DE1908394C - Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht Widerstandselementes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen, eines Dünnschicht-Widerstandselementes mit einer Widerstandsschicht und einer Zwischenschicht, die unterschiedliche Temperaturkoeffizienten aufweisen. ■

Entsprechend der Erhöhung der Genauigkeit von Ubertragungsgeräten ist es auch erforderlich, daß die darin verwendeten elektronischen Teile große Genauigkeit besitzen, und es sind Widerstandselemente erforderlich, deren Temperaturkoeffizient des Wider- to standswertes unter 10 ppm/⁰ C liegt. Darüber hinaus ist es in einer Dünnschicht-Schaltung oft erforderlich, den Widerstandswert innerhalb des Bereiches des regulierten Wertes einzustellen und die Differenz zwischen den Temperaturkoeffizienten des Wider-Standes einer Anzahl von Widerstandseiementen. die nahe Ineinander angeordnet sind, innerhalb einiger ppm/ C zu begrenzen.

Es ist ein Metallschichtwiderstand mit einer Widerstandsschicht und einer Zwischenschicht, die unterschiedliche Temperaturkoeffizienten aufweisen, bekannt, bei dem eine Einstellung des Widerstandstemperaturkoeffizienten dadurch erfolgt, daß die Dicke der Widerstandsschicht allein oder der Widerstandsschicht und der Zwischenschicht geändert wird. 2$ Hierbei ändert sich aber nicht nur der Temperaturkoeffizient, sondern auch der Widerstandswert selbst, so daß es nicht möglich ist. den Widerstandswert innerhalb des zulässigen Ft 'ilers zu halten.

Der Erfindung liegf die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung ein^s Dünnschicht-Widerstandselementes zu schaffen, durch das der Temperaturkoeffizient des Widerstandes fein eingeregelt werden kann, ohne daß dabei der Widerstandswert über die Toleranzgrenzen hinaus geändert wird. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß nur aufdieAnschlußteileder Widerstandsschicht Zwischenschichten aufgebracht werden und daß zur Feineinstellung des Temperaturkoeffizienten Teile der Zwischenschichten entfernt werden. Das Widerstandsmaterial des von der Zwischenschicht überdeckten Teils der Widerstandsschicht und die Zwischenschicht bilden einen parallel geschalteten Teilwiderstand. Der Widerstandstemperaturkoeffizient des gesamten Widerstandes hängt aber im wesentlichen nur von dem Widerstand der nicht von der Zwischenschicht überzogenen Widerstandsschicht und dem Widerstand der Zwischenschicht ab.

Vorzugsweise sind leicht lötbare metallische Abschlußschichtcn auf den Zwischenschichten so aufgebracht, daß Teile der Zwischenschichten, die nicht die Widerstandsschicht überdecken, freigelassen werden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in der sind

Fig.l ein Längsschnitt eines Widerstandscle* mentes nach der Erfindung und

F i g. 2 eine Aufsicht auf das Widerstandselement.

Gemäß den Figuren ist eine Widerstandsschicht 2 auf einer Unterlage 1 aus einer glasierten Keramik durch Vakuumniederschlag oder Kathodenzerstäubung gebildet, und weitere Zwischenschichten 3 und metallische Abschlußschichten 4 werden an den bei' den Enden der Widerstandsschicht 2 gebildet. Die Zwischenschiebten 3 dienen zur Erhöhung der me' chanischen Haftkraft der metallischen Abschlußschichten 4 und verhindern eine Diffusion des Lot' materials zum Anbringen der Verbindung»' oder Außenleitungen. Gemäß der Erfindung erleichtern diese Zwischenschichten 3, indem sie so, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, vorgesehen werden, des weiteren die Einstellung des Temperaturkoeffizienf.en des Widerstandswertes, Die Zwischenschichten 3 bestehen aus einem Metall mit sinem Temperaturkoeffizienten, der von dem Temperaturkoeffizienten des Widerstands 2 verschieden ist, und sind an den beiden Enden des Widerstandsfilmes 2 überlappt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Es ist gemäß der Erfindung wichtig," daß die Zwischenschichten so vorgesehen sind, daß sie im wesentlichen parallele Widerstände bilden, indem sie mit Teilen des Widerstandsfilmes kombiniert werden, und daß die Teile der Zwischenschichten, die als parallele Widerstände wirken und an denen die metallische·!! Abschlußschichten 4 nicht teilweise überlappen, frei gelassen sind. Die metallischen Abschlußschichten 4 bestehen aus einem lötfähigen Metall mit einem gerincen Wert des spezifischen Flächenwiderstandes. Wenn der Widerstand des Teiles des Widerstandsfilmes 2 zwischen den Enden der Zwischenschichten 3 den Wert R, besitzt, der Widerstand des frei gelassenen Teiles der Zwischenschichten den Wert R₂ und der Widerstand des Teiles des Widerstandsfilrnes unter der Zwischenschicht den Wert R₁' bei dem Widerstandselement mit einem in Fig.l und 2 dargestellten Aufbau haben, kann die Ersatzschaltung dadurch gebildet werden, daß R₁' und R₂ parallel zueinander geschaltet und R₁ in Reihe zu R₁' und R₂ geschaltet werden, üblicherweise steht R₁' zu R₂ in der Beziehung R₁' > R₂, und eine Widerstandsschicht mit einem geringen Temperaturkoeffizienten wird ausgewählt, und deshalb kann die Ersatzschaltung als eine Reihenschaltung v.<n R₁ und R₂ behandelt werden. Wenn deshalb die Temperaturkoeffizienten von R₁ und R₂ jeweils r<, und x₂ sind, kann der Temperaturkoeffizient 11 des Widerstandselementes ausgedrückt werden als

Da R[ zu R₂ in der Beziehung zu R₁'
kann η ausgedrückt werden als

R₁ steht,

u = Μ, +

R₂

Aus diesen Formeln ergibt sich, daß der Temperaturkoeffizient des Widerstandselemcntes von R, und R₂ abhängt. Falls R,, d. h. die Länge der Widerstandsschicht, groß gemacht wird, ändert sich der Temperaturkoeffizient, wie sich aus den obigen Formeln ergibt, jedoch wird gemäß der Erfindung d*r Teil der Zwischenschicht, der nicht auf der Widerstandsschicht überlappt ist und frei gelassen ist, physikalisch oder chemisch entfernt, um R₁ zu erhöhen. Mit anderen Worten wird A₂ in Übereinstimmung mit der Erhöhung von R₁ vergrößert, so daß RjIR₁ zu einem konstanten Wert gemacht werden kann, und somit wird eine Feineinstellung des Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes möglich.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. Die Unterlage

wird auf einer Temperatur von 35O⁰C gehalten, und die Widerstandsschicht 2 aus Ni — Cr (80 bis 20%) wird bis zu einer Dicke von 400 A niedergeschlagen, und die Zwischenschichten 3 aus Chrom werden bis zu einer Dicke von 1000 A niedergeschlagen, und schließlich werden die metallischen Abschlußschichten 4 aus Palladium bis zu einer Dicke von 5000 Ä niedergeschlagen. Hierbei haben die Palladiumschichten einen spezifischen Widerstand von etwa 20 μ Ohm · cm und einen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes von 1700 ppm/⁰ C. Unter der Annahme, daß die gesamten Flächen der Palladiumanschlüsse gelötet sind, kann der Temperaturkoeffizient des Widerstandes «, wie oben beschrieben, in folgender Weise ausgedrückt werden, wobei der Widerstand des Palladiums vernachlässigt wird:

= IJ₁ +

R₁

"300 = «1 + 1700

0,83
300

Dies bedeutet, daß die Differenz zwischen den Temperaturkoeffizienten an den Anschlüssen etwa 4ppm/°C beträgt, Wenn jedoch die Länge des frei gelassenen Teiles 0,25 mm gemacht wird und der Feinabgleich durch Materialentfernung gentüß der Erfindung so ausgeführt wird, bis die Breite des frei gelassenen Teiles 0,3 mm wird, d, h. gleich der Breite der Widerstandsschicht des Nickel-Chroms, und die durch schräge Linien dargestellten Teile 5 der Zwischenschichten aus Chrom gemäß F i g. 2 entfernt werden, wird der Widerstand R₂ 3,33 Ohm. Wenn R₁ 3 kOhm wird, wird

«3 k

= «, + 1700

= α, + 1,88 (ppm/⁰ C),

Unter der Annahme, daß die Länge des frei gelassenen Teiles aus Chrom in Längsrichtung 0,25 mm beträgt und die Breite 1,2 mm in F i g. 2 beträgt, wird der Widerstand R₂ des frei gelassenen Teiles 0,83 Ohm. Wenn R₁ 30Ö Ohm ist, wird der Temperaturkoeffizient des Widerstandes (/₃₀₀ zu

Wenn R₁ 3000 Ohm bei demselben Aufbau ist, wird der Temperaturkoeffizient des Widerstandes u^oon zu

„ - „ ι 1700· °ⁱ⁸³ ■ ""' "³^

= -i, + 0,47(ppm/°C).

und die Differenz zwischen den Temperaturkoeffizienten an den Anschlüssen kann 2,82 (ppm/°C) gemacht werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Widerstandselementes mit einer Widerstandsschicht und einer Zwischenschicht, die unterschiedliche Temperaturkoeffizienten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß nur auf die Anschlußteile der Widerstandsschicht Zwischenschichten aufgebracht werden und daß zur Feineinstellung des Temperaturkoeffizienten Teile der Zwischenschichten entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß leicht lötbare metallische Abschlußschichten auf den Zwischenschichten so aufgebracht werden, daß Teile der Zwischenschichten, die nicht die Widerstandsscnicht überdecken, frei gelassen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen