DE3740872A1 - Integrierte dickschichtschaltungsanordnung - Google Patents

Integrierte dickschichtschaltungsanordnung

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Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Dickschichtschal­ tungsanordnung, die insbesondere einen Widerstandswert- Trimmwiderstand und einen Funktions-Trimmwiderstand auf­ weist und die mittels einer einfach durchführbaren Fein­ abgleich- oder Trimmoperation herstellbar ist.
Die meisten integrierten Dickschicht-Hybridschaltungs­ anordnungen weisen ein isolierendes Substrat auf, auf dem Widerstände nach einer Dickschicht-Formmethode, nach welcher Lagen aus einer Widerstandspaste auf dem Substrat erzeugt und diese Widerstandspastelagen ge­ brannt werden, ausgebildet werden. Auf dem isolieren­ den Substrat werden (dann) elektronische Bauteile mon­ tiert. Der Widerstandswert, den die Anordnung nach der Anbringung der elektronischen Bauteile am Substrat auf­ weist, weicht um 10-25% vom gewünschten oder Sollwert ab, und zwar aufgrund der Schwierigkeiten bezüglich der Herstellung einer Paste der gewünschten Zusammensetzung sowie der Ausbildung und des Brennens der Pasteschich­ ten oder -lagen unter zweckmäßigen Bedingungen.
Zum Korrigieren des Widerstandswerts der integrierten Dickschicht-Hybridschaltungsanordnung wird ein sog. "Feinabgleich"- oder "Trimm"-Vorgang durchgeführt. Dazu werden insbesondere auf dem isolierenden Substrat nach Dickschichttechnik ein Widerstandswert- und ein Funktions-Trimmwiderstand ausgebildet, worauf mittels eines Laserstrahls ein Teil des Widerstandswert-Trimm­ widerstands entfernt wird. Dieser Vorgang wird als "Widerstands(wert)trimmen" bezeichnet. Anschließend wird mittels eines Laserstrahls ein Teil des Funktions­ Trimmwiderstands entfernt, was als "Funktionstrimmen" bezeichnet wird. Durch diese Widerstandswert- und Funk­ tionstrimmvorgänge wird der integrierten Dickschicht- Hybridschaltungsanordnung der gewünschte Widerstands­ wert verliehen.
Eine integrierte Dickschicht-Hybridschaltungsanordnung der angegebenen Art umfaßt ein isolierendes Substrat, drei Leiter(züge), einen Widerstandswert-Trimmwider­ stand und einen Funktions-Trimmwiderstand. Die Leiter sind rechteckige, auf dem isolierenden Substrat aus­ gebildete, in einer Linie angeordnete und voneinander beabstandete Streifen. Die drei Leiter und die beiden Trimmwiderstände werden nach Dickschicht(ausbildungs)­ technik erzeugt. Der erste Leiter(zug) weist einen An­ schlußflächenteil bzw. -fleck (pad portion) am einen und einen Verbindungsteil (connecting portion) am anderen Ende auf. Der zwischen erstem und drittem Leiter angeordnete zweite Leiter(zug) weist zwei Ver­ bindungsteile an seinen beiden Enden auf. Der dritte Leiter(zug) weist einen Anschlußflächenteil am einen und einen Verbindungsteil am anderen Ende auf. Der die Form eines rechteckigen Streifens besitzende Widerstands­ wert-Trimmwiderstand wird auf dem Substrat so ausgebil­ det, daß seine beiden Enden einmal den Verbindungsteil des ersten Leiters und zum anderen den einen Verbindungs­ teil des zweiten Leiters überlappen. Der ebenfalls in Form eines rechteckigen Streifens vorliegende Funktions- Trimmwiderstand wird auf dem Substrat so ausgebildet, daß seine beiden Enden einmal den anderen Verbindungs­ teil des zweiten Leiters und zum anderen den Verbindungs­ teil des dritten Leiters überlappen. Infolgedessen sind der Widerstandswert-Trimmwiderstand elektrisch mit erstem und zweitem Leiter(zug) und der Funktions-Trimmwiderstand elektrisch mit zweitem und drittem Leiter(zug) verbunden.
Wie erwähnt, wird der Widerstandswert (resistance) von integrierten Dickschicht-Hybridschaltungsanordnungen durch Trimmen korrigiert bzw. justiert. Der Trimmvor­ gang erfolgt unter Messung des Widerstandswerts zwischen den Anschlußflächenteilen von erstem und drittem Leiter. Zunächst wird der Widerstandswert-Trimmwiderstand mit einem Laserstrahl beaufschlagt, um damit eine Kerbe (oder Rille) (notch) in diesen Widerstand einzustechen. Sodann werden elektronische Bauteile, einschließlich Kondensatoren, auf dem isolierenden Substrat montiert. Schließlich wird der Funktions-Trimmwiderstand mit einem Laserstrahl beaufschlagt, um damit eine Kerbe in diesen Widerstand einzustechen, während (dabei) die Zeitkon­ stante der aus den elektronischen Bauteilen zusammenge­ setzten Schaltung gemessen wird. Auf diese Weise wird der Widerstandswert der integrierten Dickschicht-Hybrid­ schaltungsanordnung mittels der beiden Trimmvorgänge be­ stimmt.
Bevor in den Widerstandswert-Trimmwiderstand eine Kerbe eingestochen wird, weist die integrierte Dickschicht- Hybridschaltungsanordnung einen um 10-25% vom Soll­ wert abweichenden Widerstandswert auf. Es ist dabei äußerst schwierig, den Widerstandswert-Trimmwiderstand so genau zu trimmen, daß diese Widerstandswertdifferenz völlig beseitigt wird. Vielmehr verbleibt auch nach dem Trimmen des Widerstandswert-Trimmwiderstands und der Montage der elektronischen Bauteile auf dem isolieren­ den Substrat eine beträchtliche Widerstandsdifferenz. Daher muß in manchen Fällen eine vergleichsweise lange Kerbe in den Funktions-Trimmwiderstand eingestochen werden, um der Anordnung einen praktisch dem Sollwert entsprechenden Widerstandswert zu erteilen. Wenn je­ doch die in den Funktions-Trimmwiderstand eingestochene Kerbe zu lang ist, weist dieser Widerstand eine zu schmale Stromstrecke auf, so daß in ihm eine abnormal große Wärme­ menge erzeugt wird.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer inte­ grierten Dickschichtschaltungsanordnung, bei welcher ein zweckmäßiges Widerstandswert-Trimmausmaß einfach bestimmt werden kann und ein Funktions-Trimmwiderstand eine aus­ reichend breite Stromstrecke aufweisen kann, um damit sicherzustellen, daß keine abnormal große Wärmemenge (in ihm) erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird bei einer integrierten Dickschicht­ schaltungsanordnung, umfassend ein isolierendes Substrat, zwei auf dem isolierenden Substrat ausgebildete, vonein­ ander beabstandete Leiter(züge), von denen mindestens einer einen langgestreckten Zwischenteil aufweist, einen auf dem isolierenden Substrat ausgebildeten, mit zwei Enden den ersten und den zweiten Leiter unter Herstel­ lung einer elektrischen Verbindung überlappenden Trimm­ widerstand für die Grobeinstellung oder -justierung des Widerstandswerts der Schaltungsanordnung und einen auf dem isolierenden Substrat ausgebildeten, trimmbaren Funktions-Trimmwiderstand zur Feineinstellung des Widerstandswerts der Schaltungsanordnung, erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, daß der Funktions-Trimmwiderstand in einer Streifenform vorliegt, sich senkrecht zum lang­ gestreckten Zwischenteil des Leiters erstreckt, unter elektrischer Kopplung bzw. Verbindung dieses langge­ streckten Zwischenteils von diesem abgeht und zur Fein­ einstellung des Widerstandswerts der Schaltungsanordnung dient.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zei­ gen:
Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf eine integrierte Dickschichtschaltungsanordnung gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 1 und
Fig. 3 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind ein erster und ein zweiter Leiter(zug) 18 bzw. 24, die jeweils aus Kupfer o.dgl. bestehen, auf einem iso­ lierenden Substrat 12 aus Aluminiumoxid o.dgl. ausgebil­ det. Diese Leiter 18 und 24 sind geradlinig und in einem gegenseitigen Abstand angeordnet. Der erste Leiter 18 umfaßt einen Anschlußflächenteil bzw. Anschlußfleck (pad portion) 14, einen Verbindungsteil (connecting portion) 16 und einen diese Teile 14 und 16 verbindenden Zwischen­ teil. Der zweite Leiter 24 umfaßt einen Verbindungsteil 20, einen Anschlußflächenteil 22 und einen diese Teile 20 und 22 verbindenden, langen Zwischenteil. Ein Wider­ standswert-Trimmwiderstand 26 als erster Widerstand und ein Funktions-Trimmwiderstand 28 als zweiter Widerstand, die jeweils aus einem Werkstoff mit Rutheniumoxid als Hauptbestandteil bestehen, sind nach Dickschicht(aus­ bildungs)technik auf dem isolierenden Substrat 12 aus­ gebildet. Der rechteckige Trimmwiderstand 26 ist axial mit den Leitern 18 und 24 ausgefluchtet, wobei seine beiden Enden unter Herstellung einer elektrischen Ver­ bindung den Verbindungsteil 16 des ersten Leiters 18 bzw. den Verbindungsteil 20 des zweiten Leiters 24 über­ lappen. Der ebenfalls rechteckig ausgebildete Trimmwider­ stand 28 erstreckt sich senkrecht zum zweiten Leiter 24, wobei sein eines Ende unter Herstellung einer elektri­ schen Verbindung den langen Zwischenteil des zweiten Leiters 24 überlappt. Beide Trimmwiderstände 26 und 28 stehen unmittelbar in Berührung bzw. Kontakt mit dem isolierenden Substrat 12, außer an den die Verbindungs­ teile 16 und 20 bzw. den Zwischenteil des Leiters 24 überlappenden Endabschnitten. Diese Endabschnitte sind so klein, daß der Widerstandswert zwischen dem Anschluß­ flächenteil 14 des ersten Leiters 18 und dem Anschluß­ flächenteil 22 des zweiten Leiters 24 vernachlässigbar ist.
Im folgenden ist die Art und Weise des Trimmens oder Feinabgleichens von Widerstandswert-Trimmwiderstand 26 und Funktions-Trimmwiderstand 28 zwecks Einstellung des Widerstandswerts der integrierten Dickschichtschaltungs­ anordnung auf einen gewünschten oder Sollwiderstands­ wert R f erläutert. Die folgenden Ausführungen beruhen auf der Annahme, daß der Trimmwiderstand 26 einen Widerstandswert R 1 und der Trimmwiderstand 28 einen Widerstandswert R 2 aufweisen und die Schaltungsanord­ nung nach der Montage ihrer elektronischen Bauteile am (isolierenden) Substrat 12 einen Mindest-Widerstands­ wert R min und einen Höchst-Widerstandswert R max aufwei­ sen kann. Der Sollwiderstandswert R f liegt dabei irgend­ wo zwischen Mindest- und Höchst-Widerstandswert R min bzw.
R max .
Zunächst wird unter Messung des Widerstandswerts zwischen den Anschlußflächenteilen 14 und 22 der Widerstandswert- Trimmwiderstand 26 mit einem Laserstrahl beaufschlagt, um in den Trimmwiderstand 26 eine Kerbe 30 einzustechen. Die Beaufschlagung mit dem Laserstrahl erfolgt fort­ laufend, bis die Kerbe 30 so lang ist, daß der Wider­ standswert zwischen den Anschlußflächenteilen 14 und 22, d.h. (R 1+R 2), sich auf Rmin ändert. Da das eine Ende des Funktions-Trimmwiderstands 28 den Leiter 24 über­ lappt und zu diesem kurzgeschlossen ist, ist der Wider­ standswert R 2 vernachlässigbar, so daß R min ungefähr gleich R 1 ist.
Sodann werden elektronische Bauteile, einschließlich Kondensatoren, auf dem Substrat 12 montiert. Während die Zeitkonstante RC der durch diese Bauteile gebilde­ ten Schaltung gemessen wird, wird der Funktions-Trimm­ widerstand 28 mit einem Laserstrahl beaufschlagt, wo­ bei eine Kerbe 32 in den Trimmwiderstand 28 einge­ stochen und gleichzeitig der Zwischenteil des Lei­ ters 24 in zwei Teile 24 a und 24 b geschnitten wird, die sodann durch den Funktions-Trimmwiderstand 28 miteinander verbunden sind. Die Beaufschlagung des Trimmwiderstands 28 mit dem Laserstrahl erfolgt fort­ laufend, bis die Kerbe 32 so lang ist, daß sich der Widerstandswert zwischen den Anschlußflächenteilen 14 und 22, d.h. (R 1+R 2), auf den Widerstandswert R f , nämlich den Soll-Widerstandswert dieser Schal­ tungsanordnung ändert. Beide Trimmwiderstände 26 und 28 weisen vergleichsweise kleine Abmessungen von z.B. 1×3 mm auf. Infolgedessen kann der Wider­ standswert (R 1+R 2) mit einer geringen Trimmung der Trimmwiderstände 26 und 28 stark variieren bzw. ge­ ändert werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird der Widerstandswert- Trimmwiderstand 26 zuerst auf einen Widerstandswert R 1 getrimmt, der praktisch dem Widerstandswert zwischen den Anschlußflächenteilen 14 und 22 gleich ist. Dieser Widerstandswert ist dabei so groß, daß die Differenz zwischen ihm und dem Soll-Widerstandswert R f wesent­ lich kleiner ist als 10-25%. Mit anderen Worten: die Differenz zwischen dem Soll-Widerstandswert R f und dem Widerstandswert zwischen den Anschlußflächen­ teilen 14 und 22 kann (bereits) durch Trimmen nur des Widerstandswert-Trimmwiderstands 28 beträchtlich ver­ ringert werden, weil nämlich der Widerstandswert R 2 des Funktions-Trimmwiderstands 28 den Widerstandswert zwischen den Anschlußflächenteilen 14 und 22 nicht be­ einflußt. Die Widerstands(wert)differenz wird durch Einstechen der Kerbe 32 in den Funktions-Trimmwider­ stand 28 und gleichzeitiges Durchtrennen des Zwischen­ teils des zweiten Leiters 24 in zwei Teile oder Ab­ schnitte 24 a und 24 b weiter verkleinert. Wenn der Zwischenteil des zweiten Leiters 24 in diese zwei Teile unterteilt ist, ist der Widerstandswert R 2 des Trimmwiderstands 28 zum Widerstandswert R 1 des Wider­ standswert-Trimmwiderstandswerts 26 hinzuaddiert. Da die Differenz zwischen dem Soll-Widerstandswert R f und dem Widerstandswert der Schaltungsanordnung (bereits) stark verkleinert worden ist, reicht es aus, eine kurze Kerbe in den Funktions-Trimmwiderstand 28 ein­ zustechen. Der Trimmwiderstand 28 weist demzufolge eine vergleichsweise breite Stromstrecke auf. Da die Strom­ strecke des Trimmwiderstands 28 somit breit ist, wird in ihr keine abnormal große Wärmemenge erzeugt.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher drei Leiter(züge) 18, 38 und 44 nach Dickschicht(ausbildungs)technik auf dem isolieren­ den Substrat 12 erzeugt sind. Der erste Leiter(zug) 18 entspricht dem ersten Leiter bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Der zweite Leiter 38 umfaßt einen dem Verbindungsteil 16 des ersten Leiters 18 (eng) benach­ barten Verbindungsteil 34 und einen weiteren Verbin­ dungsteil 36. Der dritte Leiter 44 umfaßt einen nahe am Verbindungsteil 36 des zweiten Leiters 38 gelegenen Verbindungseil 40 und einen Anschlußflächenteil 42. Der Widerstandswert-Trimmwiderstand 26 und der Funktions- Trimmwiderstand 28, die beide in Form rechteckiger Strei­ fen vorliegen, sind nach Dickschicht(ausbildungs)technik auf dem isolierenden Substrat 12 ausgebildet. Der Funk­ tions-Trimmwiderstand 28 erstreckt sich dabei senkrecht zu der Linie, auf welcher die Verbindungsteile 36 und 40 angeordnet sind. Das eine Ende des Trimmwiderstands 26 überlappt den Verbindungsteil 16 des ersten Leiters 18 und ist mithin an diesen elektrisch angekoppelt. Das andere Ende des Trimmwiderstands 26 überlappt den Ver­ bindungsteil 34 des zweiten Leiters 38 unter elektri­ scher Verbindung mit ihm. Das eine Ende des Funktions- Trimmwiderstands 28 überlappt den Verbindungsteil 36 des zweiten Leiters 38 und auch den Verbindungsteil 40 des dritten Leiters 44 und verbindet mithin diese bei­ den Leiter 38 und 44 miteinander.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 beeinflußt der Widerstandswert des Funktions-Trimmwiderstands 28 den Widerstandswert zwischen den Anschlußflächen­ teilen 14 und 42, weil dieser Trimmwiderstand die beiden getrennten Leiter 38 und 44 miteinander ver­ bindet. Demzufolge besitzt der Trimmwiderstand 28 einen wesentlich niedrigeren Flächenwiderstand als der Widerstandswert-Trimmwiderstand 26, z.B. ent­ sprechend 1/10 oder weniger des Flächenwiderstands des Trimmwiderstands 26. Der Widerstandswert-Trimm­ widerstand 26 und der Funktions-Trimmwiderstand 28 werden dabei auf dieselbe Weise, wie in Verbindung mit der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben, getrimmt bzw. feinabgeglichen.
Die zweite Ausführungsform bietet dieselben Vorteile wie die erste Ausführungsform. Der Widerstandswert- Trimmwiderstand 26 kann auf einfache Weise getrimmt werden, und der Funktions-Trimmwiderstand 28 kann auch nach dem Trimmen eine vergleichsweise breite Stromstrecke aufweisen, so daß in dieser keine abnormal große Wärme­ menge erzeugt wird.
Wie vorstehend erläutert, kann bei beiden Ausführungs­ formen der Erfindung der Widerstandswert-Trimmwiderstand einfach getrimmt werden; zudem wird in der Stromstrecke des Funktions-Trimmwiderstands Wärme nicht in einer ab­ normal großen Menge erzeugt. Die integrierte Dickschicht­ schaltungsanordnung gemäß beiden Ausführungsformen läßt sich daher mit hohem Ausbringen herstellen.

Claims (11)

1. Integrierte Dickschichtschaltungsanordnung, umfassend ein isolierendes Substrat, zwei auf dem isolierenden Substrat ausgebildete, voneinander beabstandete Lei­ ter(züge), von denen mindestens einer einen langge­ streckten Zwischenteil aufweist, einen auf dem iso­ lierenden Substrat ausgebildeten, mit zwei Enden den ersten und den zweiten Leiter unter Herstellung einer elektrischen Verbindung überlappenden Trimmwiderstand für die Grobeinstellung oder -justierung des Wider­ standswerts der Schaltungsanordnung und einen auf dem isolierenden Substrat ausgebildeten, trimmbaren Funk­ tions-Trimmwiderstand zur Feineinstellung des Wider­ standwerts der Schaltungsanordnung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Funktions-Trimmwiderstand (28) in einer Streifenform vorliegt, sich senkrecht zum lang­ gestreckten Zwischenteil des Leiters (24) erstreckt, unter elektrischer Kopplung bzw. Verbindung dieses langgestreckten Zwischenteils von diesem abgeht und zur Feineinstellung des Widerstandswerts der Schal­ tungsanordnung dient.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der den langgestreckten Zwischenteil aufweisende Leiter(zug) (24) einen geraden Abschnitt aufweist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Trimmen oder Feinabgleich des Funktions-Trimmwiderstands (28) der langgestreckte Zwischenteil des Leiters (24) in zwei Teile geschnit­ ten (worden) ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Funktions-Trimmwiderstand (28) vor dem Trimmen einen vernachlässigbar niedrigen Wider­ standswert aufweist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der den langgestreckten Zwischenteil aufweisende Leiter (24) vor dem Trimmen des Funk­ tions-Trimmwiderstands (28) in zwei Teile geschnit­ ten (worden) ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Funktions-Trimmwiderstand (28) einen wesentlich niedrigeren Widerstandswert als der (andere) Trimmwiderstand (26) besitzt.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Funktions-Trimmwiderstand (28) einen Widerstandswert entsprechend 1/10 oder weniger des Widerstandswerts des (anderen) Trimmwiderstands (26) besitzt.
8. Integrierte Dickschichtschaltungsanordnung, umfassend ein isolierendes Substrat, zwei auf dem isolierenden Substrat ausgebildete, voneinander beabstandete Lei­ ter(züge), von denen mindestens einer einen langge­ streckten Zwischenteil aufweist, einen auf dem iso­ lierenden Substrat ausgebildeten ersten Widerstand mit zwei Enden, welche unter elektrischer Verbindung ersten und zweiten Leiter überlappen, wobei der erste Widerstand für die Grobeinstellung des Widerstands­ werts der (integrierten) Schaltungsanordnung getrimmt ist, und einen auf dem isolierenden Substrat ausgebil­ deten und für die Feineinstellung des Widerstandswerts der Schaltungsanordnung getrimmten zweiten Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (28) in einer Streifenform vorliegt, sich senkrecht zum lang­ gestreckten Zwischenteil des Leiters (24) erstreckt und unter elektrischer Kopplung oder Verbindung dieses langgestreckten Zwischenteils von diesem abgeht und daß der zweite Widerstand (28) für die Feineinstel­ lung des Widerstandswerts der Schaltungsanordnung ge­ trimmt ist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der den langgestreckten Zwischenteil aufweisende Leiter(zug) (24) einen geraden Abschnitt aufweist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Widerstand (28) einen wesent­ lich niedrigeren Widerstandswert als der erste Wider­ stand (26) aufweist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Widerstand (28) einen Wider­ standswert entsprechend 1/10 oder weniger des Wider­ standswerts des ersten Widerstands (26) besitzt.
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