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In Schichtschaltungstechnik realisierter, abgleichbarer elektrischer
Widerstand Die Erfindung betrifft einen in Schichtschaltungstechnik realisierten,
abgleichbaren elektrischen Widerstand, bei dem eine mit zwei flechenhaft ausgebildeten
imschlußelektroden versehene Schicht aus Widerstandsmaterial auf einen isolierenden
Substratkörper aufgebracht ist.
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Da derartige Widerstände Bestandteile -von elektrischen Schaltungen
sind, die beispielsweise mit auf dem Substratkörper &ngeordnet sein können,
besteht im Regelfalle die Notwendigkeit eines genauen Widerstandsabgleichs.
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Die Widerstände sind z.B. in Dümlschicht-, Dickschicht-oder Cermettechiiik
ausgeführt. Mit Cermettechnik ist dabei eine Technik angesprochen, bei der Terme
als ein Ger.lisch von Metalloxiden z*B. Siliziummonoxid mit geeigneten Metallen
wie Chrom, Eisen, Mangan, Kobalt, Titan, Aluminium usw Verwendung findet. Ein Widerstandsabgleich
kann beispielsweise durch Abtragen der Widerstandsschicht vorgenommen werden, indem
mehr oder weniger tiefe Einschnitte in die Widerstandsschicht eingefügt werden.
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Das Abtragen der Widerstandsschicht kanal dabei auf mechanischem Wege,
mittels Elektronenstrahlen, laserstrahlen oder Funkerosion erfolgen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Widerstand der
eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und in einer industriellen
Massenfertigung problemlos auf äußerst genaue Widerstandswerte
abgleichbar
ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schicht
in zwei nebeneinander angeordnete Flächenabschnitte unterschiedlicher flächenhafter
Ausdehnung, die dementsprechend ungleich große Widerstandswerte aufweisen, unterteilt
ist, daß sich die Widerstandswerte mindestens im Verhältnis eins zu zwei voneinander
unterscheiden, daß jeweils zwei nebeneinander liegende Enden der beiden Flächenabschnitte
mit einer gemeinsamen Anschlußelektrode versehen sind und daß der Widerstaridsabgleich
durch eine durch Abtragen bewirkte Verringerung der Ausdehnung des Flächenabachnittes
mit dem höheren Widerstandswert erfolgt.
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Durch diese Maßnahmen wird der Widerstand in eine Parallelschaltung
von zwei Teilwiderständen aufgeteilt, wobei der Widerstandsabgleich am hochohmigeren
der beiden Teilwiderstände vorgenommen wird. Hierdurch ist ein feinfilliger und
besonders exakter Widerstandsabgleich gcvährleistet.
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Ferner ist durch die Erfindung der Vorteil gegeben, daß die Belastbarkeit
des Widerstandes durch den Widerstandsabgleich nur unbedeutend verringert wird.
Gemäß der Parallelschaltung der beiden Tellwiderstände fließt nämlich ein größerer
Strom über den kleineren Teilwiderstand, so daß an diesem Teilwiderstand der Hauptanteil
der Verlustleistung des Widerstandes1 anfällt. Dabei ist der niederohmigere Teilwiderstand
in seiner flächenhaften Ausdehnung gemäß der an ihm su erwartenden Verlustleistung
dimenabniert. Die am hochohmigeren Teilwiderstand auftretende Verlustleistung ist
demgegenüber wesentlich geringer, wobei dieser Teilwiderstand zugleich weniger belastet
ist. Der Widerstandsabgleich
erfolgt nun durch Abtragen, also durch
Verringern der flächenhaften Ausdehnung des hochohmigeren Teilwiderstandes. Hierdurch
wird dieser Widerstand noch hochohmiger, der durch ihn fließende Strom nimmt ab
und der Strompfad im Bereich der Abtragung wird enger.
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Da aber der Strom durch den hochohmigen Teilwiderstand wesentlich
kleiner ist, als der durch den niederohmigen Teilwiderstand, in einem praktischen
Fall beträgt das Verhältnis der Ströme, umgekehrt wie das Verhältnis der Widerstände,
etwa eins zu zehrl, wird durch den Widerstandsabgleich am hochohmigen Teilwiderstand
die -Belastbarkeit des Widerstandes nur unvesentlich beeinträchtigt. Darüber hinaus
ist der hochohmigere Teilviiderstand, wegen der geringen Strombelastung, auch im
Bereich der durch den Abgleich bedingten Einschnürung des Strompfades, weitgehend
vor Überlastung geschützt.
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Außerdem wird durch die Erfindung dcr Vorteil erreicht, daß das Reflexionsverhalten
des Widerstandes bei Hochfreouenzen im wesentlicilen vnvcrUndert bleibt, da die
Geometrie Qe niederohnigen Teilwidrstandcs, der den Hauptteil des durch den Widerstand
fließenden Stromes führt, beim Wideir3tfldesabgleich nicht verändert wird.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zum Widerstandsabgleich
ein Einschnitt im Flächenabschnitt mit dem höheren Widerstandswert vertikal zur
Stromflußrichtung vorgesehen ist. Dabei wird bevorzugt derart verfahren, daß der
Einschnitt etwa in der Mitte zwischen den beiden Anschlußelektroden angeordnet ist.
Wenn man in dieser Art verfährt, ist der Widerstandsabgleich auf besonders einfache
Weise durchführbar.
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Desgleichen ist es eine Ausgestaltung der Erfindung daß der Einschnitt
parallel zur Stromflußrichtung weitergeführt ist. Nach einer Weiterbildung dieser
Art des Widerstandsabgleichs, ist der Einschnitt in der Nähe der einen Anschlußelektrode
angeordnet und parallel zur Stromflußrichtung in Richtung auf die andere Anschlußelektrode
weitergeführt. Hierdurch erreicht man den Vorteil, daß die Strombahnen trotz des
Widerstandsabgleichs auch am hochohmigen Widerstand weitgehend homogen bleiben,
wobei besondere Feinfiihligkeit und Genauigkeit gewährleitet sind. Da sich bei dieser
Art des Abgleichs die Abtragung beim hochohmigeren lellwidesand am wenigsten als
Störstelle bemerkbar macht, ist darüber hinaus der weitere Vorteil gegeben, daß
die Belastbarkeit und das Reflexionsverhalten des Widerstandes in besonders hohem
Maße erhalten bleiben.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten
Ausführungebeispielen näher erläutert, ohne jedoch auf diese Ausführungsbeispieleund
die daraus ersichtliche Technologie beschränkt zu sein.
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Es zeigen Fig. 1 einen in Dü-mnschichttechnik realisierten Widerstand
nach der Erfindung in Aufsicht, Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform
des hochohmigeren Teilwiderstandes und Fig. 3 einen Schnitt durch den Widerstand
der Fig. 1 gemäß der Linie A-A.
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In den Figuren ist auf einem isolierenden Substratkörper 1 ein in
Bürmschichttechnik realisierter, in zwei nebeneinander angeordnete Flächenabschnitte
2, 3 unterschiedlicher
flächenhafter Ausdehnung unterteilter, abgleichbarer
elektrischer Widerstand dargestellt.
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Die Flächenabschnitte 2, 3 bestehen beispielsweise aus Ohrom-Nickel
und weisen gemaß ihrer unterschiedlichen flächenhaften Ausdehnung unterschiedliche
Widerstandswerte auf. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführuisbeispiel beträgt das
Verhältnis der Widerstandswerte der beiden Flächenabschnitte 2, 3 etwa eins zu zehn.
Ferner sind jeweils zwei nebeneinander liegende- Enden 21, 31 bzw. 22, 32 der Flächenabschnitte
2, 3 mit einer gemeinsamen Anschlußelektrode 4, 5 versehen. Die Anschlußelektroden
4, 5 bestehen beispielsweise aus Goid und sind den Enden 21, 31 bzw. 22, 32 der
Flächenabschnitte 2, 3 unterlegt.
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Ferner sind zwischen den Anschlußelektroden 5, 4 und den Enden 21,
31 bzw. 22, 32 der Flächenabschnitte 2, 3 Haftschichten 8, 9 bzw. 6, 7 angeordnet.
Diese Haftschichten 6, 7, 8, 9 bestehen beispielsweise aus Chrom-Nickel und sorgen
für eine sichere Kontaktierung der Anschlußelektroden 4, 5 mit den Flächenabschnitten
2, 3.
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(vgl. Fig. 3) Durch diese Ausgestaltung des Widerstandes entsteht
eine Parallelachaltung von zwei Teilwiderstanden Ra, Rb (Fig. 1), deren Widerstan.lswerte
sich aus den Abmessungen der Flächenabschnitte 2, 3 ergeben. Ein Widerstandsabgleich
wird durch Abtragen des Flächenabschnittes 3 mit dem höherem Widerstandswert bewirkt,
wodurch die Ausdehnung dieses Flächenabsohnittes 3 v-erringert, der für den Strom
verbleibende Pfad-veréngt und somit der Teilwiderstand Rb vergrößert wird. Bevorzugt
wird, wie aus Pig. 1 ersichtlich zum Widerstandsabgleich ein Einschnitt 10 in den
Flächenabschnitt 3 mit dem höheren Widerstandswert vertikal zur Stromflußrichtung
eingefügt. Der Einschnitt ist etwa in-der Mitte zwischen den beiden Anschlußelektroden
4, 5 angeordnet. Die Stromflußrichtung ist dabei beim Teilwiderstand Rb durch Linien
11 und beim
Teilwiderstand Ra durch Linien 12 angedeutet. Aus Wen
Linien 11 ist die durch den Einschnitt 10 verursachte-Einschnürung des Stromes ersichtlich.
Als Abtrageverfahren zum Einfügen des Einschnittes 10 können mechanische Verfahren
oder solche, die Elektronenstrahlen oder Laserstrahlen verwenden oder auch solche,
die auf Funkenerosion beruhen, in Betracht kommen.
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Zunächst ergibt sich durch die Erfindung der Vorteil, daß durch die
Aufteilung des Widerstandes in die Parallelschaltung von zwei rPeilwiderständen
Ra Rb und durch den Abgleich am hochohmigeren Teilwiderstand Rb ein äußerst exakter
und auch feinfühliger Widerstandsabgleich gewährleistet ist. Da darüber hinaus der
Hauptanteil des über den Widerstand fließenden Stromes über den Teilwiderstand Ra
fließt, durch den Vergleich der Anzahl der Linien 12 mit der Anzahl der Linien 11
in Fig. 1 soll dies zum Ausdruck gebracht werden, bleibt die Belastbarkeit des Widerstandes
durch den Abgleich im wesentlichen unberührt. Perner ist bei Hochfrequenzen der
Vorteil gegeben, daß das Reflexionsverhalten des Widerstandes durch den Abgleich,
der ja mit einer Veränderung der Geometrie des hochohmigeren Teilwiderstandes verbunden
ist, ebenfalls nahezu unbeeinträchtigt bleibt, da die Geometrie des niederohmigen
Teilwiderstandes Ra, über den der größte Teil des Stromes fließt, nicht verändert
wird.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten hochohmigeren rPeilwiderstand Rb ist
in Abwandlung zu dem in Fig. 1 gezeigten Teilwiderstand Rb zum Widerstandsabgleich
der Einschnitt 10 in der Nähe der Anschlußelektroden 5 angeordnet und parallel zur
Stromflußrichtung, die durch die Linien 11 angedeutet ist, in Richtung auf die andere
Anschlußelektrode 4 weitergeleitet. Gegenüber
dem in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsbelspiel ergibt sich der Vorteil, daß ein noch feinfühligerer und damit
exakterer Widerstandsabgleich vorgenommen werden kann. Wie durch den Vergleich der
Linien 11 in Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, verlaufen die Linien 11 in Fig. 2 in
einem größeren Bereich homogen als in Fig. 1, was zur Folge hat, daß das Hochfrequenzverhalten
des Teilwiderstandes Rb von Fig. 2 gegenüber dem von Fig. 1 noch weiter verbessert
ist.
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7 Patentansprüche 3 Figuren