DE1805319A1

DE1805319A1 - Elektrischer Widerstand

Info

Publication number: DE1805319A1
Application number: DE19681805319
Authority: DE
Inventors: Benjamin Solow
Original assignee: Angstrohm Precision Inc
Current assignee: Angstrohm Precision Inc
Priority date: 1967-10-26
Filing date: 1968-10-25
Publication date: 1969-05-29
Also published as: US3469226A; DE1805319B2; GB1215339A; FR1590012A

Description

FATE) WTAWTlT ΑΙ/Γ

Dipl. ing. B. HOLZEB R9 AUGSBURG

W. 4l8

Augsburg, den 24. Oktober 1968

Angstrohm Precision, Inc., 78II Lemona Avenue» Van Nuys, California, Vereinigte Staaten von Amerika,

Elektrischer Widerstand

Die Erfindung betrifft elektrische Widerstände, insbesondere Dünnfilmwiderstände, die jeweils auf gewünschte Widerstandswerte einstellbar sind.

In vielen Fällen sind elektrische Widerstände erwünscht, die jeweils in Anpassung an bestimmte Schaltungseigenschaften auf bestimmte Widerstandswerte einstellbar sind. Bei RC-Schaltungen ist beispielsweise eine Widerstandsabstimmung oft von Vorteil, damit bestimmte Zeitkonstante erzielt

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werden können. Bekannte einstellbare Widerstände erweisen sich jedoch aus dem einen oder anderen Grund oft als mangelhaft. So werden beispielsweise bei bekannten einstellbaren Widerständen häufig Zickzack- oder sinusförmige Widerstandsfelder auf ebener Unterlage angewandt, von welchen Teile von Hand abbrechbar sind, damit man bestimmte Widerstandswerte auswählen kann. Diese Bauelemente sind also jeweils nur stufenweise einstellbar und erfordern außerdem eine erhebliche Sorgfalt, damit die gewünschte Einstellung

P ohne Zerbrechen der gesamten Anordnung möglich ist. Weitere bekannte einstellbare Widerstände sind Potentiometer, die normalerweise eine Drahtwicklung oder einen Schichtwiderstandsweg mit einem Gleitkontakt aufweisen« Derartige einstellbare Widerstände werden jedoch von äußeren Einflüssen beeinträchtigt, welche die Widerstandswerte beeinflussen können. So können beispielsweise die durch die jeweiligen Potentiometereinstellungen festgelegten Widerstandswerte durch Schwingungen beeinflußt werden, was zu einer Verschiebung des öleitkontaktes führen kann. Außerdem ist mit Störungen durch Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen zu rechnen, die den elektrischen Übergangswiderstand zwischen dem Gleitkontakt und dem Widerstandsweg beeinflussen. Außerdem sind kontinuierlich einstell-. bare Widerstände für viele Anwendung ε- 'ecke unnötig und zu aufwendig. Die bekannten Anordnungen sind außerdem den heutigen Mikroschaltungen größenmäßig nicht angepaßt, da der mechanische

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Aufbau der Potentiometer der erzielbaren Miniaturisierung Grenzen setzt.

Bei bestimmten bekannten Widerständen sind zur Einstellung der jeweiligen Widerstandswerte während des Herstellungsgangs jeweils verschiedene Techniken bekannt. Jede derartige Einstellung erfordert umfangreiche Einrichtungen und kann durch die Verarbeiter der betreffenden Schaltelemente in der Praxis häufig nicht ohne aufwendige Einrichtungen verwirklicht werden.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei elektrischen Widerständen geeigneter Größe für die Verwendung in Mikrοschaltungen entweder eine Verwendung im Verarbeitungszustand oder eine leichte Einstellbarkeit nach der Herstellung z.B. durch die Verarbeiter eines Bauelementes zu ermöglichen, wobei der betreffende Widerstand jeweils nach der Einstellung auf den gewünschten Wert im wesentlichen gegenüber durch äußere Einflüsse hervorgerufenen Änderungen des Widerstandswertes unbeeinflußt sein soll.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gekost, daß in der Oberfläche eines aus elektrisch isolierendem Werkstoff bestehenden Körpers eine Rinne gebildet ist, die

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zwecks Bildung eines Widerstandsweges mit einer elektrischen Widerstandsschicht ausgekleidet ist, daß ferner an einander gegenüberliegenden Enden des Körpers in elektrischer Verbindung mit dem Widerstandsweg stehende Anschlußelemente angeordnet sind und daß die Anordnung von einem Isolierstoffmantel eingehüllt ist.

Die Anschlußleiter können beispielsweise an den je-■ weiligen Enden des Isolierstoffkörpers in elektrischem Kontakt mit einander gegenüberliegenden Enden-des Widerstandsweges befestigt sein. Diese Anordnung ist zum Schutz in einen Isolierstoffmantel eingehüllt. Zur jeweiligen Einstellung des Widerstandswertes wird ein Teil der Widerstandsschicht entfernt, um den Widerstand zu erhöhen, indem beispielsweise ein Teil des die Rinne bedeckenden Schutzmantels weggeschliffen und ein Teil der innerhalb der Rinne befindlichen Widerstandsschicht abgeschabt wird. In der Praxis kann das Bauelement an ein ohmmeter oder ein anderes Wider- W Standsmeßgerät angeschlossen werden, wenn der Widerstandsstoff abgetragen wird, damit die Einstellung bei Erreichung des jeweils gewünschten Widerstandswertes beendet werden kann. In Abwandlung dessen kann der Widerstand auch beim Einbau des Bauelementes in eine Schaltung eingestellt werden, . damit gleichzeitig ein bestimmter, von dem Widerstandswert abhängiger Schaltungsparameter abgeglichen wird. Nach

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erfolgter Einstellung wird eine Schutzschicht auf die durch den Einstellvorgang freigelegte Fläche der Widerstandsschicht aufgetragen, womit der Schutzmantel wieder hergestellt wird.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung erläutert. Es stellen dar:

Pig. I eine vergrößerte perspektivische

Gesamtansicht eines Widerstandes nach der Erfindung,

Pig. 2 eine noch mehr vergrößerte perspek

tivische Ansicht eines solchen Widerstandes mit abgenommener Ummantelung,

Pig. 3 eine vergrößerte, teilweise geschnittene,

schematische Seitenansicht des Wider-■ Standes nach der Erfindung,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4

in Fig. 3,

Fig. 5 einen entsprechenden Schnitt nach

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erfolgter Einstellung des Widerstandswertes und

Pig, 6 eine Unteransicht des Widerstandes

nach der Erfindung.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist in stark vergrößertem Maßstab eine Ausführungsform eines Widerstandes nach der Erfindung gezeigt. Ein im wesentlichen rechtkantiger Körper 10 aus elektrischem Isolierstoff, z.B. aus Keramik oder Glas, ist mit zwei Leitern 12 und 14 ausgestattet, die in einander gegenüberliegende Enden 16 und 18 des Körpers eingelassen sind. An einer zwischen den Enden 1β und 18 gelegenen Oberfläche des Körpers 10 befindet sich eine Erhebung 20, deren den Enden 16 und 18 zugewandte Endteile aus weiter unten angegebenen Gründen aus Fig. 2 ersichtliche Schrägflächen 23 und 25 aufweisen können. Diese Endteile der Erhebung können aber auch nicht abgekantet sein. In der Erhebung 20 ist eine Rinne ) mit V-förmigem Querschnitt gebildet, die sich zwischen den • Enden 16 und 18 erstreckt. Die Neigung der Rinne ist im Sinne einer bestimmten Widerstandsänderung bei gegebener Entfernung einer bestimmten Widerstandsschichtdicke gewählt, wie im folgenden noch erläutert werden wird. Die Rinne kann anstelle eines V-förmigen Querschnittes auch einen bogenförmigen oder anderen Querschnitt aufweisen.

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Der Widerstandsweg besteht aus einer Widerstandsstoffschicht 24, die auf den abgeschrägten Flächen 23 und 25 der Oberfläche der Rinne 22 und mindestens auf einem Teil der Oberfläche der Enden 16 und 18 abgeschieden ist, welch letztere im übrigen mit einer Leiterschicht überdeckt sind. Die Außenkanten der Widerstandsschicht 24 verlaufen mit der Außenkante der Erhebung 20 im wesentlichen fluchtend. Wie aus den Fig. und 3 ersichtlich ist, ist auf der Oberfläche der Enden 16 und 18 eine Leiterschicht 26 derart gebildet, daß die Enden der Widerstandsschicht 24 über einen Teil der Leiterschicht 26 hinwegreichen. Anschlußleiter 12 und 14 sind elektrisch mit der Widerstandsschicht verbunden, indem entsprechende Leiterköpfe 28 und 30 beispielsweise mittels eines elektrisch leitenden Klebers in die Leiterschichten 26 eingebettet sind.

Nach der dargestellten Ausführungsform wird die Widerstandsschicht 24 über einen Teil der Leiterschichten 26 hinweg gebildet und die Anschlußleiterköpfe sind unmittelbar mit diesen Leiterschichten verbunden. In Abwandlung dessen kann die Widerstandsschicht die Leiterschichten auch vollständig überdecken, in welchem Falle die Leiterköpfe jeweils mit der Widerstandsschicht verbunden sind. Ein guter elektrischer Kontakt wird in diesem letzteren Fall ebenfalls erreicht, da die Widerstandsschicht eine mikroskopische Dicke hat und in den Kontaktbereichen einen vernachlässigbar

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kleinen Widerstand besitzt. Die Schrägflächen 23 und 25 stellen eine vorteilhaft gestaltete Unterlage für die Abscheidung der Widerstandsschicht 24 zwischen der Rinne 22 und den Enden 16 und 18 dar. Die durch diese Schrägflächen gebildeten Übergangsflächen erlauben eine Abscheidung der Widerstandsschicht, ohne daß dieselbe an scharfen Kanten abbrechen kann. Außerdem wird die Gefahr des Abspringens des Keramikkörpers 10 beim Abschaben der Widerstandsschicht während der Einstellung des Widerstandswertes vermindert.

Der Körper 10 und ein Teil der Anschlußleiter 12 und werden in einen beispielsweise aus Epoxyharz betreffenden Isolierstoffmantel 32 eingehüllt, wie dies die Pig. 3 und zeigen, so daß die Oberkanten der Widerstandsschicht 24 mit einer dünnen Lage dieses Isolierstoffmantels überdeckt sind". Wenn der Widerstand den für eine bestimmte Anwendung richtigen Wert hat, kann er in dieser Form benutzt werden.

Zur Einstellung des Widerstandswertes werden die Außenkanten der Schicht 24 beispielsweise durch Abkratzen abgetragen, wodurch der Widerstandswert infolge der Verringerung der Querschnittsfläche vergrößert wird. Dieses Abtragen erfolgt durch Bewegen einer Schleifscheibe oder einer Ultraschallschleifvorrichtung über die obere Oberfläche des Wider-

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Standselementes, wodurch der gewünschte Anteil des Widerstandsstoffes entfernt wird. Wie Fig. 5 zeigt, sind die Kanten 34 und J56 der Schicht 24 abgetragen, wodurch der Widerstand in entsprechendem Maße vergrößert ist. Die Neigung der Rinne wird so gewählt, daß man jeweils für eine gegebene Abtragtiefe den jeweils gewünschten Grad der Widerstandsänderung erhält. Eine vergleichsweise flache Rinne ergibt bei geringer Abtragtiefe eine ziemlich große Widerstandsänderung, wohingegen eine steile Rinne bei gegebener Abtragtiefe eine vergleichsweise große WiderStandsänderung mit sich bring. Zur genauen Bestimmung seines Widerstandswertes kann das Schaltelement über die Anschlußleiter 12 und 14 an ein Ohmmeter angeschlossen werden, so daß sein Widerstandswert gleich während der Abtragung der Widerstandsschicht gemessen wird. Nach dem Abtragungsvorgang ist nur ein schmaler Streifen der Schicht 24 den Umgebungseinflüssen ausgesetzt. Somit bleibt der größte Teil der Widerstandsschicht durch den Mantel J52 gegenüber den Umgebungseinflüssen geschützt die durch Abtragung freigelegten Kanten der Schicht 24 können wieder mit Epoxyharz, einem Isolierlack oder einem anderen Stoff 38 überdeckt werden, damit der nunmehr abgestimmte Widerstand vollständig geschützt ist.

Der Mantel 32 dient nicht nur zum Schutz des Bauelementes gegenüber Umgebungseinflüssen, sondern auch als Abstützung für den SohleifVorgang, damit der Keramikkörper nicht gespalten

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wird. Die Leiterköpfe 28 und J>0 können so bemessen sein, daß sie als Anschläge wirken und so ein zu tiefes Abschleifen der Widerstandsschicht 24 verhindern. Wie die Pig. 1 und β zeigen, besitzt der Mantels 32 an seiner Unterseite zwei Einbuchtungen 40 und 42, die eine Mittelrippe 24 begrenzen, welche in entsprechende Endteile 46 und 48 übergeht. Diese Mantelausbildung wird in einer Gießform hergestellt, die den Widerstand auf eine gleichmäßige Ummantelung ausrichtet und fe außerdem zur Kennzeichnung der Unterseite d.h. der, der Einstellfläche gegenüberliegenden Seite des Bauelementes dienen kann. Die Einstellfläche ist außerdem durch die Stellung der Anschlußleiter festgelegt, die aus dem Bauelement in größerer Nähe zu dessen Unterseite als zu dessen oberer Oberfläche herausführen. Die Einstellfläche kann auch durch eine geeignete Farbe oder andere Markierungen gekennzeichnet sein.

Die Herstellung des Widerstandes erfolgt mittels bekannter FilmniederSchlagstechniken. Deshalb braucht das Herstellungsverfahren im einzelnen hier nicht erläutert werden. Die _; Schichten 26 werden unter Verwendung entsprechender Masken aufgesprüht und in die Enden 16 und 18 eingebrannt. Die Widerstandsschicht 24 wird aufgedampft oder in anderer Weise mittels einer entsprechenden Maske auf einen Teil der Leiterschichten 2β und auf die Oberfläche der Rinne 22 .aufgebracht.

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Der Schutzmantel J32 wird dann vergossen oder in anderer Weise um das Bauelement geformt. Für bestimmte Zwecke reicht ein Lack- oder Glasüberzug als Schutz aus.

Nach einem typischen Ausführungsbeispiel eines Widerstandes nach der Erfindung hat eine Schicht mit einem Widerstand von 100 Ohm je Flächeneinheit auf einem Keramikkörper mit einer wirksamen Fläche, d.h. einer Flächeneinheit von 1,27 mm χ 1,27 mm einen Anfangswiderstand von 100 Ohm. Dieser Widerstandswert ist durch Abtragen von 1 mm der Filmbreite bis auf einen Wert von 500 0hm veränderbar. Damit ist eine Widerstandsänderung im Verhältnis 5 ' 1 leicht erzielbar, indem lediglich eine vergleichsweise geringe Menge des Widerstandsstoffes abgetragen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Elektrischer Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberfläche eines aus elektrisch isolierendem Werkstoff bestehenden Körpers (10) eine Rinne (20, 40, 42) gebildet ist, die zwecks Bildung eines Widerstandsweges mit einer elektrischen Widerstandsschicht (24) ausgekleidet

^ ist, daß ferner an einander gegenüberliegenden Enden des Körpers in elektrischer Verbindung mit dem Widerstandsweg stehende Anschlußelemente (12, l4) angeordnet sind und daß die Anordnung von einem Isolierstoffmantel (32) eingehüllt ist. ·

2. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Rinne (22) in einer Erhebung (20) des Körpers (10) gebildet ist.

w ■ 3· Elektrischer Widerstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (20) mit der Rinne an der Außenfläche des Körpers (10) zwischen dessen Enden (16,. 18) gebildet ist und daß die Anschlußelemente als mit je einem Ende des Körpers verbundene Leiter (12, 14) ausgebildet sind.

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4. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 3.» dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (20) einen V-förmigen Querschnitt besitzt und daß die Widerstandsschicht (24) auf den Wandungen der Rinne abgeschieden ist.

5. Elektrischer Widerstand nach Anspruch4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Außenianten der Rinne und der Widerstandsschicht im wesentlichen mit den Außenkanten der Erhebung fluchten.

6. Elektrischer Widerstand nach einem der Ansprüche bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die den Enden (16, l8) des Körpers zugewandten Endseiten der Erhebung jeweils nach unten und außen in Richtung der Enden abgeschrägt sind.

7. Elektrischer Widerstand nach einem der Ansprüche bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (12, I²J-) jeweils durch entsprechende Leiterköpfe (28, 30) niit den Enden der Widerstandsschicht (24) elektrisch leitend verbunden sind, die jeweils unterhalb der Außenfläche der Erhebung liegen und beim Abschleifen der Widerstandsschicht als Anschläge dienen.

8. Elektrischer Widerstand nach einem der Ansprüche 3 bis 7»

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dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffmantel (32) über der genannten Außenfläche eine bestimmte Dicke und über der gegenüberliegenden Oberfläche des Körpers eine größere Dicke aufweist und- daß diese.dickere Mantelschicht Jeweils einen Teil der Anschlußleiter umgreift, wodurch die den Widerstand bestimmende Einstellfläche des Widerstandes festgelegt ist.

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