DE19548563A1

DE19548563A1 - Resistance adjusting method

Info

Publication number: DE19548563A1
Application number: DE1995148563
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Erb
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-12-23
Filing date: 1995-12-23
Publication date: 1997-06-26
Also published as: JPH09190908A

Abstract

The method adjusts resistors which are made of resistive layers mounted on a dielectric. A cross-sectional area effective for the value of the resistance is reduced by at least one section generated using a laser beam whilst simultaneously measuring the resistance value, until a predefined resistance is reached. The section begins and ends inside the resistive area occupied by the layer. In one embodiment the cutting operation begins at a predefined distance from the edge of the resistive area.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich von Widerständen, die als Widerstandsschicht auf einem Dielektrikum aufgebracht sind, wobei durch mindestens einen mit Hilfe eines Laserstrahls erzeugten Schnitt eine für den Wert des Widerstandes wirksame Querschnittsfläche unter gleichzeitiger Messung des Widerstandswertes verringert wird, bis ein vorgegebener Widerstandswert erreicht ist, und einen mit dem Verfahren hergestellten Widerstand.The invention relates to a method for comparing Resistors that act as a resistive layer on a Dielectric are applied, with at least one with the help of a laser beam created a cut for the Value of resistance effective cross-sectional area below simultaneous measurement of the resistance value reduced until a predetermined resistance value is reached, and a resistor made with the method.

Dickschichtwiderstände werden häufig dadurch auf ihren vorgesehenen Widerstandswert abgeglichen, daß die wirksame Querschnittsfläche durch einen mit Hilfe eines Laserstrahls erzeugten Schnitt solange verringert wird, bis eine gleichzeitig vorgenommene Messung den vorgesehenen Widerstandswert ergibt. Aufgrund von Positionier- und Drucktoleranzen kann der Schnitt nicht genau am Rand des Widerstandes begonnen werden, sondern es wird mit dem Schnitt außerhalb der Widerstandsfläche begonnen. Dieses Verfahren ist beim Abgleich von auf Keramik gedruckten Widerständen unkritisch. Beim Abgleich von Widerständen jedoch, die auf ein Dielektrikum gedruckt sind, kann die erhöhte Eindringtiefe des Laserschnitts vor dem Erreichen der Widerstandsfläche zu qualitätsrelevanten Beschädigungen führen, sofern das Dielektrikum nicht entsprechend dick aufgebracht ist. So kann es beispielsweise vorkommen, daß unter dem Dielektrikum liegende Leiterbahnen oder andere leitende Elemente freigelegt werden oder nur von einer sehr dünnen und unregelmäßigen Schicht des Dielektrikums abgedeckt sind. Dieses kann zu Kurzschlüssen mit einer darunterliegenden Leiterbahn führen, insbesondere wenn Feuchtigkeit in den Laserschnitt gelangt. Stand der Technik ist es daher, drei Dielektrikumsdrucke aufzubringen, wodurch dann eine Dicke 50 µm über darunterliegenden Leiterbahnen erreicht werden kann.Thick film resistors are often affected by this provided resistance value matched that the effective Cross-sectional area through a laser beam generated cut is reduced until a simultaneous measurement the intended Resistance value results. Due to positioning and The cut can not be exactly at the edge of the Resistance will be started, but it will be with the Cut started outside the resistance area. This Procedure is used when matching printed on ceramic Resistances not critical. When comparing resistances however, printed on a dielectric can increased depth of penetration of the laser cut before reaching it the resistance surface to quality-related damage if the dielectric is not thick enough is applied. For example, it can happen that traces under the dielectric or others conductive elements are exposed or only by a very thin and irregular layer of the dielectric are covered. This can lead to short circuits with one lead the underlying trace, especially if Moisture gets into the laser cut. State of the art is therefore to apply three dielectric prints, whereby then a thickness of 50 µm above the underlying conductor tracks can be reached.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Qualität von Schaltungen mit durch Laserschneiden abgeglichenen Schichtwiderständen zu verbessern, insbesondere eine gute Überdeckung von durch Dielektrikum abgedeckten Leitern oder anderen Bauelementen sicherzustellen, auch wenn die Dielektrikumsschicht durch zwei Drucke hergestellt wurde und nur eine Dicke von wenig mehr als 35 µm über darunterliegenden Leiterbahnen erreicht.The object of the present invention is to improve the quality of Circuits matched by laser cutting To improve sheet resistance, especially a good one Coverage of conductors covered by dielectric or ensure other components, even if the Dielectric layer was made by two prints and only a little more than 35 µm thick underlying traces reached.

Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß der mindestens eine Schnitt innerhalb der von der Schicht eingenommenen Widerstandsfläche begonnen und beendet wird.This object is achieved in the method according to the invention solved in that the at least one cut within the resistance area occupied by the layer and is ended.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Intensität des Lasers auf ein einwandfreies Trennen der Widerstandsschicht einzustellen, wobei der Schnitt nur wenige um in ein darunterliegendes Dielektrikum eindringt. The method according to the invention enables the intensity of the laser on a perfect separation of the Set resistance layer, the cut only few to penetrate an underlying dielectric.

Die Dicke des Dielektrikums kann daher auf einen Wert beschränkt werden, der von übrigen Gegebenheiten, insbesondere aus der Drucktechnik, bestimmt wird und somit 10 µm bis 15 µm geringer als bei herkömmlichen Abgleichtechniken sein kann. So wird beispielsweise beim erfindungsgemäßen Verfahren ein häufig verwendetes Dielektrikum aus zwei jeweils etwa 15 µm bis 20 µm starken Schichten sicher weniger als 15 µm tief eingeschnitten. Eine ansonsten durch das tiefere Eindringen des Laserstrahls in das Dielektrikum erforderliche Aufbringung einer Schutzschicht auf die fertige Schaltung kann entfallen. Schließlich hat das erfindungsgemäße Verfahren noch den Vorteil, daß eine komplizierte Regelung der Laserleistung, die einerseits im Widerstand einen ausreichend sauberen Schnittkanal und andererseits eine geringe Schnittiefe im Dielektrikum zur Folge hat, entfallen kann.The thickness of the dielectric can therefore be set to one value be limited by other circumstances, especially from printing technology, is determined and thus 10 µm to 15 µm less than conventional ones Matching techniques can be. For example, at method according to the invention a frequently used Dielectric consisting of two approximately 15 µm to 20 µm thick Layers cut securely to a depth of less than 15 µm. A otherwise due to the deeper penetration of the laser beam into the dielectric required application of a Protective layer on the finished circuit can be omitted. Finally, the method according to the invention still has the Advantage that a complicated regulation of the laser power, which on the one hand is sufficiently clean in resistance Cutting channel and on the other hand a small depth of cut in the Dielectric has resulted, can be omitted.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Schnitte in an sich bekannten Formen vorgenommen werden, wie beispielsweise dem P-Schnitt, dem L-Schnitt, dem Serpentin-Schnitt.With the method according to the invention, cuts can be made in known forms can be made, such as the P-cut, the L-cut, the serpentine cut.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Abgleich von Widerständen auf verschiedenen Dielektrika und Substraten geeignet. So lassen sich beispielsweise auch Widerstände von gedruckten Schaltungen auf emailliertem Stahl oder auf mit Dielektrikumsdrucken beschichteten Stahlsubstraten sicherer abgleichen.The method according to the invention is for the adjustment of Resistors on different dielectrics and substrates suitable. For example, resistors from printed circuits on enamelled steel or on with Dielectric printing coated steel substrates safer compare.

Beim Abgleichstart eines Lasers ist dessen Intensität häufig größer als derjenige Wert, auf den sich die Intensität dann einstellt. Dadurch kann am Anfang eines Schnitts ein tieferer Schnitt entstehen. Damit diese häufig unsaubere und zerklüftete Erweiterung nicht in unmittelbarer Nähe des Randes der Widerstandsfläche liegt, ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß der Schneidvorgang in einem vorgegebenen Abstand von einem Rand der Widerstandsfläche begonnen wird und kurz in Richtung auf den Rand verläuft, um dann eine 180°-Wendung durchzuführen, wobei der kürzeste Abstand zum Rand unter Berücksichtigung einer vorhandenen Positioniertoleranz einen durch die elektrische Belastung des Widerstandes gegebenen Minimalabstand nicht unterschreitet. Der Schnittanfang liegt somit im "Schatten" der elektrischen Stromlinien. Etwaige Mikrorisse sind für die Stabilität des Abgleichs unwirksam.When starting a laser, its intensity is frequent greater than the value to which the intensity then relates sets. This can result in a cut at the beginning deeper cut arise. So that these are often dirty and jagged extension not in the immediate vicinity of the Edge of the resistance surface is one advantageous embodiment of the method according to the invention provided that the cutting process in a predetermined Distance from an edge of the resistive surface is started and runs briefly towards the edge, then one 180 ° turn, the shortest distance to the Edge taking into account an existing Positioning tolerance due to the electrical load given the minimum distance falls below. The beginning of the cut is therefore in the "shadow" of electrical current lines. Any microcracks are for the stability of the comparison ineffective.

Bei Lasern, bei welchen durch geeignete Anfangspulsunterdrückung die Laserschnittenergie von Anfang an einen eingeschwungenen Wert annimmt, ist diese Vorsichtsmaßnahme jedoch nicht erforderlich.For lasers with which suitable Initial pulse suppression the laser cut energy from the beginning assumes a steady value, this is However, precaution is not required.

Um eine sichere Positionierung innerhalb der Widerstandsfläche zu gewährleisten und um ferner zur Erzielung eines großen Abgleichverhältnisses möglichst in der Nähe des Widerstandsrandes mit dem Schnitt beginnen zu können, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß zur Positionierung des Laserstrahls mindestens zu Beginn des Schnitts eine Lagekorrektur durch Abtasten mindestens eines Randes der Widerstandsfläche erfolgt.To ensure safe positioning within the To ensure resistance area and in addition to Achieve a large balance ratio if possible in start cutting near the edge of the resistor can, is in a further development of the invention provided that for positioning the laser beam correct the position at least at the beginning of the cut Scanning at least one edge of the resistance surface he follows.

Die Erfindung umfaßt ferner einen Widerstand, der als Widerstandsschicht auf einem Dielektrikum aufgebracht ist, und zur Erzielung eines vorgegebenen Widerstandswertes einen den wirksamen Querschnitt verengenden Schnitt aufweist, wobei der Schnitt vollständig innerhalb der Fläche des Widerstandes verläuft.The invention further includes a resistor, which as Resistance layer is applied to a dielectric, and to achieve a predetermined resistance value has the effective cross-sectional cut, the cut being entirely within the area of the Resistance runs.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Embodiments of the invention are in the drawing represented with several figures and in the following Description explained in more detail. It shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem L-Schnitt, Fig. 1 shows an embodiment with an L-section,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem bis auf einen Anfangsbereich geradlinigen Schnitt, Fig. 2 shows an embodiment with an exception of an initial portion of the rectilinear section,

Fig. 3 und Fig. 4 einen Schnitt nach einem bekannten Verfahren, Fig. 3 and Fig. 4 shows a section according to a known method,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel mit einer zur Erzielung eines höheren Abgleichfaktors geformten Widerstandsfläche und Fig. 5 shows an embodiment with a resistance surface shaped to achieve a higher adjustment factor and

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel mit zwei L-Schnitten. Fig. 6 shows an embodiment with two L-cuts.

Die Fig. 1 bis 3, 5 und 6 zeigen die Ausführungsbeispiele bzw. im Falle von Fig. 3 einen bekannten Dickschichtwiderstand auf einem ausschnittsweise dargestellten Substrat 1, 11. In diesen Figuren sind lediglich Leiterbahnen und Widerstandsschichten sichtbar, während das Dielektrikum die gesamte dargestellte Fläche des Substrats 1, 11 überdeckt und deshalb in den Figuren nicht sichtbar ist. Figs. 1 to 3, 5 and 6 show the embodiments or in the case of Fig. 3 a known thick-film resistor on a partial shown substrate 1, 11. In these figures, only conductor tracks and resistance layers are visible, while the dielectric covers the entire surface of the substrate 1 , 11 shown and is therefore not visible in the figures.

Bei dem anhand der Fig. 3 und 4 dargestellten bekannten Verfahren wird der Schnitt 16 außerhalb der Widerstandsfläche 12 begonnen und nach oben über den Rand 20 der Widerstandsfläche 12 fortgesetzt. Der Widerstand ist links und rechts jeweils auf eine Leiterbahn 13, 14 gedruckt. Mit zunehmender Länge des Schnitts 16 erhöht sich der Widerstandswert zwischen den Leiterbahnen. Die Leiterbahnen 13, 14 sowie die Widerstandsschicht 12 sind auf ein Dielektrikum aufgebracht, unter dem eine weitere Leiterbahn 15 oder ein anderes elektrisch leitendes Bauelement verläuft. Der Bereich des Schnitts 16 um den Rand 20 der Widerstandsfläche 12 ist in Fig. 4 als Schnitt vergrößert dargestellt. Auf dem Substrat 11 befindet sich die Leiterbahn 15. Darauffolgen zwei Schichten 17, 18 eines Dielektrikums, welches wiederum die Widerstandsschicht 12 trägt. Da der Laserstrahl eine ausreichende Energie zum Durchtrennen der Widerstandsschicht 12 aufweist, am Anfangspunkt jedoch keine Widerstandsschicht vorhanden ist, brennt der Laserstrahl in das Dielektrikum 17, 18 bei 19 einen tiefen Graben, der bis in die Nähe der Leiterbahn 15 reicht.In the known method illustrated with reference to FIGS. 3 and 4, the cut 16 is started outside the resistance surface 12 and continued upwards over the edge 20 of the resistance surface 12 . The resistor is printed on the left and right of a conductor track 13 , 14 . With increasing length of the cut 16 , the resistance value between the conductor tracks increases. The conductor tracks 13 , 14 and the resistance layer 12 are applied to a dielectric, under which a further conductor track 15 or another electrically conductive component runs. The area of the cut 16 around the edge 20 of the resistance surface 12 is shown enlarged in FIG. 4 as a section. The conductor track 15 is located on the substrate 11 . This is followed by two layers 17 , 18 of a dielectric, which in turn carries the resistance layer 12 . Since the laser beam has sufficient energy to cut through the resistance layer 12 , but there is no resistance layer at the starting point, the laser beam burns into the dielectric 17 , 18 at 19 a deep trench which extends into the vicinity of the conductor track 15 .

Dabei ist der Grund dieses Grabens sehr unregelmäßig strukturiert im Gegensatz zu der idealisierten Darstellung in Fig. 4. Diese unregelmäßige Struktur bewirkt ein teilweises Freiliegen der Leiterbahn 15 und begünstigt ein Ansammeln von Feuchtigkeit und Staubteilchen, was zu den eingangs erwähnten Defekten führen kann. Sobald der Laserstrahl den Rand 20 der Widerstandsfläche 12 erreicht, wird das Dielektrikum bei 21 nur noch mit einer geringen Tiefe angeschnitten, die dazu ausreicht, daß die zu trennenden Teile der Widerstandsschicht 12 mit Sicherheit getrennt werden.The reason for this trench is very irregularly structured in contrast to the idealized representation in FIG. 4. This irregular structure causes the conductor track 15 to be partially exposed and favors the accumulation of moisture and dust particles, which can lead to the defects mentioned at the outset. As soon as the laser beam reaches the edge 20 of the resistance surface 12 , the dielectric at 21 is only cut to a small depth which is sufficient for the parts of the resistance layer 12 to be separated to be separated with certainty.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt ein zu tiefes Einschneiden in das Dielektrikum 17, 18 nicht auf. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Schnitt bei 6 begonnen, verläuft dann etwas in Richtung auf den unteren Rand der Widerstandsfläche 2, um dann in einem Teilbereich 7 etwa parallel zu dem unterem Rand und dann bei 8 in Richtung auf den anderen Rand zu verlaufen. Ist der Sollwiderstand nahezu erreicht, kann durch den dargestellten sogenannten L-Schnitt ein langsameres Annähern an den Sollwiderstand dadurch erfolgen, daß der Schnitt bei 9 parallel zum oberen Rand der Widerstandsfläche 2 verläuft und schließlich bei dem Sollwiderstand beendet wird. In the method according to the invention, the dielectric 17 , 18 is not cut too deeply. In the embodiment shown in FIG. 1, the cut is started at 6 , then runs somewhat in the direction of the lower edge of the resistance surface 2 , then in a partial region 7 approximately parallel to the lower edge and then at 8 in the direction of the other edge to get lost. If the target resistance has almost been reached, the so-called L-cut shown can bring the target resistance closer to slower, in that the cut at 9 runs parallel to the upper edge of the resistance surface 2 and finally ends at the target resistance.

Ist ein L-Schnitt aus Genauigkeitsgründen nicht erforderlich, kann ein gerader Schnitt 10, wie in Fig. 2 dargestellt, ausgeführt werden. Eine Erhöhung des Abgleichfaktors ist dadurch möglich, daß die Widerstandsfläche 22 gemäß Fig. 5 eine Ausbuchtung 23 aufweist. Tritt der Schnitt in die Ausbuchtung ein, nimmt der Widerstand, bezogen auf die jeweilige Verlängerung des Schnitts, stärker zu. Deshalb kann ein größerer Abgleichfaktor erzielt werden. Der Schnitt 24 kann dabei von oben oder von unten geführt werden.If an L-cut is not required for reasons of accuracy, a straight cut 10 , as shown in FIG. 2, can be carried out. An increase in the adjustment factor is possible in that the resistance surface 22 according to FIG. 5 has a bulge 23 . If the cut enters the bulge, the resistance increases, based on the lengthening of the cut. Therefore, a larger adjustment factor can be achieved. The cut 24 can be made from above or from below.

Zur Erhöhung des Abgleichfaktors können auch mehrere Schnitte in einer Widerstandsschicht vorgesehen sein. Dazu sind in Fig. 6 als Beispiel zwei L-Schnitte 25, 26 dargestellt.To increase the adjustment factor, several cuts can also be provided in a resistance layer. For this purpose, two L-cuts 25 , 26 are shown in FIG. 6 as an example.

Claims

1. A method for matching resistors which are applied as a resistive layer on a dielectric, a cross-sectional area effective for the value of the resistor being reduced by at least one cut produced with the aid of a laser beam, while simultaneously measuring the resistance value until a predetermined resistance value is reached, characterized in that the at least one cut is started and ended within the resistance area occupied by the layer.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cutting process at a predetermined distance from one Edge of the resistive surface is started and briefly in Direction to the edge, then a 180 ° turn perform, the shortest distance to the edge below Consideration of an existing positioning tolerance given by the electrical load on the resistor Minimum distance not less.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for positioning the Laser beam at least at the beginning of the cut one Correction of position by scanning at least one edge of the Resistance surface takes place.

4. Resistance that acts as a resistance layer on a Dielectric is applied, and to achieve a predetermined resistance value one the effective Cross section narrowing cut, thereby characterized in that the cut is completely within the Area of resistance runs.