DE2944605A1

DE2944605A1 - Widerstand in dickschichttechnik

Info

Publication number: DE2944605A1
Application number: DE19792944605
Authority: DE
Inventors: Dietmar Wagner
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1979-11-05
Publication date: 1980-06-04
Also published as: IL58753A0; NL182994C; NL7908671A; NL182994B; CH632102A5; DE2944605C2; IL58753A

Description

Widerstand in Dickschichttechnik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Widerstand in Dickschichttechnik mit einer auf einem Substrat angebrachten Widerstandsschicht.
Auf dem Gebiet der kommerziellen Elektronik, insbesondere bei Nachrichten- und Messgeräten, ist es manchmal erforderlich, Widerstände zur Verfügung zu haben, die einerseits eine relativ hohe Dauerbelastung aushalten und andererseits ein kleines Volumen aufweisen. Zu diesem Zweck werden oft Dickschichtaiderstände eingesetzt, die nach der sogenannten Dickschichttechnik hergestellt werden. Die Grundlagen der Dickschichttechnik sind beispielsweise im Buth "Hybridschaltungen" von Hans Delfs, Verlag Berliner Union GmbH, Stuttgart, 1973 beschrieben.
Für viele elektrische Geräte wird beispielsweise gefordert, dass beim Anlegen einer dauernden Spannung von 220 Veff, 50 Hz über einen Widerstand von 10 Ohm gegen Erde an einen der Leiter eines Empfangsanschlusses zwar eine Zerstörung des Widerstandes, aber kein Brand auftreten darf.
Bekannte Dickschichtwiderstände werden einer solchen Aufgabe nicht in befriedigender Weise gerecht.
Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, um diese Aufgabe in vorteilhafter Weise zu lösen.
Der erfindungsgemässe Dickschichtwiderstand ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Sicherungseffektes bei Ueberbelastung die Widerstandsschicht einen ersten schichtförmigen Widerstandsteil mit einem Widerstandswert R1 und einen zweiten schichtförmigen Widerstandsteil mit einem im Vergleich zum ersten Widerstandsteil kleineren Widerstandswert R2 aufweist, wobei der erste Widerstandsteil über einen Zwischenwiderstandsteil mit dem Widerstandswert R3 in Serie mit dem zweiten Widerstandsteil verbunden ist, und dass beide schichtförmagen Widerstandsteile derart auf der Substratoberfläche angeordnet sind, dass sie mindestens teilweise längs einer Linie einen engen Luftspalt bilden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen: FIG. 1 eine erste schematische Darstellung eines erfindungsyemässen Widerstandes, FIG. 2 eine zweite schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Widerstandes.
Der Dickschichtwiderstand nach FIG. 1 weist ein Substrat S auf, auf dem eine Widerstandsschicht ABCGFEA angebracht ist. Die in Wirklichkeit einstückige Widerstandsschicht kann in die zwei in der Zeichnung angedeuteten Schichtteile T1 und T2 aufgeteilt werden.
Zumindest angenähert bildet der Teil T1 ein erstes Rechteck A,B,C,D der Länge BC = AD - al und Breite BA = CD = bl und der Teil T2 ein zweites Rechteck der Länge DE = FG = a2 und Breite EF = DG = b2, wobei al>a2 und b2>bl ist. Beide Rechtecke haben zumindest angenähert eine gemeinsame Seite ED der Länge a2. Dabei bilden die Seite CD und die Seite DG eine gerade Strecke CG An der anderen Seite BA im ersten Rechteck ist der eine Anschluss AS1 des Widerstandes und an der anderen Seite EF im zweiten Rechteck ist der zweite Anschluss AS2 des Widerstandes angeordnet. Die gemeinsame Seite ED der beiden Rechtecke ist teilweise bis zu einem Punkt P vom Anschluss AS2 des Widerstandes her gesehen als Isollereinkerbung oder Luftspalt ausgebildet.
Die Strecke EP bildet somit eine Trennung zwischen den beiden Teilen T1 und T2 der Widerstandsschicht. Die gesamte Widerstandsschicht besteht somit aus drei Widerstandsteilen. Dabei wird näherungsweise ein erster Widerstandsteil mit einem Widerstandswert R1 durch das Trapez ABCP und ein zweiter Widerstandsteii otit einem W derstndswert R2 durch das Trapez EPGF gebildet. Das Dreieck CPG bildet n2lherungsweise einen Zwischenwiderstandsteil mit einem Widerstandswert R3. Der Widerstandswert R des gesamten Dickschichtwiderstandes entspricht der Summe der drei Widerstandswerte R1, R2, R3.
Da b0<b2 und al>a2 ist, ist Rl>R2. Der Widerstand R1 erwärmt sich im Falle eines Stromflusses mehr als der Widerstand R2. An der Strecke EP zwischen den Punkten E und P auf dem Schichtteil T1 gibt es einen Punkt Q, der die grösste Erwärmung erfährt. Wenn die Belastung des Dickschichtwiderstandes zu gross wird, erwärmt sich der Punkt Q übermässig, und da die Wärmekapazität der Dickschicht im Mikrometerbereich (z.B. 20rom) viel kleiner ist als diejenige des Substrats, dessen Dicke bis zu mehreren Millimetern betragen kann, dehnt sich die Dickschicht mehr aus als das Substrat, so dass ein Riss entsteht, der einen Unterbruch des Dickschichtwiderstandes zur Folge hat.
Die Seiten AB, BC und CD des ersten Rechtecks ABCD werden besser abgekühlt als die Teilstrecke EP der Seite AD, weil diese Teilstrecke EP sich in unmittelbarer Nähe des Schichtteils T2 befindet, dessen Temperatur grösser ist als die Umgebungstemperatur.
Die drei erwähnten Widerstandsteile können auch andere Formen haben, insbesondere können sie auch kurvenförmig sein. Die Strecke EP kann zwecks Eichung des Widerstandswertes R mehr oder weniger lang gewählt werden. Am Punkt P kann auch diese Einkerbung einen Haken bilden (siehe FIG. 2). Die Einkerbung kann auch kurvenförmig sein, ihre Breite muss nicht konstant sein.
Es ist günstig, zwischen den Punkten A und E der Anschlüsse AS1 und AS2 einen Abstand einzuhalten, um eine Entladung zwischen diesen Anschlüssen zu vermeiden. Dieser Abstand kann beliebig gross sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Anschlüsse AS1 und AS2 mittels eines Weichlots verbunden sein, um die zusätzliche Sicherheit dafür zu haben, dass ein Unterbruch eintritt, wenn die Weichlotstellen wegen Ueberhitzung schmelzen sollten.

Claims

Patentansprüche 1. Widerstand in Dickschichttechnik mit einerauf einem Substrat angebrachten Widerstandsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Sicherungseffektes bei Ueberbelastung die Widerstandsschicht einen ersten schichtförmigen Widerstandsteil (T1) mit einem Widerstandswert R1 und einen zweiten schichtförmigen Widerstandsteil (T2) mit einem im Vergleich zum ersten Widerstandsteil (T1) kleineren Widerstandswert R2 aufweist, wobei der erste Widerstandsteil (T1) über einen Zwischenwiderstandsteil mit dem Widerstandswert R3 in Serie mit dem zweiten Widerstandsteil (T2) verbunden ist, und dass beide schichtformigen Widerstandsteile (T1, T2) derart auf der Substratoberfläche (S) angeordnet sind, dass sie mindestens teilweise längs einer Linie (EP; EPT) einen engen Luftspalt bilden.
2. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Anschlüssen (AS1, AS2) des ersten und des zweiten Widerstandsteiles so gross ist, dass eine elektrische Entladung zwischen diesen Anschlüssen vermieden wird.
3. Widerstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erreichen einer zusätzlichen Sicherheit bei Ueberhitzung die Anschlüsse der Widerstandsteile (T1) und (T2) mittels Weichlot gelötet sind.