DE19514989A1

DE19514989A1 - Trimming process for electrical thin film resistors

Info

Publication number: DE19514989A1
Application number: DE1995114989
Authority: DE
Inventors: Ralf Harlizius
Original assignee: Rheinmetall Industrie AG
Current assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 1996-10-31

Abstract

The thin film resistor (5) is located o a ceramic layer (3) on a steel base plate (2). Electrode connections (10, 11) are made to the resistor and a current (16) is applied and the voltage measured (20). The value of the resistance is trimmed with the aid of a grinding belt (24) that is brought into contact with the surface. The width and length of the grinding belt is selected to suit the size of the resistor. Successive passes of the grinding belt are made until the required value is obtained.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen eines Dickschichtwiderstandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Verwendung des Verfahrens zum Abgleichen eines auf einem Stahlsubstrat ange ordneten Dickschichtwiderstandes.The invention relates to a method for comparing a Thick film resistor according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a use of the Method for matching one on a steel substrate ordered thick film resistance.

Zum Abgleichen von Dickschichtwiderständen ist es bekannt, mit einem Laser einen sogenannten L-Schnitt in das Wider standsmaterial einzubrennen, der sich bis auf die Substrat oberfläche erstreckt. Dabei bewirkt der Schnitt senkrecht zur Stromrichtung eine starke und der Schnitt parallel zur Strom richtung eine schwächere Erhöhung des Widerstandswertes.To adjust thick-film resistors, it is known with a laser a so-called L-cut in the counter Branding material that extends down to the substrate surface extends. The cut is perpendicular to Current direction is strong and the cut parallel to the current direction a weaker increase in the resistance value.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist unter anderem, daß der jeweilige Widerstand sich nach dem Abgleichen auf grund des Temperaturschocks beim Schnitt noch etwas ändern kann. Ein weiterer Nachteil ergibt sich insbesondere bei dem Abgleichen von Dickschichtwiderständen, die auf einem metal lischen Substrat (z. B. Stahlsubstrat) aufgebracht sind. One disadvantage of this known method is that the respective resistance increases after the adjustment change something due to the temperature shock during the cut can. Another disadvantage arises in particular with the Aligning thick film resistors on a metal mical substrate (e.g. steel substrate) are applied.

Derartige Substrate bestehen aus einem stabilen Metallträger, mit einer elektrisch nicht leitenden Schicht (z. B. einer Ke ramikschicht), auf welcher der Dickschichtwiderstand angeord net ist. Bei einem Widerstandsabgleich mittels eines Lasers verdampft ein Teil des Widerstandsmaterials und gelangt in die nicht leitende Schicht des Metallsubstrates. Dadurch kommt es dann häufig zu einer unerwünschten Verringerung der Hochspannungsfestigkeit dieser Schicht.Such substrates consist of a stable metal support, with an electrically non-conductive layer (e.g. a Ke ceramic layer) on which the thick-film resistor is arranged is not. Resistance adjustment using a laser evaporates part of the resistance material and gets into the non-conductive layer of the metal substrate. Thereby then there is often an undesirable reduction in High voltage resistance of this layer.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem keine Widerstandsänderung nach dem Abgleichsvorgang mehr eintritt und welches bei Verwendung von Metallsubstraten keinen Ein fluß auf die Hochspannungsfestigkeit der elektrisch nicht leitenden Schicht besitzt.The object of the present invention is a Specify procedures of the type mentioned in the introduction, in which none Resistance change occurs more after the adjustment process and which is not an on when using metal substrates does not affect the high voltage strength of the electrical has conductive layer.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestal tungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This task is characterized by the characteristics of the Part of claim 1 solved. Another advantageous embodiment the invention disclose the subclaims.

Eine besonders vorteilhafte Verwendung des Verfahrens offen bart der Anspruch 6.A particularly advantageous use of the method is open the claim 6.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, das Widerstandsmaterial nicht mit Hilfe eines Lasers, sondern gleichmäßig auf der gesamten dem Substrat abgewandten Ober fläche durch einen Schleifprozeß abzutragen. Da der Wider stand eines Schichtwiderstandes umgekehrt proportional zum Querschnitt der Widerstandsschicht ist, wird durch Abschlei fen dieser Schicht der Widerstandswert erhöht. Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt es weder zu einem Temperaturschock des Widerstandsmaterials noch kann die Isolierschicht eines Metallsubstrates hierbei beschädigt werden. Außerdem weist dieses Verfahren den großen Vorteil auf, daß die Stromdichte innerhalb des abgeglichenen Wider standes überall den gleichen Wert aufweist, was bei einem Laserabgleich nicht der Fall ist.Essentially, the invention is based on the idea that Resistance material not with the help of a laser, but evenly over the entire surface facing away from the substrate surface to be removed by a grinding process. Because the cons level of a sheet resistance was inversely proportional to Cross section of the resistance layer is by abrasion The resistance value of this layer increases. When running of the method according to the invention there is neither The temperature shock of the resistance material can still Insulating layer of a metal substrate damaged will. This method also has the great advantage on that the current density within the balanced resistance has the same value everywhere, which is the case with one Laser alignment is not the case.

Um bei dem Abgleichvorgang den jeweiligen Widerstandswert des Schichtwiderstandes zu ermitteln, wird der Dickschichtwider stand ständig mit Strom beaufschlagt und sowohl der Strom als auch die an dem Widerstand abfallende Spannung gemessen. Aus diesen Meßwerten kann dann der jeweilige Widerstandswert mit Hilfe der Beziehung R = U/I ermittelt werden.In order to adjust the respective resistance value of the To determine film resistance, the thick film resistance was constantly charged with electricity and both the electricity and also measured the voltage drop across the resistor. Out the respective resistance value can then be used with these measured values Using the relationship R = U / I can be determined.

Zum Abschleifen des Widerstandsmaterials können an sich be kannte Schleifwerkzeuge, wie Flach- oder Rundschleifmaschi nen, verwendet werden. In der Praxis hat sich besonders die Verwendung von Schwingschleifern als geeignet erwiesen, wobei das jeweilige Schleifmittel eine Körnung 280 aufweisen sollte.To grind the resistance material can be known grinding tools, such as flat or cylindrical grinding machines NEN can be used. In practice, this has become particularly important Use of orbital sanders proved suitable, whereby the respective abrasive has a 280 grit should.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand einer Figur erläuterten Ausführungs beispiel.Further details and advantages of the invention emerge from the following embodiment explained with reference to a figure example.

In der Fig. 1 mit 1 ein Stahlsubstrat, welches aus einer Stahlplatte 2 und einer Keramikschicht 3 besteht, bezeichnet. Auf der Keramikschicht 3 ist ein aus einem Widerstandsmate rial 4 bestehender Dickschichtwiderstand 5 angeordnet.In FIG. 1, 1 denotes a steel substrate, which consists of a steel plate 2 and a ceramic layer 3 . On the ceramic layer 3 , an existing of a resistance material 4 existing thick-film resistor 5 is arranged.

Zur Messung der Widerstandswerte des Dickschichtwiderstandes 5 werden an deren Enden 6, 7 über Spannvorrichtungen 8, 9 Elektroden 10, 11 mit jeweils einem Kupferflechtband 12, 13 angedrückt. Dabei stützen sich die Spannvorrichtungen 8, 9 an der Stahlplatte 2 über Isolierscheiben 14, 15 ab. Die Elek troden 10, 11 sind über ein Strommeßgerät 16 mit einer Strom quelle 17 verbunden. Außerdem sind die Elektroden 10, 11 über entsprechende Leitungen 18, 19 mit einem Spannungsmeßgerät 20 verbunden.To measure the resistance values of the thick-film resistor 5 , electrodes 10 , 11 are pressed onto their ends 6 , 7 by means of clamping devices 8 , 9 , each with a copper braid tape 12 , 13 . The tensioning devices 8 , 9 are supported on the steel plate 2 via insulating washers 14 , 15 . The electrodes 10 , 11 are connected via a current measuring device 16 to a current source 17 . In addition, the electrodes 10 , 11 are connected to a voltage measuring device 20 via corresponding lines 18 , 19 .

Zum Abschleifen der dem Substrat 1 abgewandten Oberfläche 21 des Widerstandsmaterials 4 ist ein mit einer Stromversorgung 22 verbundener Schwingschleifer 23 vorgesehen, der als Schleifmittel auf seiner Unterseite ein Schleifband 24 aufweist. Die Körnung des Schleifbandes ist 280. Die Länge und die Breite der Schwingfläche des Schwingschleifers 23 sind an die Abmessungen des Widerstandsmaterials 4 anzupassen und dürfen deren Abmessungen nicht überschreiten.For grinding the surface 21 of the resistance material 4 facing away from the substrate 1 , an orbital sander 23 is provided which is connected to a power supply 22 and has an abrasive belt 24 on its underside as an abrasive. The grain size of the sanding belt is 280. The length and the width of the oscillating surface of the orbital sander 23 are to be adapted to the dimensions of the resistance material 4 and may not exceed their dimensions.

Durch leichtes Andrücken des Schwingschleifers 23 auf das Widerstandsmaterial 4 und gleichmäßiges Hin- und Herbewegen des Schwingschleifers 23 wird das Widerstandsmaterial 4 abgeschliffen. Dabei wird der Schleifprozeß so lange fort gesetzt, bis sich aus den gemessenen Spannungs- und Strom werten ein Widerstandswert ergibt, der gleich dem vorgege benen Widerstandswert ist.The resistance material 4 is ground off by lightly pressing the orbital sander 23 onto the resistance material 4 and smoothly moving the orbital sander 23 back and forth. The grinding process is continued until the measured voltage and current values result in a resistance value which is equal to the predetermined resistance value.

Um eine hohe Meßgenauigkeit zu erhalten, sollte der Strom mittels der Stromquelle 17 derart eingestellt werden, daß sich in Abhängigkeit der maximalen Belastbarkeit des Wider standes 5 ein möglichst hoher Spannungsabfall an dem Dick schichtwiderstand 5 ergibt.In order to obtain a high measurement accuracy, the current should be set by means of the current source 17 such that the highest possible voltage drop across the thick-film resistor 5 results as a function of the maximum load capacity of the counter 5 .

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann es sich beispielsweise bei dem Schleifwerkzeug 23 statt um einen manuell betätigbaren Schwingschleifer um ein automatisch gesteuertes Schleifwerkzeug (z. B. um eine Flachschleif maschine) handeln. Die Ermittlung der entsprechenden Wider standswerte aus den gemessenen Spannungs- und Stromwerten kann ebenfalls automatisch mit Hilfe eines Mikroprozessors erfolgen, der dann in Abhängigkeit der ermittelten Wider standswerte das Schleifwerkzeug ansteuert.The invention is of course not limited to the embodiment described above. For example, the grinding tool 23 may be an automatically controlled grinding tool (e.g. a surface grinding machine) instead of a manually operated orbital sander. The corresponding resistance values can also be determined automatically from the measured voltage and current values with the aid of a microprocessor, which then controls the grinding tool as a function of the determined resistance values.

BezugszeichenlisteReference list

1 Stahlsubstrat
2 Stahlplatte
3 Keramikschicht
4 Widerstandsmaterial
5 Dickschichtwiderstand
6, 7 Enden
8, 9 Spannvorrichtung
10, 11 Elektroden
12, 13 Kupferflechtband
14, 15 Isolierscheiben
16 Strommeßgerät
17 Stromquelle
18, 19 Leitungen
20 Spannungsmeßgerät
21 Oberfläche
22 Stromversorgung
23 Schwingschleifer
24 Schleifband 1 steel substrate
2 steel plate
3 ceramic layer
4 resistance material
5 thick film resistor
6 , 7 ends
8 , 9 clamping device
10 , 11 electrodes
12 , 13 copper braid
14 , 15 insulating washers
16 ammeter
17 power source
18 , 19 lines
20 voltage measuring device
21 surface
22 Power supply
23 orbital sander
24 sanding belt

Claims

1. A method for aligning a on a substrate ( 1 ) arranged thick film resistor ( 5 ) by removing the corresponding resistance material ( 4 ) of the thick film resistor ( 5 ), characterized in that the removal of the resistance material ( 4 ) by even grinding the substrate ( 1 ) facing away from the surface layer ( 21 ) of the resistance material ( 4 ) with the aid of an abrasive ( 24 ) attached to a grinding tool ( 23 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that an abrasive ( 24 ) with a grain size 280 is used to grind the resistance material ( 4 ).

3. The method according to claim 2, characterized in that sandpaper or sanding belt is used as the abrasive ( 24 ).

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that an orbital sander is used as the grinding tool ( 23 ).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the thick-film resistor ( 5 ) during the grinding of the resistance material ( 4 ) is constantly supplied with current and the respective resistor ( 5 ) by measuring the current and the layer resistance on the thick ( 5 ) resulting voltage is determined.

6. Use of the method according to one of claims 1 to 5 for adjusting a thick-film resistor ( 5 ) arranged on a steel substrate ( 1 ).