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Verwahren zur Herstellung eines abgeglichenen Widerstandes in
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Dickschichttechnik.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines abgeglichenen
Widerstandes in Dickschichttechnik mit einer auf einer isolierenden Trägerunterlage
aufgebrachten, sich zwischen zwei Stromzuführungselektroden erstreckenden Widerstarldsschicht,
die durch eine Zusatzelektrode in zwei Teilwiderstände unterschiecilicher iliderstandswerte
getrennt ist, wobei der Teilwiderstand mit großem Widerstandswert zum Grobabgleich
und der Teilwiderstand mit kleinem Widerstandswert zum Feinabgleich nacheinander
mit je einem Abgleichschnitt versehen werden.
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Ein derartiges zweistufiges Verfahren ist in der GB-PS 1 191 277 bereits
beschrieben, in der ein erster Widerstand mit hohem Widerstandswert und ein zweiter
Widerstand mit kleinem Widerstandswert in Serie oder parallel zusammengeschaltet
sind. ur Grobabstimmung des kombinierten Widerstands wird der erste Widerstand und
zur Feinabstimmung der zweite Widerstand mit jeweils einem Abgleichschnitt versehen.
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Der DU-OS 2 054 721 entnimmt man ein Abgleichverfahren, bei dem eine
Widerstandsschicht zwischen zwei Stromzuführungselektrn zumindest teilweise aus
gegeneinander isolierten streifenförmigen Bereichen unterschiedlicher Breite besteht,
wobei die Größen der Einzelwiderstände der streifenförmigen Bereiche - quer ur Verbindungslinie
der Stromzuführungselektroden betrachtet - v)rl einer zweite zur anderen zunehmen.
Die Querauftrennung der strfifenförmigen Bereiche zum Abgleich wird auf der Seite
des Bereichs mit dem kleinsten Einzelwiderstand beginnend, bis zur Erreichung des
Sollwiderstandes durchgeführt, wobei beim abgeglichenen 9ii.-derstand wenigstens
ein streifenförmiger Bereich unversehrt ist.
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Weiter ist aus der DT-PS 1 950 771 ein Verfahren zum Einstellen des
Widerstandswertes für einen Schichtwiderstand bekannt, d@@ aus einer auf einer isolierenden
Trägerunterlage aufgebrachten Widerstandsschicht in Form eines Streifens mit zwei
zueinander
parnllelen: Längsseiten und zwei mit äußeren Anschlußelektroden
verbundenen Querseiten besteht. Die Anschluß'elektroden sind derart nngeordnet,
daß zwischen diesen innerhalb der-Widerstandsschicht zwei Stromwege unterschiedlicher
Länge ausgebildet werd. liii Bereich des kürzeren Stromweges werden nacheinander
ein dem Grobabgleich des Widerstandswertes dienender erster Abgleichschnitt und
im Bereich des längeren Stromweges cin dem feinabgleich des Widerstandswertes dienender
zweiter Abgleichschnitt von den Längsseiten her quer zu denselben in die Widerstandsschicht
bis zur Erreichung des Widerstandssollwertes eingearbeitet.
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Weiterhin ist zum feineren Abgleich der sogenannte L-Schnitt bekannt.
Hierbei wird zunächst quer zum Stromverlauf durch Abtragen der Widerstandsschicht
ein Grobabgleich und anschließend senkrecht hierzu ein Feinabgleich vorgenommen.
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Bei der Herstellung von Dickschichtschaltungen liegt die fertigungstechnische
Toleranzgrenze bei: Wid erstandsabgleich bei etwa s 1 %. Moderne rechnergesteuerte
Abgleichsysteme sind zwar um mindestens eine Größenordnung genauer, aber verschiedene,
nicht beherrschte, sich überlagernde Effekte verändern bei den bekannten Abgleichmethoden
den Widerstandssollwert des abgeglichenen Widerstandes innerhalb einer gewissen
Zeit nach dem Abgleich. Diese im wesentlichen alterungsbedingte Äderung kann in
positiver oder neatver Richtung verlaufen und mehrere Zehntelprozent betragen.
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Damit fällt die Ausbeute bei mehreren engtolerierten Widerständen
pro Schaltung oder bei Netzwerkeij mit z.B. 20 engtolerierten Widerständen auf wirtschaftlich
nicht mehr vertretbare Werte.
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Diese Widerstandsänderungen werden durch das Abgleichverfahren seibst
verursacht, z.B.'beim Laserabgleich durch Gefügeänderungen gelang der Schmelzzonen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgleichverfahren für
Widerstände in Dickschichttechnik zu entwickeln, das die Widerstandsänderungen nach
dem Abgleich behebt und die Herstellung sehr engtolerierter Widerstände erlaubt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den
aufeinanderfolgenden Abgleichschnitten eine künstliche Alterung erfolgt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß durch die vorgeschlagene künstliche Alterung durch emperung zwischen den Äbgleichschnitten
nach Abgleich des kleineren Teilwiderstandes nur noch dessen Widerstandsänderung
in den Gesamtwiderstandsendwert eingeht.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand
des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben, das einen
in Dickschichttechnik aufgebauten Widerstand zeigt.
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Ein in Dickschichttechnik aufgebauter Widerstand besteht aus einer
Widerstandsschicht 1 in Form eines rechteckigen Streifens und ist beispielsweise
in Siebdruckteehnik auf einer nicht näher bezeichneten isolierenden Trägerunterlage
aufgebracht. An zwei gegenüberliegenden Seiten der Widerstandsschicht 1 sind je
eine Strozzuführungselektrode 2, 3 vorgesehen; eine dritte nicht kontaktierte Zusatzelektrode
4 teilt den Widerstand in einen erste@ Teilwiderstand 5 mit hohem Widerstandswert
und einen zweiten Teilwiderstand 6 mit kleinem Widerstandswert. Die Anschlußelektroden
2, 3 und die Zusatzelektrode 4 bestehen zum Beispiel aus einer Siloberschicht und
werden vorzugsweise gemein-am in einem Arbeitsgang auf der isolierenden Trägerunter))age
ebenfalls in Siebdrucktechnik aufgebracht.
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Zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Abgleichmethode sei angenommen,
daß der Schichtwiderstand mit einem Widerstandswert von 100 k# bei einer Toleranz
von + 0,2 % gefertigt werden soll.
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Der Widerstand wird entsprechend der Figur durch die Zusatzelektrode
4 geometrisch so aufgeteilt, daß der zweite Teilwiderstand 6 ca. 10 % der Gesamtlänge
des Widerstandes beträgt. Der erste Teilwiderstand 5 wird nun zum Grobabgleich quer
zum Stromverlauf mit einem Abgleichschnitt 7 auf O % des Wennwiderstandswertes des
Widerstandes abgeglichen und anschließend durch Temperung künstlich gealtert. Wenn
Temperatur und Zeit der Temperung auf das Widerstandsmaterial abgestimmt sind, wird
die durch die künstliche Alterung bewirkte Wid ers-t;and swertänd erung des Teilwiderstandes
5 innerhalb von + 1 % und sein Widerstendswert somit zwischen 89,1 und 90,9 k# liegen.
Nun wird zum Feinabgleich der Teilwiderstand 6 mit einem Abgleichschnitt 8 quer
zum Stromarerlauf versehen, wobei die Widerstandswertmessung über den Gesamtwiderstand
erfolgt.
Nach Abgleich und natürlicher Alterung wird die toleranz des Teilwiderstandes 6
wieder 1. % betragen, entsprechend ca. + 100 z, und somit ca. + 0,1 % des 100 k#-Widerstandes.
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Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt somit vorteilhaft die Herstellung
eng-tolerierter Widerstände, wie sie insbesondere bei Widerstandsnetzwerken gefordert
werden, da durch den Feinabgleich die nach d em künstlichen Altern eingetretene
Widerstandswertänderung des Teilwiderstands 5 mit dem großen Widerstandswert ausgegleichen
wird, so daß nur die alterungsbedingte geringe Widerstandswertänderung des wesentlich
kleineren Teilwiderstandes 6 in den Widerstandsendwert des Gesamtwiderstandes eingeht.
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Die Aufteilung des Widerstandes muß je nach Widerstandsbereich und
geforderter Toleranz bestimmt werden und kann auzh in weiterer Ausbildung nach der
Erfindung in mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Teilwiderstände 5, 1; 5, 2;
... mit vorzugsweise dekadischer Abstufung der Widerstandswerte erfolgen. In der
Reihenfolge abnehmender Widerstandswerte werden die Teilwiderstände 5, 1; 5, 2;
... nacheinander mit je einem Abgleichschnitt 7, 1; 7, 2; ... versehen, wobei zwischen
den Abgleichschnitten 7, 1; 7, 2; ... wenigstens eine künstliche Alterung erfolgt.
Hierdurch können die Toleranzgrenzen weiter eingeengt werden. Zur Herstellung von
Widerständen mit kleinen Gesamtwiderstandswerten werden die Teilwiderstände 5, 1;
5, 2; ... zumindest teilweise elektrisch parallel geschaltet.
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Bei mehreren elektrisch in Reihe geschalteten Teilwiderständen 5,
l; 5, 2; ... aus einer Widerstandspaste mit beispielsweise dekadischer Abstufung
der Widerstandswerte durch dekadische Abstufung ihrer geometrischen Längserstreckung
kamin bei den geometrisch kleinsten Teilwiderständen 5, 1; 5, 2; ... ein Abgleich
infolge ihrer geringen Längserstreckung problematisch bzw. ganz unmöglich sein.
Daher wird in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung nach der Erfindung vorgeschlagen,
die dekadische Abstufung der Viderstandswerte der Teilwiderstände 5, 1; 5, 2; ...
dadurch zu erreichen, daß die Teilwiderstände 5, 1; ¼, 2; ... aus Widerstandspasten
mit dekadisch abgestuften Flächenwiderstandswerten bestehen. Da jetzt alle
Teilwiderstände
5, 1; 5, 2; .. die gleiche geometrische Erstreckung aufweisen, ist ihr Abgleich
besonders einfach und genau.
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Die Erfindung ist mit gleich gutem Erfolg auch bei in Dickschichttechnik
hergestellten Widerständen anwendbar.