel, Gold und Aluminium entfernt. Der nächste Schritt des erf indungsgem;-issen Verfahrens besteht
im Wegätzen überflüssigen Tantals mit einem Reagenz aus
2 Teilen Wasser auf 1 Teil 49$ige Fluorwasserstoffsäure und
1 Teil konz. Salpetersäure. Die Abdeckung wurde durch Auflösung in Xylol entfernt.
Schliesslich wurde das Y/erkstück in einer Lösung von 30$
.-mmoniumpentaborat in iithylenglykol bei einer Spannung von
25 ToIt anodisch behandelt, wobei die Goldflächen vor dem
Eingriff des Elektrolyten mit Fett geschützt wurden. Die Anodisierung wurde bei einem Strom von 0,1 mA/cm beendet,
womit ein wohldefiniertes Widerstands-Muster aus anodisch behandeltem Tantal erhalten wurde.
Das entstandene Werkstück wurde dann 5 Stunden bei 2500O
gealtert und der Widerstandswert zu 9>4O 0hm bestimmt. Das beschriebene Verfahren wurde neunmal wiederholt und die
erhaltenen Geräte hatten Widerstände von 9,25; 9,10; 9»00;
B,50; 8,90; 8,70; 8,70; 8,10; und 8,60 0hm. Solche Widerstände
können nun durch weiteres Anodisieren auf exakte, vorgeschriebene Werte gebracht werden.
BAD ORIGINAL 909829/0636
Claims (10)
1) Dünner Schichtwiderstand aus einer Schicht eines anodisch
behandelbaren filmbildenden Metalls auf einer Unterlage und mit Anschluss-Stellen, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Paar getrennter Bereiche eines zweiten, anodisch behandelbaren Metalls über dem ersten Metall am ort der Anschluss-Stellen
niedergeschlagen wird und dass die getrennten Bereiche so ausgebildet sind, dass der Raum zwischen ihnen der Länge des
gewünschten \7iderstandweges entspricht, sowie dass eine b.nodisch behandelte Schicht sich über freigelegten
wenigstens des'ersten Metalle erstreckt.
2 j Dünner Schichtwiderstand nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Metall zwischen den elektrischen Anschlüssen und dem ersten Metall liegt und dass freiliegende
Teile beider Schichten anouitch behandelt werden.
3) Dünner Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dawss das zweite Metall auf der Unterlage niedergeschlagen
wird und Kontakt zum ersten Metall auf den Seiten hat, die den die Anschlüsse tragenden Seiten gegenüberliegen.
4) Dünner Schichtwiderstand nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste filiabildende
Metall Tantal ist.
5) Dünner Schichtwiderstand nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite, anodisch
behandelbare, fiübildende Metall hohe Leitfähigkeit besitzt.
6) Dünner Schichtwiderstand nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite k'etall Aluminium' ist. ·
o
7) Verfahren zur Herstellung eines Iletall-schdichtwiderstands
£J ' bestehend aus-^&ir--Arbeitsgängen des Fiederschlagens eines
& ersten, anodisch behandelbaren Metalls auf einer Unterlage,
der Herstellung zvieier Anschlußstellen und deren üaskierung,
BAD
sowie 4er D&ckenverminderung des ersten anodisch, behandelbaren
Metalls zwecks Srhalb des gewünschten Uidersbandswerteo,
ciadurc.1 gekennzeichnet, dass eine <:chieht eine« zweiten,
anodisch behandelbaren Metalls am Orte jeder der Anschlussstellen
erzeugt wird und dass das zweite anodisch behandelbare Metall das erste, anodisch behände"!bare Iletall auf der Unteres
seite oder auf der Oberseibe beruht.
8) Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, da&s
das erste filmbildende Metall Tantal ist.
9) Verfahren nach Anspruch. 7 oder S, dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite, anodisch behandelbare filmbildende Metall ein Metall hoher Leitfähigkeit ist.
10) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite filmbildende Metall Aluminium ist.
L e
e r s e
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