DE2120896A1

DE2120896A1 - Method for adjusting flat electrical resistances

Info

Publication number: DE2120896A1
Application number: DE19712120896
Authority: DE
Inventors: Hans-Josef Dipl.-Phys. Dr. 8000 München Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-04-28
Filing date: 1971-04-28
Publication date: 1972-12-28
Also published as: DE2120896B2

Description

Verfahren zum Abgleichen von flächenhaften elektrischen Widerständen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen von flächenhaften elektrischen Widerständen auf Sollwert, wobei der stromleitende Querschnitt durch Entfernen eines Teiles der Widerstandsschicht verringert wird.Method for adjusting flat electrical resistances The invention relates to a method for adjusting areal electrical Resistances to setpoint, the conductive cross-section by removing a Part of the resistance layer is reduced.

Die Flächen der abzugleichenden Widerstände in Dünnschicht-, Dickschicht- und Hybrid-Schaltungen sind aus Miniaturisierungsgründen und insbesondere bei Anwendungen in der Hochfrequenz technik aus Laufzeitgründen sehr klein, so daß zum Abgleich meist nur eine sehr kleine Fläche zur Verfugung steht. Beim Einschneiden einer Trennut steigt dann auch bei geringster Vorschubgeschwindigkeit der Trennvorrichtung der Widerstandswert so schnell an, daB die geforderten engen Toleranzen nicht eingehalten werden können. Die Grenze dafür ist durch die Schaltzeit de.r automatischen Abschaltappanatur und durch die Genauigkeit der mechanischen Führung gegeben. Außerdem nimmt bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit des Trennwerkzeuges die relative Widerstandsänderung pro Zeiteinheit zur wenn die Lange-der Trennut nicht mehr klein gegenüber der Widerstandsbreite ist.The surfaces of the resistors to be adjusted in thin-film, thick-film and hybrid circuits are for miniaturization reasons and especially in applications In high-frequency technology very small for reasons of runtime, so that for adjustment usually only a very small area is available. When cutting a parting groove then increases even at the lowest feed speed of the cutting device Resistance value increases so quickly that the required tight tolerances are not maintained can be. The limit for this is the switching time of the automatic switch-off device and given by the accuracy of the mechanical guidance. It also increases at constant Feed speed of the cutting tool the relative change in resistance per Unit of time when the length of the separating groove is no longer small compared to the resistance width is.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum nachträglichen Abglei.It is already a device for subsequent compensation.

chen von flächenhaften Widerständen mittels eines Laserstrahls bekannt, bei dem der fokussierte taserstrahl auf die Widerstandsschicht auftrifft und dabei einen Graben herausschneidet, indem er einen Teil der Schicht verdampft. Für genaue Abgleichvorgänge wird hier der sog. L-Schnitt empfohlen. Hierbei wird der Widerstand zuerst senkrecht zur Stromflußrichtung getrimmt. Dabei ändert sich der Widerstandswert sehr schnell. Ist der gewünschte Wert innerhalb vorbestimmter Grenzen erreicht, dann wird- in Richtung des Stromflusses getrimmt, also senkrecht zur ersten Trimmrichtung. Da sich jetzt der Widerstand trotz gleicher Laser leistung nur noch langsam ändert, läßt sich der geforderte Wert auf etwa 0,1 % genau abgleichen.Chen of surface resistances by means of a laser beam is known, in which the focused laser beam hits the resistive layer and thereby cuts out a trench by evaporating part of the layer. For exact The so-called L-cut is recommended here for adjustment processes. This is where the resistance first perpendicular to the direction of current flow trimmed. It changes the resistance value very quickly. Is the desired value within predetermined If limits are reached, then the trimming takes place in the direction of the current flow, i.e. vertically to the first trim direction. Since the resistance is now in spite of the same laser power only changes slowly, the required value can be adjusted to an accuracy of 0.1%.

Es ist auch bereits ein Schichtwiderstand bekanntgeworden, der aus einer auf einem Substrat aufgebrachten, trapezförmigen Widerstandsfläche besteht. Dieser Widerstand besitzt also zwei parallellaufende, ungleich lange BegrenBungslinien,) die Kontakte sind an den beiden Schmalseiten angebracht. von den beiden verschieden langen, parallellaufenden Begrenzungslinien aus wird dann je eine senkrecht hierzu verlaufende Trennut in die Widerstandsfläche eingebracht. Dabei liegen diese Trennuten genau eineinander gegenüber.A sheet resistor has also already become known that consists of a trapezoidal resistor surface applied to a substrate. This resistance therefore has two parallel, unequal length boundary lines,) the contacts are attached to the two narrow sides. different from the two long, parallel boundary lines are then each one perpendicular to this running separating groove introduced into the resistance surface. These separating grooves are located here exactly opposite each other.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Abgleichen von flächenhaften elektrischen Widerständen anzugeben, bei dem die Trennut kurz vor und bei Erreichen des Sollwertes in einem Gebiet mit möglichst geringer Stromliniendichte bewegt wird.The object of the invention is to provide a method for matching of two-dimensional electrical resistances, in which the separating groove is short before and when the target value is reached in an area with the lowest possible streamline density is moved.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß quer zur Stromflußrichtung von einer Seite der Widerstandsfläche aus wenigstens zwei parallellaufende, nichtleitende Trennuten eingeschnitten werden, von denen die erste den Grobabgleich und die letzte den Feinabgleich besorgt.This object is achieved in that transversely to the direction of current flow from one side of the resistance surface at least two parallel, non-conductive ones Separating grooves are cut, the first of which is the coarse adjustment and the last the fine adjustment worried.

Damit ergeben sich -die Vorteile, daß zum Erreichen einer hehen Abgleichgenauigkeit nur eine relativ einfache Abgleich vorrichtung benötigt wird, daß mit großer Geschwindigkeit gearbeitet werden kann und daß die den Feinabgleich besorgende letzte Trennut, die in einem Bereich verringerter'Stromdichte verläuft, eine erhöhte Abgleichgenauigkeit bewirkt.This results in the advantages that to achieve a high level of calibration accuracy only a relatively simple adjustment device is needed that at great speed can be worked and that the last Trennut that takes care of the fine adjustment, the in an area of reduced current density runs, an increased Adjustment accuracy causes.

Vorteilhaft werden für den Grobabgleich zwei Trennuten von einer Seite her in die Widerstandsfläche eingeschnit'.en, während für den Feinabgleich eine dritte Nut etwa symmetri.sch zwischen die beiden ersten gelegt wird. Dabei erden vorzugsweise die ersten beiden Trennuten gleich lang ausgeführt.Two separating grooves from one side are advantageous for the rough adjustment cut into the resistance surface, while a third groove is placed approximately symmetrically between the first two. Earth in the process preferably the first two separating grooves are of the same length.

Hiermit ergeben sich gegenüber der Verwendung von nur zwei Trennuten die Vorteile, daß die Widerstandsschicht geringer und gleichmäßiger belastet wird und daß- zwischen den beiden ersten Trennuten die Stromliniendichte sehr gering ist und somit engere Toleranzen einzuhalten gestattet.This results in comparison to the use of only two separating grooves the advantages that the resistance layer is less and more evenly loaded and that the streamline density between the first two separating grooves is very low is and thus allowed to adhere to closer tolerances.

Vorzugsweise wird der Abgleichvorgang messend verfolgt und gesteuert.The adjustment process is preferably monitored and controlled in a measuring manner.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail with the aid of the drawing.

Fig. 1 z-eigt einen flächenhaften elektrischen Widerstand, bestehend aus einer etwa rechteckigen Widerstandsschicht 1 und zwei Kontaktflächen 2. Zum Wertabgleleh ist von einer Seite der Widerstandsschicht 1 her quer zur Stromflußrichtung eine Trennut 3 eingeschnitten. Dabei ergibt sich der mit 4 gekennreichnete Verlauf der elektrischen Stromlinien. Man erkennt leicht, daß mit zunehmender Länge der Trennut die elektrischen Stromlinien immer mehr zusammengedrargt werden, so daß der elektrische Widerstand mit zunehmender Länge der Trennut stark ansteigt. Man erkennt auch, daß durch den bekannten sog. T-Schnitt, bei dem der Feinabgleich durch eine Trennut in Stromflußrichtung bewirkt wird, auch der Feinabgleich in einem Bereich relativ hoher Stromdichte vorgenommen wird, so daß keine besonders hohen Genauigkeiten erreicht werden können.Fig. 1 shows a flat electrical resistance, consisting from an approximately rectangular resistance layer 1 and two contact surfaces 2. For Wertabgleleh is from one side of the resistance layer 1 transversely to the direction of current flow cut a dividing groove 3. This results in the curve marked 4 of the electric streamlines. It is easy to see that the longer the Separately, the electric streamlines are more and more compressed, so that the electrical resistance increases sharply with increasing length of the separating groove. Man also recognizes that through the well-known so-called T-cut, in which the fine adjustment is carried out a separating groove is effected in the direction of current flow, also the fine adjustment in one area relatively high current density is made, so that no particularly high accuracies can be achieved.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren bei Verwendung von zwe-i Trennuten. Von einer Seite der Widerstandsschicht 1 aus wird zunächst für den Grobabgleich eine erste längere Trennnut 3 eingeschnitten, bis der Widerstands-Sollwert zu einem gewissen Prozentsatz angenähert ist. Anschließend wird parallel dazu von derselben Seite der Widerstandsschicht 1 aus eine zweite Trennut 5 eingeschnitten, die den Feinabgleich besorgt.Fig. 2 shows the method according to the invention using two Parting grooves. From one side of the resistance layer 1, a rough adjustment is first made cut a first longer separating groove 3 until the resistance setpoint becomes a is approximated to a certain percentage. Subsequently, the same is carried out in parallel Side of the resistance layer 1 cut from a second separating groove 5, which the Fine tuning worried.

Durch Vergleich mit dem in Pigi 1 eingezeichneten Stromlinienbild erkennt man, daß der Peinabgleich in einem Flächenbereich mit sehr geringer Stromdichte vorgenommen wird. Die zweite Trennut 5 liegt sozusagen im "Schatten" der ersten Trennut 3.By comparison with the streamline diagram drawn in Pigi 1 it can be seen that the pin balance is in an area with a very low current density is made. The second separation groove 5 is, so to speak, in the "shadow" of the first Trennut 3.

Fig. 3 zeigt das erfindungsgemäße Abgleichverfahren unter Verwendung von insgesamt drei Trennuten Zunächst wird die erste Trenmit 3 in die Widerstandsschicht 1 eingeschnitten. Anschließend wird eine zweite Trennut 6 eingebracht. Die länge der beiden Trennuten 3 und 6 wird durch Vorversuche so gewählt, daß bei etwa gleicher Länge der beiden Trennuten der Widerstands-Sollwert bis auf einen vorbestimmten Prozentsatz angenähert ist. Anschließend wird der Feinabgleich mit Hilfe einer symmetrisch zwischen den beiden ersten Trennuten 3,6 eingebrachte Trennut 5 vorgenommen. Durch länge und Abstand der beiden ersten Trennuten 3,6 kann die Stromdichte des zwischen den beiden Trennuten liegenden Flächenbereiches eingestellt und damit die Abgleichgenauigkeit beeinflußt werden.Fig. 3 shows the alignment method according to the invention using of a total of three separating grooves First of all, the first separating groove is 3 in the resistance layer 1 incised. A second separating groove 6 is then introduced. The length the two separating grooves 3 and 6 is selected by preliminary tests so that at approximately the same Length of the two separating grooves of the desired resistance value up to a predetermined one Percentage is approximated. The fine adjustment is then carried out using a symmetrical Separating groove 5 introduced between the first two separating grooves 3, 6 is made. By length and distance of the first two separating grooves 3,6 can be the current density of the between the two separating grooves lying surface area set and thus the alignment accuracy to be influenced.

Die in Fig. 3 dargestellte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens soll auch an einem Zahlenbeispiel verdeutlicht werden.The variant of the method according to the invention shown in FIG. 3 should also be illustrated using a numerical example.

Es wurde ein Widerstand von 1 mm Länge und 1,7 mm Breite abgeglichen. Die erste Trennut 3 wurde im Abstand von 0,2 mm von der linken leitbahn gezogen. Nach 0,5 mm Strichlange war ein Widerstand von 5 % unterhalb des Sollwertes erreicht. Die zweite Trenmit, 6 wurde im Abstand von 0,2 mm von der rechten Kontaktfläche gezogen. Nach einer Länge von 0,4 mm war der Widerstands-S,ollwert auf 0,2 % angenähert. Zum Feinabgleich wurde in die-Mitte zwischen Trennut 3 und Trennut 6 die Nut 5 gelegt.A resistance of 1 mm in length and 1.7 mm in width was calibrated. The first separating groove 3 was drawn at a distance of 0.2 mm from the left conductive path. After a line length of 0.5 mm, a resistance of 5% below the nominal value was reached. The second Trenmit, 6 was at a distance of 0.2 mm from the right contact surface drawn. After a length of 0.4 mm, the resistance target value was approximated to 0.2%. For fine adjustment, groove 5 was placed in the middle between separating groove 3 and separating groove 6.

Sie erreichte eine Länge von 0,2 mm, wobei der Widerstands-Sollwert mit einer Toleranz von weniger als + 0,01 % erreicht werden konnte. Selbstverständlich'könnten auch mehr als drei Trennuten eingeschnitten werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die dabei erreichbare Geilauigkeitsverbesserung den Aufwand nicht rechtfertigt.It reached a length of 0.2 mm, being the resistance setpoint could be achieved with a tolerance of less than + 0.01%. Of course 'could more than three separating grooves can also be cut. However, it turned out that the improvement in accuracy that can be achieved does not justify the effort.

Das Einschneiden der Trennuten kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Gebräuchlich sind Mikro-Sandstrahl-Gebläse, Laserstrahlen, Elektronenstrahlen, Funkenerosion usw. Mit Vorteil wird man dabei ein Verfahren verwenden, bei dem eine an den Widerstand angeschlossene Meßvorrichtung nicht beeinflußt wird und das darüber hinaus auch leicht beherrschbar ist.The cutting of the separating grooves can be done in various ways take place. Commonly used are micro sandblasting blowers, laser beams, electron beams, Spark erosion, etc. It will be advantageous to use a method in which a connected to the resistor measuring device is not influenced and that above is also easy to control.

4 Patentansprüche 3 Figuren4 claims 3 figures

Claims

P a t e n t a n s p rü c h e experience for the comparison of flat areas electrical resistances at nominal value, the conductive cross-section through Removing a part of the resistive layer is reduced, d u rc h g e k e n n -z e i c h n e t that transversely to the direction of current flow from one side of the resistance surface (1) from at least two parallel, non-conductive Trerniuten (3.5) are cut, of which at least the first is the coarse adjustment and the last the fine adjustment worried.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that two separating grooves are cut for the coarse adjustment and that fiir dcn fine adjustment a third groove is placed approximately symmetrically between the first two will.

3. -V'erfshren according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n -e t that the first two separating grooves have the same length.

4. The method according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e -kennz e i chne t that the adjustment process is monitored and controlled.