DE1590995C3 - Schaltungsanordnung zur Anodisierung eines Dünnschichtwiderstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 5 näher bezeichneten Art.

Bei der Herstellung von Dünnschicht-Widerständen wird eine dünne Schicht von Metall, beispielsweise Tantal, auf einer dielektrischen Unterlage niedergeschlagen. Danach wird die gewünschte Gestalt des Widerstandes durch selektives Abdecken eines Teils der Metallschicht mit einem ätzbeständigen Material erzeugt und danach die Schicht geätzt, um seine unmaskierten Teile zu entfernen. Die Abmessungen des so gebildeten Widerstandskörpers bestimmen seinen Widerstandswert.

Wegen der Schwierigkeiten, die bei der exakten Regelung der Schichtabscheidung im gewünschten Grade zwecks Herstellung sehr genauer Widerstandskörper auftreten, hat man es für wünschenswert gefunden, die Schicht so abzuscheiden, daß der erhaltene Widerstand nach dem Ätzen sich dem gewünschten Wert nähen, aber nicht ganz erreicht. Der Widerstand wird dann durch ein Anodisierungsverfahren auf den gewünschten Wert gebracht. Die Anodisierung osydiert die Schicht, vermindert dadurch ihre wirksame Dicke und damit ihre Querschnittsfläche. Hieraus resultiert ein Anwachsen des Schichtwiderstandes.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs ge-

nannten Art zum Anodisieren eines Dünnschicht-Widerstandes (FR-PS 1 270 210) wird der Widerstandswert des Widerstandes fortlaufend durch eine parallel /u den Klemmen des Widerstandes angeschlossene Meßeinrichtung ermittelt. Da während des Meßvorgangs gleichzeitig der Anodisierungsstrom durch den Widerstand fließt, wird der Meßstrom von dem Anodisierungsstrom überlagert, wodurch das Meßergebnis innerhalb der Grenzen der Anodisierungsstromänderungen schwankt. Weiterhin muß zur Erzeugung des Meßstroms eine gesonderte Stromquelle innerhalb der Meßeinrichtung vorgesehen werden.

Es ist ferner bekannt (FR-PS 1 366 773), zum thermischen Abgleich eines Dünnschicht-Widerstandes diesen mit kurzzeitigen starken Stromimpulsen zu beaufschlagen, wodurch bei jedem Stromimpuls eine Aufheizung des Widerstandes über seine normale Stabilisierungstemperatur hinaus erfolgt. Während der Stromimpulspausen, in denen der Widerstand von der Heizspannungsquelle abgeschaltet ist, wird jeweils eine Messung des Widerstandswertes vorgenommen, wodurch eine unerwünschte Überlagerung des Meßst.roms durch den impulsförmigcn Heizstrom vermieden wird. Nach Erreichen des gewünschten Widerstandswertes wird die Anodisierungseinrichtung automatisch abgeschaltet. Indessen ist bei diesem Verfahren eine Steuereinrichtung für die Schalter zum Umschalten von Abgleichen auf Messen sowie eine gesonderte Stromquelle zur Erzeugung des Meßstroms erforderlich.

Es ist weiterhin zur Einstellung des Widerstandswertes von Schichtwiderständen bekannt (DT-AS I 106 893), Teile der Widerstandsschicht mittels eines Ladungsträgerstrahls abzutragen und damit den Widerstandswert während des Bearbeitungsvorgangs intermittierend zu messen sowie nach Erreichen des gewünschten Wertes den Ladungsträgerstrahl abzuschalten. Die intermittierende Messung wird bei diesem Verfahren von einem programmierten Rechner gesteuert, welcher auch den ermittelten Meßwert des Widerstandes mit dem gewünschten Wert vergleicht und die Abschaltung des Ladungsträgerstrahls veranlaßt. Die Verwendung eines Rechners zu dem genannten Zweck stellt bei dieser speziellen Bearbeitungsvorrichtung keinen zusätzlichen Mehraufwand dar, da die geschilderte Abtragung ohnehin nur mittels einer programmgesteuerten Vorrichtung möglich ist. Eine Verwendung eines Rechners bei den beiden letztgenannten, bekannten Verfahren würde dagegen einen unvertretbaren Mehraufwand verursachen, welcher nur in wenigen Ausnahmefällen, beispielsweise bei der gleichzeitigen Herstellung einiger Tausend Dünnschicht-Widerstände unter Benutzung eines einzigen Rechners zu rechtfertigen wäre.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einen verringerten Schaltungsaufwand, insbesondere die Verwendung einer einzigen Stromquelle für den Anodisierungsstrom und den Meßstrom ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 bzw. alternativ des Anspruchs 5 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei den erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen wird auf einfache Weise während jeder Halbwelle der Wechselspannungsquelle der Widerstandswert des zu justierenden Dünnschicht-Widerstandes ermittelt und mit dem gewünschten Sollwert verglichen, wobei während der Messung der Anodisierungsstrom sicher abgeschaltet ist, so daß eine außerordentlich genaue Messung gewährleistet ist. Da die Wechselspannungsquelle mit ihrer einen Halbwelle den Anodisierungsstrom und mit ihrer anderen Halbwelle den Meßstrom liefert, ist bei den erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen eine gesonderte Meßspannungsquelle entbehrlich.

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele und graphische Darstellungen zu den in den Ansprüchen gekennzeichneten Anordnungen; es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

F i g. 2A bis 2C graphische Darstellungen von Spannungsverläufen in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1, wobei die Wellenformen in der Höhe aus Gründen der Klarheit verzerrt sind,

F i g. 3 eine Abwandlung der Schaltung nach F i g. 1,

F i g. 4 eine Abwandlung der Schaltung nach" F i g. 3, die als kombinierte Anodisierungs- und Meß-Apparatur verwendet wird,

F i g. 5 eine Abwandlung der Schaltung nach F i g. 4, bei der Teile aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen sind.

Die F i g. 1 zeigt nun eine erste Ausführungsform einer Schaltung zur Anodisierung eines Dünnschicht-Widerstandes 10, 11, 12, der auf einer dielektrischen Unterlage 11 angebracht ist und mit niederohmigen Zuführungen 12-12 an seinen Endpunkten versehen ist. Der Widerstandskörper 10 ist als Anode einer elektrolytischen Anodisierungszelle 13 angeordnet, welche aus einem Behälter 14, einem geeigneten Elektrolyten 16 und einer Kathode 17 besteht. Der Widerstandskörper 10 besteht typischerweise aus Tantal. Die Unterlage 11 kann Glas sein. Die niederohmigen Zuführungen 12-12 können aus aufeinanderfolgenden Schichten einer Chromnickel-Legierung, Kupfer und Gold bestehen. Der Elektrolyt 16 kann deionisiertes Wasser mit 0,01% Essigsäure sein, und die Kathode 17 kann ebenfalls aus Tantal sein.

Um den Widerstandskörper 10 wirksam anodisch zu behandeln, ist es notwendig, die niederohmigen Zuführungen 12-12 vom Elektrolyten 16 abzudecken. An-' dernfalls würden die Zuführungen 12-12 einen Nebenschlußweg für den Anodisierungsstrom darstellen und damit die Anodisierung des Widerstandskörpers 10 ausschließen.

Die Schaltung nach F i g. 1 zeigt eine Wheatstonesche Brücke 18, deren 4 Zweige aus einem festen Widerstand 19, einem festen Widerstand 21, einem einstellbaren Widerstand 22 und dem Dünnschicht-Widerstand 10, 11, 12 bestehen. Eine Wechselstromquelle 23 wird über ein erstes Paar gegenüberliegender Anschlußpunkte 24-26 der Brücke 18 angelegt und eine Diode 27 mit einem zweiten Paar gegenüberliegender Anschlußpunkte 28-29 der Brücke verbunden. Die Kathode 17 der Zelle 13 wird mit einer Seite der Stromquelle 23 über eine Diode 31, einen Widerstand 32 und einen Arbeitskontakt 33 verbunden. Wie im einzelnen weiter unten auseinandergesetzt wird, liefert die Wechselstromquelle 23 infolge dieser Anordnung während einer Halbwelle Anodisierungsstrom an die Zelle 13 und während der anderen Halbwelle Meßstrom zur Brücke 18.

Die an den Punkten 28 und 29 liegende Ausgangsspannung der Brücke 18 steuert eine Vorrichtung 34. Diese enthält einen Verstärker 36 und an dessen Ausgang ein Relais 37 mit parallelgeschaltetem Kondensator 38. Der Verstärker 36 dient zur Verstärkung des sehr schwachen Signals, welches am Brückenauslaß

28-29 erscheint, wenn die Brücke 18 nahe am Gleichgewichts-Zustand ist. Ein geeignetes, auf Spannung ansprechendes Gerät, wie etwa das Relais 37, ist mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden und schließt bei Stromzufuhr den Kontakt 33, um die Anodisierung zu gestatten, und öffnet beim Abschalten den Kontakt 33, um die Anodisierung auszuschließen, wie weiter unten eingehend auseinandergesetzt wird. Außer dem Kontakt 33 steuert das Relais 37 einen weiteren Arbeitskontakt 39 in einer Signalschaltung, die aus einer Si- ίο gnallampe 41 und der Wechselstromquelle 23 besteht.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird am besten an Hand der Fig.2A bis 2C in Verbindung mit der nachfolgenden Schilderung verstanden. Bezüglich der Arbeitsweise der Schaltung sieht man leicht, daß während derjenigen Halbwelle, bei der die Verbindungsstelle 24 auf einem höheren Potential liegt als die Verbindungsstelle 26 (F i g. 2A), die Diode 31 in Sperr-Richtung geschaltet ist und damit den Anodisierungsstrom daran hindert, durch die Zelle 13 zu fließen. Dementsprechend wird nur der Meßstrom von der Stromquelle 23 zur Brücke 18 geliefert. Die Werte der Brücken-Widerstände 19, 21 und 22 werden so ausgewählt, daß der Verbindungspunkt 28 ein niedrigeres Potential hat als der Verbindungspunkt 29, wenn der Wert des Wider-Standskörpers 10 unter dem Sollwert ist, und daß die Verbindungspunkte 28-29 auf gleichem Potential liegen, wenn der Widerstandskörper 10 seinen Sollwert erreicht.

Da der Widerstandswert des Widerstandskörpers 10 zu Beginn der Anodisierung kleiner ist als der Sollwert, liegt der Verbindungspunkt 28 während der ersten Halbwelle auf einem niedrigeren Potential als der Verbindungspunkt 29. Dementsprechend ist die Diode 27 in Sperr-Richtung geschaltet und gestattet es dem Ausgangs-Signal, also der negativen Halbwelle der Brücke 18 (F i g. 2B) zum Eingang des Verstärkers 36 zu gelangen. Nach der Verstärkung gelangt dieses Signal an das Relais 37 und veranlaßt das Relais, sich zu betätigen und die Kontakte 33 und 39 zu schließen. Die Schließung des Kontaktes 33 öffnet einen Weg von der Kathode 17 zur Stromquelle 23, womit der Anodisierungskreis in Tätigkeit tritt, während die Schließung des Kontaktes 39 den Anzeigekreis mit Aufleuchten der Lampe 41 schließt.

Während der nächsten Halbwelle hat der Verbindungspunkt 24 ein kleineres Potential als der Verbindungspunkt 26. Dies bewirkt, wie leicht ersichtlich, die Schaltung der Diode 31 in Durchlaßrichtung und gestattet damit dem Anodisierungsstrom, durch die Zelle 13 zu fließen. Als Ergebnis wird die Oberfläche des Widerstandskörpers 10 oxydiert; genauer gesagt, die Oberfläche des Widerstandskörpers wird in Tantalpentoxid verwandelt. Dementsprechend wird die wirksame Dicke der Tantalschicht vermindert bei einem gleichzeitigen Zuwachs des Widerstands.

Der Widerstandswert des Widerstandes 32 wird so gewählt, daß während einer Anodisierungshalbwelle das Potential des Verbindungspunktes 28 ständig zu einem höheren Wert als dem des Verbindungspunktes 29 strebt, wie in punktierten Linien in F i g. 2B sichtbar. Dementsprechend wird während einer Anodisierungshalbwelle die Diode 27 stets in Durchlaßrichtung geschaltet. Dies ergibt, wie leicht ersichtlich einen Kurzschluß des Brückenauslasses 28-29 und verhindert somit, daß ein Signal an den Verstärker 36 gelangt und damit auch an das Relais 37 während dieser Halbwelle. Das Relais 37 bleibt jedoch, wie aus F i g. 2C ersichtlich, unter Strom infolge der im Kondensator 38 während der vorhergehenden Halbwelle gespeicherten Spannung.

Das fortlaufende Arbeitsspiel dauert an, bis der Widerstand 10 während einer Anodisierungshalbwelle einen Widerstandswert erreicht, der dem vorbestimmten Gleichgewichtswert der Brücke 18 gleichkommt, worauf während der nächsten Meß-Halbwelle die Spannung aus Relais 37 unter einen Wert fällt, der zu seiner Betätigung notwendig ist. Das Abschalten des Relais 37 öffnet die Kontakte 33 und 39 und schließt damit jede weitere Anodisierung aus unter Erlöschen der Lampe 41, um die Bedienung zu benachrichtigen, daß der Anodisierungsvorgang beendet ist.

Die Fig.3 zeigt eine Abwandlung der Schaltung nach F i g. 1. Diese Schaltung ist im wesentlichen identisch mit der Schaltung nach F i g. 1 mit der Ausnahme, daß an Stelle einer Diode 27 zum Kurzschließen des Ausgangs 28-29 der Brücke 18 ein Quecksilber-Relais ;

42 verwendet ist, dessen Spule 43 mit der Wechsel- ! Stromquelle 23 verbunden ist und daß ein Satz Kontakte 44-44 des Relais 42 mit dem Ausgang der Brücke 18 verbunden ist. Wenn das Relais 43 abschaltet, werden \ die Kontakte 44-44 vom Anker 46 erfaßt und schließen den Brückenauslaß 28-29 kurz. Umgekehrt gibt der Anker 46 die Kontakte 44-44 frei und beseitigt den Kurzschluß des Brückenauslasses 28-29, wenn das Relais 42 eingeschaltet wird.

Der Vorteil der Verwendung eines Quecksilber-Relais 42 oder einer ähnlichen Vorrichtung liegt darin, daß die Kontakte 44-44 bei Berührung durch den Anker 46 praktisch einen vollkommenen Kurzschluß des Brükkenausgangs 28-29 darstellen und damit sicherstellen, daß kein Eingangssignal dem Verstärker 36 während : der Anodisierung geliefert wird. |

Eine Diode hat auf der anderen Seite einen bestimmten Spannungsabfall, ebenso wie eine bestimmte Schwellenspannung und stellt demgemäß keinen idealen Kurzschluß des Brückenausgangs 28-29 dar, wenn die Brücke 18 sehr nahe am Gleichgewichtszustand ist. In dieser Schaltung kann der Verbindungspunkt 28 sowohl auf höherem als auch niedrigerem Potential sein als der Anschlußpunkt 29 während der Anodisierungs-Halbwelle, da die Kontakte 44-44 diese Punkte in je- I dem Fall kurzschließen.

Die Arbeitsweise dieser Schaltung ist praktisch die gleiche wie die Schaltung nach F i g. 1, indem die Spule

43 des Relais 42 mit der Wechselstromquelle 23 so ver- '■ bunden wird, daß das Relais 42 während derjenigen Halbwelle eingeschaltet wird, in der Meßstrom zur Brücke 18 fließt, und abgeschaltet wird während der Halbwelle, in der der Anodisierungsstrom zur Zelle 13 geleitet wird.

In der Beschreibung der Schaltungen nach F i g. 1 ; und 3 wurde vorausgesetzt, daß der Widerstandswert des Widerstands 10, 11, 12 zu Beginn der Anodisierung unter seinem Sollwert liegt. Dies braucht jedoch nicht immer der Fall zu sein, da einige Widerstandskörper 10 unabsichtlich so gefertigt werden, daß ihre Widerstandswerte größer als die gewünschten Werte sind. Obwohl diese Widerstandskörper 10 nicht anodisiert werden, wenn sie in den Anodisierungskreis geschaltet werden, ist es ratsam, Einrichtungen vorzusehen, die die Bedienung von der Tatsache in Kenntnis setzen, daß die Widerstandswerte dieser Widerstände über dem vorbestimmten Wert der Anodisierungsschaltung liegen. Es ist auch ratsam, daß diese Vorrichtungen nicht nur die Bedienung unterrichten, wenn der Wider-

standswert eines Widerstands 10, 11, 12 größer ist als der vorbestimmte Wert, sondern auch, wenn er um einen unannehmbaren Betrag größer ist. Zu diesem Zweck wird die Schaltung der F i g. 3, wie in Fig. 4 gezeigt, abgewandelt und dient als kombinierte Anodisierungs- und Meß-Apparatur.

Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß diese Schaltung zwei Wheatstonesche Brücken 47 und 48 enthält. Die Brücke 47 wird von einem festen Widerstand 51, dem Dünnschicht-Widerstand tO, 11, 12 einem festen Widerstand 52 und einem einstellbaren Widerstand 53 gebildet. Die Widerstände der Brücke 47 werden so ausgewählt, daß die Brücke im Gleichgewicht ist, wenn der Widerstandswert des Widerstandskörpers 10 dem niedrigsten annehmbaren Wert gleichkommt, und daß, wenn der Widerstand des Widerstandskörpers 10 geringer ist als dieser Wert, der Anschlußpunkt 54 im Potential höher liegt als der Anschlußpunkt 56.

Die Brücke 48 wird durch den festen Widerstand 51, den Dünnschicht-Widerstand 10, 11, 12 einen festen ao Widerstand 57 und einen einstellbaren Widerstand 58 gebildet. Die Widerstände der Brücke 48 werden folgendermaßen ausgewählt: wenn der Widerstand des Widerstandskörpers 10 dem höchsten annehmbaren Wert entspricht, ist die Brücke im Gleichgewicht; wenn der Widerstand des Widerstandskörpers 10 kleiner ist als dieser Wert, so liegt der Anschlußpunkt 59 der Brücke 48 auf einem höheren Potential als der Anschlußpunkt 61; wenn der Widerstand des Widerstandskörpers 10 höher ist als dieser Wert, so liegt der Anschlußpunkt 59 auf einem niedrigeren Potential als der Anschlußpunkt 56.

Eine Wechselstromquelle 61 wird über die gemeinsamen Anschlußpunkte 62 und 63 der Brücken 47 und 48 angeschlossen, um während einer Halbwelle den Meßstrom und während der anderen Halbwelle den Anodisierungsstrom zur Zelle 13 zu liefern. Die Kathode 17 wird mit einer Seite der Wechselstromquelle 61 über eine Diode 64, einen strombegrenzenden Widerstand 66 und einen Arbeitskontakt 67 verbunden.

Die an den Punkten 54 und 56 liegende Ausgangsspannung der Brücke 47 steuert eine Vorrichtung 68, die einen Verstärker 69 und an dessen Ausgang ein Relais 71 mit parallelliegendem Kondensator 78 enthält, das den Arbeitskontakt 67 und den Ruhekontakt 72 betätigt.

Die an den Punkten 59 und 56 liegende Ausgangsspannung der Brücke 48 steuert eine zweite Vorrichtung 73, die einen Verstärker 74 und an dessen Ausgang ein Relais 86 mit parallelliegendem Kondensator 81 enthält, das einen Ruhekontakt 77 und einen Arbeitskontakt 78 betätigt.

Ein Signalkreis ist vorgesehen, der drei Lampen 82, 83 und 84 enthält. Wie weiter unten im einzelnen auseinandergesetzt, sind die Lampen 82,83 und 84 mit den Kontakten 72, 77 und 78 und der Wechselstromquelle 61 derart verbunden, daß die »Niedrig«-Lampe 82 aufleuchtet, wenn der Widerstand 10 kleiner ist als der niedrigste annehmbare Wert; die »Brauchbar«-Lampe 83 leuchtet auf, wenn der Widerstand den geringsten annehmbaren Wert erreicht oder einen größeren Anfangswert hat als der kleinste annehmbare Wert, aber weniger als der höchste annehmbare Wert. Die »Hoch«-Lampe 84 leuchtet auf, wenn der Widerstandskörper 10 einen Widerstandswert besitzt, der größer ist als der höchste annehmbare Wert.

Die Spule 86 eines Quecksilber-Relais 87 ist mit der Wechselstromquellc 61 so verbunden, daß das Relais während der Anodisierungs-Halbwelle keinen Strom erhall und während der Meß-Halbwelle eingeschaltet wird. Beim Abschalten ist der Anker 88 des Relais 87, welches mit dem Anschlußpunkt 56 verbunden ist, in Verbindung mit einem Satz von Kontakten 89-89. Die Kontakte 89-89 sind ihrerseits mit den Anschlußpunkten 54 und 59 verbunden. Demzufolge werden beim Stromloswerden des Relais 87 Kurzschlüsse zwischen die Ausgänge beider Brücken 47 und 48 gelegt. Während der Meß-Halbwelle wechselt der Auslaß der Stromquelle 61 seine Polarität und veranlaßt damit das Einschalten des Relais 87. Das Einschalten des Relais 87 löst den Anker 88 von den Kontakten 89-89. wodurch die Kurzschlüsse zwischen den Ausgängen der Brücken 47 und 48 beseitigt werden und diese Auslässe von den Überwachungseinrichtungen 68 und 73 abgetastet werden können.

Für die Arbeitsweise sei zuerst angenommen, daß der anodisch zu behandelnde Widerstand 10, 11, 12 einen Anfangswert unter dem kleinsten annehmbaren Wert besitzt. Während der ersten Meß-Halbwelle (d. h., wenn der Anschlußpunkt 62 auf höherem Potential liegt als der Anschlußpunkt 63 und die Diode 64 den Anodisierungsstrom daran hindert, durch die Zelle 13 zu fließen) wird Relais 87 eingeschaltet und entfernt die Kurzschlüsse von den Ausgängen der Brücken 47 und 48. Dies ermöglicht die Abgabe von Auslaß-Signalen der Brücken 47 und 48, die nach der Verstärkung an die Relais 71 und 76 gelangen.

Da der Widerstandswert des Widerstandskörpers 10 kleiner ist als der vorbestimmte Gleichgewichtswert der Brücke 47, liegt der Anschlußpunkt 54 auf einem höheren Potential als der Anschlußpunkt 56. Die Verbindungen vom Verstärker 69 zum Relais 71 sind derart, daß die Abgabe eines Brücken-Signals dieser Polarität das Relais 71 zum Einschalten bringt. Das Einschalten des Relais 71 schließt den Kontakt 67, welcher seinerseits einen Stromweg von der Wechselstromquelle 61 zur Kathode 17 einrichtet und damit die Schaltung für die Anodisierungs-Halbwelle betriebsbereit macht. Die Schließung des Kontaktes 67 vervollständigt gleichfalls einen Schaltweg von der Wechselstromquelle 61 zu der »Niedrig«-Lampe 82 und läßt hierdurch die Lampe aufleuchten, um anzuzeigen, daß der Widerstandswert des Widerstandskörpers 10, 11. 12 unterhalb seines niedrigsten annehmbaren Wertes liegt.

Da der Widerstandswert des Widerstandskörpers 10 gleichfalls kleiner ist als der vorbestimmte Gleichgewichtswert der Brücke 48, wird der Anschlußpunkt 59 wie der Anschlußpunkt 54 ein höheres Potential haben als der Anschlußpunkt 56. Indessen sind die Verbindungen vom Auslaß des Verstärkers 74 zum Relais 76 derart, daß dies Signal nach der Verstärkung eine zum Einschalten des Relais 76 falsche Poarität zeigt, wodurch dies Relais ausgeschaltet bleibt. Es ist zu beachten, daß das Ausgangs-Signal der Brücke 48 stets von falscher Polarität ist, um das Relais 76 einzuschalten, solange der Widerstandswert des Widerstandskörpers 10 kleiner ist als der höchste annehmbare Wert.

Während der nächsten Halbwelle hält der Kondensator 79 die Spannung am Relais 71 auf einem Wert, der hoch genug ist, um die Einschaltung des Relais 71 aufrechtzuerhalten. Ferner ist während dieses Arbeitsspiels der Anschlußpunkt 63 auf höherem Potential als Anschlußpunkt 62, wodurch die Diode 64 in Durchlaßrichtung geschaltet ist und den Anodisierungsstrom durch die Zelle 13 fließen läßt. Da das Relais 87 während dieser Periode abgeschaltet ist. überbrücken

409 529/1/12

gleichzeitig die Kontakte 89-89 die Auslässe der Brükken 47 und 48 und verhindern jede Signal-Übermittlung zu den Relais 71 und 76.

Der obige Vorgang wird während aufeinanderfolgender Halbwellen der Quelle 61 wiederholt, bis der Widerstandskörper 10 einen Wert erreicht, der dem niedrigsten annehmbaren Wert gleichkommt, d. h. dem vorbestimmten Gleichgewichtswert der Brücke 47. Dementsprechend wird während der nächsten Meß-Halbwelle die Brücke 47 ins Gleichgewicht gebracht, worauf kein Signal mehr an Relais 71 gelangt und das Relais abschaltet, den Kontakt 67 öffnet und den Kontakt 72 schließt. Das Öffnen des Kontaktes 67 öffnet den Stromkreis von der Stromquelle 61 zur Kathode 17 und zur »Niedrig«-Lampe 82, womit weitere Anodisierung ausgeschlossen und die »Niedrig«-Lampe gelöscht wird. Das Schließen des Kontaktes 72 schließt andererseits einen Stromkreis von der Quelle 61 durch den normalerweise geschlossenen Kontakt 77 und dem Kontakt 72 zur »Brauchbar«-Lampe 83, worauf diese Lampe aufleuchtet und die Bedienung davon unterrichtet, daß die Anodisierung vollständig ist.

Betrachtet man nun die Situation, in der der Widerstandswert des Widerstandskörpers 10 größer ist als sein geringster brauchbarer Wert, aber niedriger als der höchste brauchbare Wert, so sieht man leicht, daß während eines Meßspiels der Anschlußpunkt 54 auf niedrigerem Potential ist als der Anschlußpunkt 56 und daß der Anschlußpunkt 59 auf höherem Potential liegt als der Anschlußpunkt 56. Dementsprechend sind die von den Relais 71 und 76 von ihren diesbezüglichen Brücken-Ausgängen erhaltenen Signale von falscher Polarität, um die Relais zu betätigen. Als Ergebnis wird sich der Kontakt 67 nicht schließen, und es findet keine Anodisierung statt. Außerdem sieht man, daß beide Relais 71 und 76 abgeschaltet sind, daß eine stromführende Schaltung zur »Brauchbar«-Lampe 83 geschlossen wird, worauf diese Lampe aufleuchtet und die Bedienung benachrichtigt, daß der Wert des Widerstandskörpers 10 innerhalb brauchbarer Grenzen liegt. Es ist auch zu beachten, daß die Bedienung wegen des fehlenden Aufleuchtens der »Niedrig«-Lampe 82 während dieses Arbeitsgangs weiß, daß der Widerstandskörper 10 keine Anodisierung erfahren hat, sondern zu Beginn einen brauchbaren Wert hatte. Diese Information ist natürlich eine große Hilfe beider Bewertung von Herstellungs-Weisen und -Verfahren.

Wenn der Widerstandskörper 10 anfänglich auf einem größeren Wideistandswert ist als sein höchster brauchbarer Wert, ist leicht zu ersehen, daß das während eines Meßspiels an das Rdeis /6 erteilte Signal von richtiger Polarität ist, um seine Einschaltung zu bewirken. Die Einschaltung des Relais 76 schließt den Kontakt 78 und läßt die »Hoch«-Lampe 84 aufleuchten. Dementsprechend ist die Bedienung davon unterrichtet, daß der Widerstandskörper 10 nicht brauchbar ist und verworfen werden sollte. Wie im früheren Falle eines anfänglich brauchbaren Widerstandes wird das Relais 71 nicht eingeschaltet, wodurch keine Anodisierung stattfindet.

Obwohl die in der Schaltung der F i g. 4 (oder F i g. 1 und 3) verwendeten Verstärker 69 und 74 entweder für Gleichstrom oder für Wechselstrom sein können, ist zu beachten, daß bei Verwendung von Wechselstrom-Verstärkern die Auslaßsignale der Brücken beim Durchlauf durch die Verstärker ihren Null-Bezug verlieren. Dementsprechend haben die Null-Teile der Signale, d. h. die Spannungen, die an die Verstärker gelegt werden, wenn die Auslässe der Brücken 47 und 48 kurzgeschlossen sind, endliche Werte, die irrtümliches Einschalten oder Abschalten der Relais 71 und 76 veranlassen können. Dieses Problem wird, wie in F i g. 5 gezeigt, leicht dadurch gelöst, daß man die gemeinsamen Enden der Relais 71 und 76 zu den vorher nicht benutzten Kontakten 91-91 des Relais 87 führt an Stelle des direkten Anschlusses an den gemeinsamen Anschlußpunkt 56. Dementsprechend sind während einer Anodisierungs-Haibwelle, wenn der Anker 88 die Kontakte 89-89 zwecks Kurzschlusses der Ausgänge der Brücken 47 und 48 erfaßt, die Kontakte 91-91 und damit die hiermit verbundenen Enden der Relais 71 und 76 offen, so daß kein Signal an die Relais gebracht werden kann, um ein irrtümliches Einschalten oder Ausschalten zu bewirken. Dagegen sind während der Meß-Halbwelle, wenn der Anker 88 die Kontakte 89-89 freigibt und die Kontakte 91-91 erfaßt, die gemeinsamen Enden der Relais 71 und 76 mit dem gemeinsamen Anschlußpunkt 56 über die Kontakte 91-91 und den Anker 88 verbunden, wodurch die Relais in die Lage versetzt sind, Signale von ihren diesbezüglichen Verstärkern zu empfangen.

Die vorangegangenen Erläuterungen beziehen sich auf die Beendigung der Anodisierung, wenn der Widerstandskörper 10 den vorbestimmten Wert einer Brücke erreicht hat, mit der er verbunden ist. Es sollte jedoch klar sein, daß der Fall, in dem der Widerstandskörper 10 exakt den gewünschten Nominalwert des Widerstandes während einer Anodisierungs-Halbwelle erreicht, sehr selten eintritt. In den meisten Fällen wird der Widerstand entweder einen Wert etwas unterhalb des gewünschten Nominalwertes oder einen etwas größeren Wert erreichen. Jeder dieser letzteren Fälle wird natürlich die Relais der Überwachungseinrichtungen zum Abschalten veranlassen. Wenn es jedoch wünschenswert ist, daß die Widerstandskörper stets einen etwas größeren Wert haben als der gewünschte Nominalwert, wie beispielsweise in der Schaltung nach F i g. 4 können die Relais der Überwachungseinrichtungen polarisiert sein und nur dann abschalten, wenn ein entgegengesetzter Strom durch ihre Spulen fließt. Da dies nur eintritt, wenn eine Brücke durch den Nulloder Gleichgewichts-Zustand geht, werden die Widerstände stets einen etwas größeren Wert haben als der vorbestimmte Wert der Brücke.

Es ist noch zu beachten, daß einer der Vorteile der Verwendung von Wechselstrom zu Anodisierung darin liegt, daß Strom und Spannung in den Schaltkreisen beim Ende jeder Anodisierungs-Halbwelle und zu Beginn jeder Meß-Halbwelle Null ist, womit praktisch keine Schalteffekte auftreten können, die das exakte Arbeiten der Schaltungen beeinträchtigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Anodisierung eines ■Dünnschichtwiderstandes, mit einer den Widerstand als Anode enthaltenden elektrolytischen Zelle, welche über ein Schaltorgan mit einer Spannungsquelle verbindbar ist, mit einer Meßeinrichtung zur Ermittlung des Widerstandswertes des Dünnschichtwiderstandes und mit einer Einrichtung zur Abschaltung des Anodisierungsstroms nach Erreichen des gewünschten Widerstandswertes, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle (23) vorgesehen ist, welche mit der Meßeinrichtung (18) verbunden und mit der elektrolytischen Zelle (13) verbindbar ist, und zwar derart, daß durch Einrichtungen (31, 27 bzw. 31, 42) während der einen Spannungshalbwelle am Ausgang der Quelle (23) ein Anodisierungsstrom durch die Zelle (13) und den Widerstandskörper (10) und während der entgegengesetzten Spannungshalbwelle ein Meßstrom durch den Widerstandskörper (10) getrieben wird, und dadurch, daß zur automatischen Abschaltung des Anodisierungsstroms eine über die Meßeinrichtung (18) gesteuerte Vorrichtung (34) vorgesehen ist (F i g. 1 bzw. 3).

2 Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (31, 27) aus je einer Diode besteht (F i g. 1).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42) aus einem mit der Wechselspannungsquelle (23) synchronisierten Relais besteht (F i g. 3).

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vuirichtung (34) aus einem Verstärker (36) und einem Relais (37) mit einem parallel geschalteten Kondensator (38) und einem in Serie zur Zelle (13) liegenden Schaltkontakt (33) besteht (F i g. 1 bzw. 3).

5. Schaltungsanordnung zur Anodisierung eines Dünnschichtwiderstandes, mit einer den Widerstand als Anode enfhaltenden elektrolytischen Zelle, welche über ein Schaltorgan mit einer Spannungsquelle verbindbar ist, mit einer Meßeinrichtung zur Ermittlung des Widerstandswertes des Dünnschichtwider-Standes und mit einer Einrichtung zur Abschaltung des Anodisierungsstroms nach Erreichen des gewünschten Widerstandswertes, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle (61) vorgesehen ist, welche mit einer aus zwei Widerstandsbrücken (47, 48) bestehenden Meßeinrichtung verbunden und mit der elektrolytischen Zelle (13) verbindbar ist, und zwar derart, daß durch Einrichtungen (64, 87) während der einen Spannungshalbwelle am Ausgang der Quelle (61) ein Anodisierungsstrom durch die Zelle (13) und den Widerstandskörper (10) und während der entgegengesetzten Halbwelle ein Meßstrom durch den Widerstandskörper (10) getrieben wird, und dadurch, daß zur automatischen Abschaltung des Anodisierungsstroms zwei über jeweils eine der Widerstandsbrücken (47, 48) gesteuerte Vorrichtungen (68,73) vorgesehen sind (F i g. 4).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (64) aus einer Diode besteht (F i g. 4).

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (87) aus einem mit der Wechselspannungsquelle (61) synchronisierten Relais (86,88,89) besteht (F i g. 4).

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (68, 73) aus je einem Verstärker (69, bzw. 74) und aus je einem Relais (71 bzw. 76) mit parallelgeschaltetem Kondensator (79 bzw. 81) mit Schaltkontakten (72, 67 bzw. 77, 78) bestehen, von denen einer (67) in Reihe zur Zelle (13) liegt (F i g. 4).

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Widerstandsbrücke (47) so eingestellt wird, daß sie abgeglichen ist, wenn der Widerstandswert des Widerstandskörpers (10) einer unteren Grenze ent-. spricht, und daß die zweite Widerstandsbrücke (48) so eingestellt wird, daß sie abgeglichen ist. wenn der Widerstandswert des Widerstandskörpers (10) einer oberen Grenze entspricht (F i g. 4).

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf beide Überwachungseinrichtungen (68 bzw. 73) ansprechende Anzeigeeinrichtungen (82 bis 84) vorgesehen sind, mittels welcher feststellbar ist, ob der Widerstandswert des Widerstandskörpers (10) unterhalb der unteren Grenze oder zwischen der unteren und oberen Grenze oder über der oberen Grenze liegt (F i g. 4).

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtungen (82 bis 84) aus einer ersten (82), einer zweiten (83) und einer dritten (84) Lampe bestehen, wobei die erste Lampe (82) nur dann aufleuchtet, wenn das Relais (71) der ersten Überwachungseinrichtung (68) erregt ist, wobei ferner die zweite Lampe (83) nur dann aufleuchtet, wenn die Relais (71 bzw. 76) beider Überwachungseinrichtungen (68, 73) erregt sind und wobei schließlich die dritte Lampe (84) nur dann aufleuchtet, wenn das Relais (76) der zweiten Überwachungseinrichtung (73) erregt ist (F i g. 4).