EP0578134A2 - Verfahren zur Herstellung elektrischer Dickschichtsicherungen sowie nach diesem Verfahren hergestellte Dickschichtsicherungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung elektrischer Dickschichtsicherungen sowie nach diesem Verfahren hergestellte Dickschichtsicherungen Download PDF

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EP0578134A2
EP0578134A2 EP93110545A EP93110545A EP0578134A2 EP 0578134 A2 EP0578134 A2 EP 0578134A2 EP 93110545 A EP93110545 A EP 93110545A EP 93110545 A EP93110545 A EP 93110545A EP 0578134 A2 EP0578134 A2 EP 0578134A2
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EP
European Patent Office
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web
resistance
electrodes
layer
thick
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Withdrawn
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EP93110545A
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English (en)
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EP0578134A3 (en
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Egon Dr. Thiel
Theo Dr. Grieb
Konrad Walch
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Roederstein Spezialfabriken fur Bauelemente Der Elektronik und Kondensatoren Der Starkstromtechnik GmbH
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Roederstein Spezialfabriken fur Bauelemente Der Elektronik und Kondensatoren Der Starkstromtechnik GmbH
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Publication of EP0578134A3 publication Critical patent/EP0578134A3/de
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49107—Fuse making

Definitions

  • the invention relates to a method for producing electrical thick-film fuses, each with a thick-film fusible conductor arranged between two electrodes, which is applied together with the electrodes to a substrate.
  • the invention further relates to a thick film fuse produced by such a method.
  • Thick-layer fuses differ from conventional wire fuses primarily in that the wire-shaped fuse element is replaced by a thick-layer fuse element. The way such a fuse continues to function is to provide galvanic isolation in the event of a short circuit or defined overcurrent loads.
  • the aim of the invention is to provide a further method of the type mentioned at the outset, by means of which, in particular, predefinable security characteristics such as e.g. the current / time behavior can be implemented in a simple and reproducible manner within the narrowest possible tolerance range. Furthermore, a thick-film fuse that can be produced in this way and has correspondingly predefinable characteristics is to be created.
  • a resistance layer is produced on the substrate by printing a conductive paste, that the two electrodes are preferably applied to the resistance layer at a distance from one another, and that the width measured transversely to the distance between the electrodes is one between the Electrodes left, the web of the resistance layer forming the thick-film fusible conductor is set by laser, a dielectric layer preferably being applied to the substrate first in the manner of a platform, and then the resistance layer overlapping the dielectric platform is produced.
  • the respective securing characteristics can be reproduced very precisely, even for relatively small web widths.
  • the laser enables precise structuring or shaping of the section of the resistance layer lying between the two electrodes. Due to the dielectric intermediate layer or layers which are expediently provided between the substrate and the resistance layer, the annoying heat dissipation to the substrate is substantially reduced, and as a result of the now areal dissipation of the waste heat from the securing web for the securing characteristics, such as in particular the current / time behavior , primarily the web width is decisive is. Because of the resistance layer applied in an overlapping manner to the dielectric platform, the respective thickness fluctuations are reduced to a minimum, at least in the region of interest between the two electrodes. The fact that the electrodes are preferably applied to the resistance layer means that these electrodes have no influence whatsoever on the production of this layer, which additionally facilitates the achievement of a surface resistance that is as uniform as possible.
  • the resistance layer and / or the dielectric layer or dielectric layers are preferably applied using the screen printing method, the screen resting on the dielectric pedestal when the resistance layer is applied, so that practically the same balance of forces is achieved as when printing large areas in the interior thereof. After the electrodes have been subsequently applied to the resistance layer, this means that there is no interference with the doctor blade pressure.
  • the laser in question is preferably moved over a corresponding distance in the longitudinal direction of the web and then to form a U- shaped section expediently returned parallel to the first section.
  • a U-shaped laser cut can in turn be carried out on both web sides, the web length depending on the displacement of the laser in the web direction and on the laser track width.
  • the web width obtained by lasering the resistance layer is set directly to a predetermined width value. Accordingly, an absolute beam positioning is provided, which can be implemented, for example, by a closed control loop to which the relevant setpoint for the web width is specified.
  • the surface resistance of the resistance layer in the land area is assumed to be constant. This variant is particularly suitable for larger web widths that are, for example, above 80 ⁇ m.
  • the web width obtained by lasering the resistance layer is expediently adjusted via a resistance comparison of the thick-film fuse.
  • alignment lasers with direct controls for constant resistances can be used.
  • the target value for the resistance can either be calculated in advance or determined by experiments.
  • the web width to be set and / or the resulting target resistance of a respective thick film fuse is preferably determined as a function of the surface resistance measured for the resistance layer region between the electrodes. This can be determined during the manufacture of the securing web, for example, by measuring the resistances of the respective thick-film fuse resulting for different initial web widths and determining the surface resistance of the resistance layer area remaining between the electrodes as a function of the initial different web widths and the assigned resistance measurement values.
  • the thick-film fuse according to the invention which can be produced in particular by the described method, comprises a thick-film fusible conductor arranged between two electrodes, which is applied together with the electrodes to a substrate, with at least one dielectric layer preferably being applied to the substrate, the respective top layer being built like a platform and being platform-like thereon A layer of resistance is arranged overlapping the layer, to which are assigned two electrodes spaced apart from one another, between which a web of the resistance layer forming the thick-film fusible conductor is left.
  • the two electrodes are expediently applied to the resistance layer.
  • a dielectric layer 22 can expediently be applied to a substrate 12 in the manner of a platform.
  • a further underlying dielectric layer 20 is provided.
  • a resistance layer 24 overlapping this over a large area is arranged above the dielectric pedestal 22.
  • a securing web 26 of the resistive layer 24, which forms the thick-film fusible conductor, is left between the two electrodes 14, 16, and thus in an area above the dielectric pedestal 22 (see, for example, FIGS. 3, 4, 7 and 8).
  • the securing web 26 lying between the two electrodes 14, 16 can have a length l which at least essentially corresponds to the distance d between the two electrodes 14, 16 (cf. e.g. FIGS. 3, 4). However, this web length can also be less than this electrode spacing d, as is the case, for example, in the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 7 and 8.
  • the dielectric layer 20 and then the dielectric layer 22 is applied in the manner of a platform.
  • a single layer 22 of this type is also sufficient, such a layer even being completely dispensed with in the case of larger tripping currents.
  • the resistance layer 24, which overlaps the dielectric pedestal 22 over a large area, is then produced by printing on a conductive paste.
  • the two lines or electrodes 14, 16 are then applied to this resistance layer 24, the distance d being left between these two electrodes 14, 16 above the dielectric platform 22.
  • the two dielectric layers 20, 22 and the resistance layer 24 which overlaps them over a large area are each produced using the screen printing process.
  • the width b St measured transversely to the distance between the electrodes 14, 16 (cf. FIGS. 3, 4, 7 and 8) of the web 26 of the resistance layer 24 left between the electrodes 14, 16 and forming the thick-film fusible conductor is set by lasers.
  • the resistance layer 24 is structured in a manner to be described by means of corresponding laser cuts or cuts, which are represented by dashed lines in FIGS. 3, 6 and 7.
  • the web width b St can, for example, be set directly to a predetermined width value (see, for example, FIGS. 3, 4).
  • the web width b St obtained by lasering the resistance layer 24 can also be set by means of a resistance adjustment of the thick-film fuse.
  • the web width b St to be set and / or the resulting target resistance R Z of a respective thick-film fuse 10 can also be determined as a function of the surface resistance R F measured for the resistance layer area between the electrodes 14, 16 (see, for example, FIGS. 6 to 8 ).
  • FIGS. 6, 7 and 8 provision is made here, for example, to measure the resistance of the thick-film fuse resulting for different initial web widths and the surface resistance of the resistance layer area remaining between the electrodes as a function of the initial resistance to determine the surface resistance to determine different web widths or the corresponding laser travel paths as well as the assigned resistance measurement values.
  • the webs initially generated for determining the sheet resistance have a greater length than the final web forming the thick-film fuse element.
  • the aligned electrodes 14, 16 have the same defined geometry, i.e. in particular, the same width and a constant distance d causing parallel edges running parallel to each other.
  • the shape of the electrodes shown also ensures, in particular, that the most homogeneous possible electric field strength can be generated at the time of laser structuring within the area in which the securing web is to be realized.
  • the above-mentioned method steps of setting a constant web width by absolute positioning of the laser beam, setting a constant web resistance and setting an individual web width, which is calculated depending on the local surface resistance in the area of the securing web to be produced, can also be combined with one another. For example, it is possible to set the starting values for the two other method steps by absolute positioning of the laser beam.
  • the laser cuts are expediently divided into partial cuts, between each of which there is a waiting time and the laser is switched off.
  • the tripping time is not dependent on the length of the web. Decisive for the fuse characteristics of interest is primarily the current / time behavior, which is primarily determined by the web width.
  • the simplest possible security structure would consist of two laser cuts converging on a straight line.
  • a minimum amount of the web is expediently provided in the direction of the electrode spacing, which is achieved according to FIG. 3, for example, in that in the Y direction or in the direction of the electrode spacing the laser is preferably around the twice the laser track width is shifted.
  • the securing web 26 is accordingly produced by U-shaped laser cuts made on both sides, the web length l being determined by the Y displacement and the laser track width.
  • the web extension is among other things reliable galvanic isolation after melting also ensured.
  • the tripping time t depends on the layer thickness d and the specific paste resistance ⁇ R of the securing web. Accordingly, these values must either be assumed to be constant or individually determined for each individual web.
  • the tripping current I O is dependent only on one of these two constants, namely on the constant B. This follows from the following relationship: Because of this relationship, it is possible to keep the tripping current I O constant regardless of any fluctuations in the specific paste resistance ⁇ R and the layer thickness d.
  • the respective fuse characteristics and in particular the respective current / time behavior of the thick-film fuse can now be set in different ways. For example, a constant web width, a constant web resistance or a constant tripping current can be set.
  • the travel paths of a respective laser are shown in dashed lines, which result from an absolute beam positioning for setting a constant web width b St. This is achieved by means of two lateral, U-shaped laser cuts, the respective laser in turn also being shifted in the Y direction in order to obtain the minimum amount of web design required for a defined web width.
  • the web width is determined once in advance. This can be done, for example, by tests or by a calculation based on a desired tripping current I O , a surface resistance that is assumed to be constant and the constant B that is also known as known. Due to the generation of a resistance layer overlapping the dielectric pedestal, the paste surface resistance can be at least in the web region of interest R F can easily be kept at an almost constant value.
  • the layer thickness d (cf. for example FIG. 4) does not vary either within the substrate use or within a print batch. If possible, there should be no fluctuations in paste sheet resistance R F or pressure behavior between different print batches.
  • FIG. 5 shows the typical current / time behavior of the thick-film fuse as a function of the respective web width b St , the tripping currents I O being defined by the vertical sections of the various curves.
  • the melting time or tripping time is shown as a function of the overcurrent.
  • the respective characteristics run in a first area with small fault currents and long melting times almost perpendicular to the current axis. In this area, even the smallest changes in current lead to a relatively large variation in the melting time. In a second area, the respective curves are strongly curved. These curves then change to a horizontal in a third area. The reason for this is, among other things, that heat dissipation to the environment can be neglected in this third area.
  • the laser is first moved so far that there is an initial web width b.
  • the total resistance R 1 of the overall arrangement is measured.
  • another laser cut is carried out, after which the web width b 1 is obtained, for which again the total resistance R 2 of the arrangement is measured.
  • the track width of the laser is B Sp .
  • the laser is shifted by the distance B2 in the X direction.
  • the web with the width b initially obtained has a web resistance which can be represented by two resistors R X1 and R X2 connected in parallel with one another.
  • R X1 the parallel auxiliary resistance
  • R X2 the parallel auxiliary resistance
  • the measured total resistances R1, R2 are now determined not only by the respective land resistances, but also by series resistors, which include, for example, the conductor resistances and the contact resistances in the area of the conductor connections.
  • the surface resistance R F sought for the relevant land area of the resistance layer therefore results from the following relationships:
  • the widths b1, b2 of the two initially parallel webs and the total width b the web resistance R X1 for the web of width b1 obtained after the laser displacement B2 can be represented as follows: Applied to the control variables for the laser travel paths, this means: From which follows: Accordingly, the surface resistance for the web region of interest can be
  • the surface resistance determined in particular in this way, can now be used to calculate the web width to be set and / or also to calculate a target resistance of a respective thick-film fuse that results for this web width.
  • the web length l is a predetermined size.
  • an adjustment is made to a constant tripping current I 0 , with reference to the relationship is accessed and in the course of the laser structuring carried out in the manner described above, the surface resistance R F is determined in order to in turn calculate a target resistance R z for the final adjustment.
  • an individual sheet resistance R F assigned to the respective thick-film fuse is first determined, from which an individual web width b St is calculated based on the specification of a constant tripping current I O.
  • the value for the individual web width is then converted into an individual target value R z for the resistance adjustment to be effected by lasers.
  • the web length l is expediently predetermined by the layout of the interconnect connection.
  • a first laser cut S1 is carried out on both sides of the web to be produced, which leads to an initial web width corresponding to the width of the electrodes 14, 16.
  • an initial web width corresponding to the width of the electrodes 14, 16.
  • the total resistance R 1 is measured.
  • a second laser cut S2 is carried out from one or both sides of the web, which leads to a narrowing of the web by B2 and, like the first cut S1, has a U-shaped course.
  • l the web length which is approximately equal to the distance between the two electrodes 14, 16.
  • K geometry factor (current density distribution)
  • a further laser cut S3.1 is then produced, for example, on the left side of the web 26 to be produced, which laser laser already defines the final web length I St , which can be smaller than the length I equal to the distance between the two electrodes 14, 16. With this laser cut S 3.1 carried out on the left side, a web width determined in advance can preferably be set.
  • a further laser cut S 3.2 is then produced on the right side of the web while maintaining the same web length I St , which is carried out on the basis of a comparison with the target resistance R Z.
  • the conductive paste used to produce the resistance layer can be a resistance paste or a conductor paste.
  • the thick-film protection can then be provided with a cover.
  • a fuse element with an irreversible fuse function that can be produced using thick-film technology is thus created, which can be inexpensively produced in miniature form without sacrificing the respective fuse characteristics, can be integrated in thick-film hybrids and can be implemented as a chip component.
  • the respective tripping current can be set with a high degree of accuracy. Due to the special basic structure, layer thickness scatter is reduced to a minimum. Due to the laser structuring, even extremely narrow webs can be produced with a high degree of accuracy, so that, in particular, even smaller resistance values of the fuses can be achieved with a uniform layer thickness.

Abstract

Es werden eine elektrische Dickschichtsicherung 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sicherung beschrieben. Hierbei wird auf ein Substrat 12 zur Herstellung einer Widerstandsschicht 24 eine leitfähige Paste aufgedruckt. Zweckmäßigerweise wird auf dieses Substrat jedoch zunächst nach Art eines Podestes eine dielektrische Schicht 22 aufgebracht, auf die anschließend überlappend die Widerstandsschicht 24 aufgebracht wird. Auf diese Widerstandsschicht 24 werden zwei einen Abstand d voneinander aufweisende Elektroden 14, 16 aufgebracht, zwischen denen ein einen Dickschichtschmelzleiter bildender Steg der Widerstandsschicht 24 belassen ist. Die Stegbreite wird durch Lasern eingestellt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Dickschichtsicherungen mit jeweils einem zwischen zwei Elektroden angeordneten Dickschichtschmelzleiter, der zusammen mit den Elektroden auf einem Substrat aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft ferner eine nach einem solchen Verfahren hergestellte Dickschichtsicherung.
  • Dickschichtsicherungen unterscheiden sich von den herkömmlichen Drahtsicherungen in erster Linie dadurch, daß der drahtförmige Schmelzleiter durch einen Dickschichtschmelzleiter ersetzt ist. Die Funktionsweise einer solchen Sicherung besteht auch weiterhin darin, bei einem Kurzschluß oder bei definierten Überstrombelastungen für eine galvanische Trennung zu sorgen.
  • Problematisch bei der Herstellung solcher Dickschichtsicherungen ist zunächst die Einhaltung der hinsichtlich der Sicherungscharakteristika vorgegebenen Toleranzen, wobei erschwerend hinzukommt, daß das tatsächliche Sicherungsverhalten nur dann unmittelbar an einer jeweiligen Dickschichtsicherung überprüfbar ist, wenn deren Zerstörung in Kauf genommen wird. Zudem sind die jeweils erzielten Sicherungscharakteristika in hohem Maße insbesondere von der Schichtdickenstreuung sowie der hinsichtlich der Breite des Dickschichtschmelzleiters auftretenden Streuungen abhängig. Die Einhaltung reproduzierbarer Sicherungscharakteristika ist demnach insbesondere dann nicht mehr ohne weiteres möglich, wenn kleinere Sicherungsstrukturen realisiert werden sollen.
  • Ziel der Erfindung ist es, ein weiteres Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch das inbesondere solche vorgebbaren Sicherungscharakteristika wie z.B. das Strom/Zeit-Verhalten auf einfache sowie beliebig reproduzierbare Weise innerhalb eines möglichst engen Toleranzbereiches realisierbar sind. Ferner soll eine auf diese Weise herstellbare, entsprechend vorgebbare Charakteristika aufweisende Dickschichtsicherung geschaffen werden.
  • Die Aufgabe wird beim erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß auf das Substrat durch Aufdrucken einer leitfähigen Paste eine Widerstandsschicht erzeugt wird, daß die beiden Elektroden mit Abstand zueinander vorzugsweise auf die Widerstandsschicht aufgebracht werden, und daß die quer zum Abstand der Elektroden gemessene Breite eines zwischen den Elektroden belassenen, den Dickschichtschmelzleiter bildenden Steges der Widerstandsschicht durch Lasern eingestellt wird, wobei vorzugsweise auf das Substrat zunächst nach Art eines Podestes eine dielektrische Schicht aufgebracht, und anschließend die das dielektrische Podest überlappende Widerstandsschicht erzeugt wird.
  • Nachdem die Stegbreite durch Lasern eingestellt wird, sind die jeweiligen Sicherungscharakteristika auch für relativ kleine Stegbreiten sehr exakt repoduzierbar. Durch das Lasern ist in jedem Falle eine präzise Strukturierung oder Formgebung des zwischen den beiden Elektroden liegenden Abschnittes der Widerstandsschicht möglich. Aufgrund der zwischen dem Substrat und der Widerstandsschicht zweckmäßigerweise vorgesehenen dielektrischen Zwischenschicht bzw. -schichten wird die störende Wärmeableitung zum Substrat hin wesentlich herabgesetzt, wobei infolge der nunmehr gegebenen flächenhaften Ableitung der Abwärme aus dem Sicherungssteg für die Sicherungscharakteristika, wie insbesondere das Strom/Zeit-Verhalten, in erster Linie die Stegbreite maßgeblich ist. Aufgrund der in überlappender Weise auf das dielektrische Podest aufgebrachten Widerstandsschicht sind die jeweiligen Dickenschwankungen zumindest im interessierenden Bereich zwischen den beiden Elektroden auf ein Minimum herabgesetzt. Dadurch, daß die Elektroden vorzugsweise auf die Widerstandsschicht aufgebracht sind, haben diese Elektroden keinerlei Einfluß auf die Herstellung dieser Schicht, wodurch die Erzielung eines möglichst gleichmäßigen Flächenwiderstandes zusätzlich erleichtert wird.
  • Die Widerstandsschicht und/oder die dielektrische Schicht bzw. dielektrischen Schichten werden vorzugsweise im Siebdruckverfahren aufgebracht, wobei beim Aufbringen der Widerstandsschicht das Sieb auf dem dielektrischen Podest aufliegt, so daß sich praktisch dieselben Kräfteverhältnisse wie beim Drucken großer Flächen in deren Innenbereich einstellen. Nachdem die Elektroden nachträglich auf die Widerstandsschicht aufgebracht werden, sind durch diese bedingte Störungen des Rakel-Druckes in jedem Falle ausgeschlossen.
  • Zur Herstellung des Steges sind im einfachsten Fall zwei auf einer gemeinsamen Geraden liegende Laserschnitte durchzuführen. Um jedoch in Richtung des Elektrodenabstandes ein Mindestmaß an Ausprägung des Steges zu erhalten, was durch einen einfachen Laserschnitt nicht in jedem Falle gegeben ist, wird der betreffende Laser vorzugsweise über eine entsprechende Strecke hinweg auch in Längsrichtung des Steges verfahren und anschließend unter Bildung eines U-förmigen Schnittes zweckmäßigerweise parallel zum ersten Schnitt zurückgeführt. Ein solcher U-förmiger Laserschnitt kann wiederum auf beiden Stegseiten erfolgen, wobei die Steglänge von der in Stegrichtung erfolgten Verschiebung des Lasers sowie von der Laserspurbreite abhängt.
  • Bei einer besonders einfach durchzuführenden Variante des Verfahrens wird die durch Lasern der Widerstandsschicht erhaltene Stegbreite unmittelbar auf einen im voraus bestimmten Breitenwert eingestellt. Demnach ist eine absolute Strahlpositionierung vorgesehen, was beispielsweise durch einen geschlossenen Regelkreis realisierbar ist, dem der betreffende Sollwert für die Stegbreite vorgegeben wird. Hierbei wird der Flächenwiderstand der Widerstandsschicht im Stegbereich als konstant vorausgesetzt. Diese Variante ist insbesondere für größere Stegbreiten geeignet, die beispielsweise oberhalb 80 µm liegen.
  • Insbesondere für mittlere Stegbreiten, wie beispielsweise solche bis etwa 40 µm, erfolgt die Einstellung der durch Lasern der Widerstandsschicht erhaltenen Stegbreite zweckmäßigerweise über einen Widerstandsabgleich der Dickschichtsicherung. Es können somit beispielsweise Abgleichlaser mit direkten Regelungen für konstante Widerstände verwendet werden. Der Zielwert für den Widerstand kann entweder im voraus berechnet oder auch durch Versuche ermittelt werden.
  • Insbesondere für kleinere Stegbreiten wird die einzustellende Stegbreite und/oder der sich für diese ergebende Zielwiderstand einer jeweiligen Dickschichtsicherung vorzugsweise in Abhängigkeit vom für den Widerstandschichtsbereich zwischen den Elektroden gemessenen Flächenwiderstand bestimmt. Dieser kann während der Herstellung des Sicherungssteges beispielsweise dadurch ermittelt werden, daß die sich für unterschiedliche anfängliche Stegbreiten ergebenden Widerstände der jeweiligen Dickschichtsicherung gemessen werden und der Flächenwiderstand des zwischen den Elektroden verbleibenden Widerstandsschichtbereiches in Abhängigkeit von den anfänglichen unterschiedlichen Stegbreiten und den zugeordneten Widerstandsmeßwerten bestimmt wird.
  • Die erfindungsgemäße, insbesondere durch das beschriebene Verfahren herstellbare Dickschichtsicherung umfaßt einen zwischen zwei Elektroden angeordneten Dickschichtschmelzleiter, der zusammen mit den Elektroden auf einem Substrat aufgebracht ist, wobei auf dem Substrat vorzugsweise wenigstens eine dielektrische Schicht aufgebracht, die jeweils obenliegende Schicht podestartig aufgebaut und auf dieser podestartigen Schicht überlappend eine Widerstandsschicht angeordnet ist, der zwei einen Abstand voneinander aufweisende Elektroden zugeordnet sind, zwischen denen ein den Dickschichschmelzleiter bildender Steg der Widerstandsschicht belassen ist. Die beiden Elektroden sind zweckmäßigerweise auf der Widerstandsschicht aufgebracht.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben; in dieser zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Teilschnittdarstellung des Grundaufbaus einer Dickschichtsicherung,
    Fig. 2
    eine schematische Draufsicht auf die in Figur 1 gezeigte Dickschichtsicherung, wobei der zwischen den beiden Elektroden vorzusehende Sicherungssteg noch nicht realisiert ist,
    Fig. 3
    eine schematische Draufsicht eines durch seitliche Laserschnitte erhaltenen Sicherungssteges der Widerstandsschicht,
    Fig. 4
    eine perspektivische Darstellung des Stegbereiches,
    Fig. 5
    ein Strom/Zeit-Diagramm zur Darstellung der betreffenden Sicherungscharakteristika in Abhängigkeit von der Stegbreite,
    Fig. 6
    eine Draufsicht auf die unsymmetrische Minimalanordnung zur Ermittlung des Flächenwiderstandes mit eingezeichnetem Laser-Verfahrweg,
    Fig. 7
    eine rein schematische Darstellung der Schnittlinien bzw. Laser-Verfahrwege, wie sie sich für eine RF-Bestimmung gemäß Figur 6 sowie die darauffolgende Herstellung des Sicherungssteges gemäß Figur 3 ergeben, wobei abweichend von der Ausführungsform gemäß Fig. 6 jedoch eine symmetrische Ausführung der Schnitte gewählt wurde, und
    Fig. 8
    eine Draufsicht der Dickschichtsicherung entsprechend den Figuren 2 und 7, wobei durch eine entsprechende Laserstrukturierung bereits ein Sicherungssteg realisiert ist, dessen Stegbreite in Abhängigkeit von dem zuvor ermittelten Flächenwiderstand eingestellt wurde.
  • Gemäß dem in Figur 1 gezeigten grundsätzlichen Aufbau einer Dickschichtsicherung 10 kann auf einem Substrat 12 podestartig zweckmäßigerweise eine dielektrische Schicht 22 aufgebracht sein. Im vorliegenden Fall ist eine weitere darunterliegende dielektrische Schicht 20 vorgesehen.
  • Über dem dielektrischen Podest 22 ist eine dieses großflächig überlappende Widerstandsschicht 24 angeordnet. Auf diese Widerstandsschicht 24 sind zwei einen Abstand d voneinander aufweisende Elektroden 14, 16 aufgebracht. Beide Elektroden 14, 16 sowie der benachbarte Bereich B der Widerstandsschicht 24 (vgl. z.B. Figuren 2 und 8) einschließlich des zwischen diesen Elektroden liegenden Widerstandsbereiches liegen oberhalb des dielektrischen Podestes 22.
  • Beim fertiggestellten Dickschichtwiderstand 10 ist zwischen den beiden Elektroden 14, 16, und damit in einem Bereich oberhalb des dielektrischen Podestes 22 ein den Dickschichtschmelzleiter bildender Sicherungssteg 26 der Widerstandsschicht 24 belassen (vgl. z.B. Figuren 3, 4, 7 und 8).
  • Der zwischen den beiden Elektroden 14, 16 liegende Sicherungssteg 26 kann eine Länge l aufweisen, die zumindest im wesentlichen dem Abstand d der beiden Elektroden 14, 16 entspricht (vgl. z.B. Figuren 3, 4). Diese Steglänge kann jedoch auch geringer als dieser Elektrodenabstand d sein, wie dies beispielsweise beim in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
  • Zur Herstellung einer solchen elektrischen Dickschichtsicherung wird zunächst die dielektrische Schicht 20, und anscbließend nach Art eines Podestes die dielektrische Schicht 22 aufgebracht. Grundsätzlich genügt jedoch auch eine einzige derartige Schicht 22, wobei bei größeren Auslöseströmen auf eine solche Schicht sogar völlig verzichtet werden kann.
  • Anschließend wird durch Aufdrucken einer leitfähigen Paste die das dielektrische Podest 22 großflächig überlappende Widerstandsschicht 24 erzeugt.
  • Auf diese Widerstandsschicht 24 werden dann die beiden Leitungen oder Elektroden 14, 16 aufgebracht, wobei zwischen diesen beiden Elektroden 14, 16 oberhalb des dielektrischen Podestes 22 der Abstand d belassen wird.
  • Die beiden dielektrischen Schichten 20, 22 sowie die diese großflächig überlappende Widerstandsschicht 24 werden jeweils im Siebdruckverfahren hergestellt.
  • Die quer zum Abstand der Elektroden 14, 16 gemessene Breite bSt (vgl. Figuren 3, 4, 7 und 8) des zwischen den Elektroden 14, 16 belassenen, den Dickschichtschmelzleiter bildenden Steges 26 der Widerstandsschicht 24 wird durch Lasern eingestellt. Hierbei wird die Widerstandsschicht 24 durch entsprechende Laserschnitte oder -cuts, die in den Figuren 3, 6 und 7 durch strichlinierte Pfade dargestellt sind, auf eine noch zu beschreibende Weise strukturiert.
  • Bei der Durchführung dieser Laserschnitte kann die Stegbreite bSt beispielsweise unmittelbar auf einen im voraus bestimmten Breitenwert eingestellt werden (vgl. z.B. Figuren 3, 4).
  • Die Einstellung der durch Lasern der Widerstandsschicht 24 erhaltenen Stegbreite bSt kann jedoch auch über einen Widerstandsabgleich der Dickschichtsicherung erfolgen.
  • Schließlich kann die einzustellende Stegbreite bSt und/oder der sich für diese ergebende Zielwiderstand RZ einer jeweiligen Dickschichtsicherung 10 auch in Abhängigkeit von dem für den Widerstandsschichtbereich zwischen den Elektroden 14, 16 gemessenen Flächenwiderstand RF bestimmt werden (vgl. z.B. Figuren 6 bis 8).
  • Gemäß den Figuren 6, 7 und 8 ist hierbei beispielsweise vorgesehen, zur Ermittlung des Flächenwiderstandes die sich für unterschiedliche anfängliche Stegbreiten ergebenden Widerstände der Dickschichtsicherung zu messen und den Flächenwiderstand des zwischen den Elektroden verbleibenden Widerstandsschichtbereiches in Abhängigkeit von den anfänglichen unterschiedlichen Stegbreiten oder den entsprechenden Laserverfahrwegen sowie den zugeordneten Widerstandsmeßwerten zu bestimmen. Beim in den Figuren 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzen ferner die zur Bestimmung des Flächenwiderstands anfänglich erzeugten Stege eine größere Länge als der endgültige, den Dickschichtschmelzleiter bildende Steg.
  • Die miteinander ausgerichteten Elektroden 14, 16 besitzen dieselbe definierte Geometrie, d.h. insbesondere dieselbe Breite und einen konstanten Abstand d bewirkende, parallel zueinander verlaufende Längskanten. Durch die dargestellte Form der Elektroden ist insbesondere auch sichergestellt, daß zum Zeitpunkt der Vornahme einer Laserstrukturierung innerhalb des Flächenbereichs, in dem der Sicherungssteg realisiert werden soll, eine möglichst homogene elektrische Feldstärke erzeugt werden kann.
  • Die eingangs genannten Verfahrensschritte der Einstellung einer konstanten Stegbreite durch eine absolute Positionierung des Laserstrahles, einer Einstellung eines konstanten Stegwiderstandes sowie einer Einstellung einer individuellen Stegbreite, die in Abhängigkeit vom lokalen Flächenwiderstand im Bereich des herzustellenden Sicherungssteges berechnet wird, können auch miteinander kombiniert werden. So ist es beispielsweise möglich, durch eine Absolutpositionierung des Laserstrahles die Startwerte für die beiden anderen Verfahrensschritte einzustellen.
  • Um während der Laserstrukturierung ein tropfenartiges Aufschmelzen der Pasten im Stegbereich zu vermeiden, werden die Laserschnitte zweckmäßigerweise in Teilschnitte aufgeteilt, zwischen denen jeweils eine bestimmte Zeit lang abgewartet und der Laser abgeschaltet wird.
  • Bei den gezeigten Dickschichtsicherungen ist die Auslösezeit nicht von der Steglänge abhängig. Maßgeblich für die interessierenden Sicherungscharakteristika ist in erster Linie das Strom/Zeit-Verhalten, welches vorrangig durch die Stegbreite bestimmt ist.
  • Dies ergibt sich beispielsweise aus der folgenden Energiebilanz

    Q E = Q N + Q A ,
    Figure imgb0001

    wobei QE die in die Sicherung eingespeiste elektrische Energie beschreibt, die sich in die Nutzenergie QN, die zum Aufheizen des Sicherungssteges bis auf die Schmelztemperatur TS sowie das anschließende Aufschmelzen erforderlich ist, sowie die Abwärme QA aufteilt, die während dieser Zeit zu dem aus Keramik bestehenden Substrat 12 hin abfließt.
  • Unterhalb einer kritischen Auslösestromstärke IO kann sich ein Gleichgewicht zwischen der zugeführten elektrischen Energie und der abfließenden Wärmeenergie einstellen. Erst bei Stromwerten I > IO wird die Schmelztemperatur TS des Sicherungssteges erreicht, bei der dieser aufschmelzen kann, wodurch die galvanische Trennung eintritt.
  • Die Auslösezeit t ergibt sich aus folgender Beziehung:
    Figure imgb0002
    • bSt =
    Stegbreite
    d =
    Dicke der Widerstandsschicht
    A =
    Materialkonstante
    ρR =
    spezifischer Widerstand
    I =
    Strom
    B =
    Materialkonstante
    Für die einzustellende Stegbreite bSt ergibt sich somit die folgende Beziehung:
    Figure imgb0003
    Im allgemeinen wird für die Dickschichtsicherung eine möglichst niederohmige Anordnung bevorzugt. Die für entsprechend kleine Auslöseströme erforderlichen kleinen Strukturen können durch entsprechende Laserschnitte relativ präzise hergestellt werden.
  • Die einfachst mögliche Sicherungsstruktur würde aus zwei auf einer Geraden aufeinander zulaufenden Laserschnitten bestehen. Um eventuelle Streuungen der Auslösezeit aufgrund undefinierter Stegbreiten auszuschließen, ist zweckmäßigerweise jedoch ein Mindestmaß an Ausprägung des Steges in Richtung des Elektrodenabstandes vorgesehen, was gemäß Figur 3 beispielsweise dadurch erreicht wird, daß in Y-Richtung bzw. in Richtung des Elektrodenabstandes der Laser vorzugsweise um die zweifache Laserspurbreite verschoben wird. Der Sicherungssteg 26 wird demnach durch auf den beiden Seiten vorgenommene U-förmige Laserschnitte erzeugt, wobei die Steglänge l durch die Y-Verschiebung sowie die Laserspurbreite bestimmt ist. Durch die Stegverlängerung ist unter anderem auch eine zuverlässige galvanische Trennung nach dem Aufschmelzen sichergestellt.
  • Entsprechend der oben angegebenen Beziehung ist die Auslösezeit t von der Schichtdicke d und dem spezifischen Pastenwiderstand ρR des Sicherungssteges abhängig. Diese Werte müssen demnach entweder als konstant vorausgesetzt oder individuell für jeden einzelnen Steg ermittelt werden.
  • Im Falle einer individuellen Bestimmung der genannten Größen für jeden einzelnen Steg können diese beispielsweise indirekt über eine Meßgröße erhalten werden, die sowohl Informationen über die Schichtstärke als auch solche über den spezifischen Widerstand umfaßt. Hierbei kommt insbesondere der Flächenwiderstand RF in Frage, der durch die folgende Beziehung definiert ist:
    Figure imgb0004
    wobei l und b₁ jeweils konstant ist.
  • Während die Auslösezeit t sowohl von der Materialkonstanten A als auch der Konstanten B abhängig ist, ist der Auslösestrom IO lediglich von einer dieser beiden Konstanten, und zwar von der Konstanten B abhängig. Dies ergibt sich aus der folgenden Beziehung:
    Figure imgb0005
    Aufgrund dieser Beziehung ist es möglich, den Auslösestrom IO unabhängig von jeweiligen Schwankungen des spezifischen Pastenwiderstandes ρR und der Schichtdicke d konstant zu halten.
  • Die jeweiliegen Sicherungscharakteristika und hierbei insbesondere das jeweilige Strom/Zeit-Verhalten der Dickschichtsicherung sind nun auf verschiedene Weise einstellbar. So können beispielsweise eine konstante Stegbreite, ein konstanter Stegwiderstand oder ein konstanter Auslösestrom eingestellt werden.
  • In Figur 3 sind gestrichelt beispielsweise die Fahrwege eines jeweiligen Lasers dargestellt, die sich bei einer absoluten Strahlpositionierung zur Einstellung einer konstanten Stegbreite bSt ergeben. Diese wird durch zwei seitliche, U-förmige Laserschnitte erzielt, wobei der jeweilige Laser wiederum auch in Y-Richtung verschoben wird, um das für eine defimnierte Stegbreite erforderliche Mindestmaß an Stegausprägung zu erhalten.
  • Bevor die konstante Stegbreite durch eine entsprechende absolute Strahlpositionierung eingestellt wird, wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Stegbreite im voraus einmalig bestimmt. Dies kann beispielsweise durch Versuche geschehen oder durch eine Berechnung ausgehend von einem gewünschten Auslösestrom IO, einem als konstant vorausgesetzten Flächenwiderstand sowie der ebenfalls als bekannt vorausgesetzten Konstanten B. Aufgrund der Erzeugung einer das dielektrische Podest uberlappenden Widerstandschicht kann zumindest im interessierenden Stegbereich der Pasten-Flächenwiderstand RF problemlos auf einem nahezu konstanten Wert gehalten werden.
  • Bei dieser Einstellung einer konstanten Stegbreite durch eine absolute Strahlpositionierung wird ferner vorausgesetzt, daß die Schichtdicke d (vgl. z.B. Figur 4) weder innerhalb des Substratnutzens noch innerhalb einer Druckcharge variiert. Zwischen verschiedenen Druckchargen sollten möglichst auch keine Schwankungen des Pasten-Flächenwiderstandes RF sowie des Druckverhaltens auftreten.
  • In Figur 5 ist das typische Strom/Zeit-Verhalten der Dickschichtsicherung in Abhängigkeit von der jeweiligen Stegbreite bSt dargestellt, wobei die Auslöseströme IO jeweils durch die vertikalen Abschnitte der verschiedenen Kurven definiert sind.
  • Dargestellt ist die Schmelzdauer oder Auslösezeit als Funktion des Überstromes. Hierbei verläuft die jeweilige Charakteristik in einem ersten Bereich bei kleinen Fehlerströmen und großer Schmelzdauer fast senkrecht zur Stromachse. In diesem Bereich führen bereits kleinste Stromänderungen zu einer relativen großen Variation der Schmelzdauer. In einem zweiten Bereich sind die jeweiligen Kurven stark gekrümmt. Anschließend gehen diese Kurven in einem dritten Bereich in eine Horizontale über. Der Grund dafür besteht unter anderem darin, daß in diesem dritten Bereich die Wärmeableitung an die Umgebung vernachlässigt werden kann.
  • Anhand von Figur 6 ist erkennbar, wie der Laser verfahren werden muß, um für eine jeweilige Dickschichtsicherung den individuellen Flächenwiderstand RF des Stegbereiches zu bestimmen.
  • Hierbei wird der Laser zunächst soweit verfahren, daß sich eine anfängliche Stegbreite b ergibt. Für diese anfängliche Stegbreite b wird der Gesamtwiderstand R₁ der Gesamtanordnung gemessen. Anschließend wird ein weiterer Laserschnitt durchgeführt, wonach die Stegbreite b₁ erhalten wird, für die ebenfalls wiederum der Gesamtwiderstand R₂ der Anordnung gemessen wird. Die Spurbreite des Lasers ist BSp.
  • Nach der ersten Widerstandsmessung wird der Laser um die Strecke B₂ in X-Richtung verschoben. Der jeweils von Mitte zu Mitte gemessene Abstand der beidseitigen, in Längsrichtung des Steges vorgesehenen Laser-Verfahrwege beträgt anfänglich B und anschließend B₁, wobei

    B = B₁ + B₂
    Figure imgb0006

    gilt.
  • Entsprechend läßt sich die anfängliche Stegbreite b wie folgt darstellen:

    b = b₁ + b₂
    Figure imgb0007

    Der anfänglich erhaltene Steg mit der Breite b weist einen Stegwiderstand auf, der durch zwei zueinander parallel geschaltete Widerstände RX1 und RX2 dargestellt werden kann. Für den sich nach der Laserverschiebung B₂ ergebenden Steg mit der Breite b₁ ergibt sich ein Stegwiderstand RX1, was bedeutet, daß durch diesen Hilfsschnitt der parallele Hilfswiderstand RX2 entfernt wurde. Die Steglänge l wird hierbei konstant gehalten. Mit L ist die Verfahrstrecke des Lasers in Längsrichtung des Steges bezeichnet.
  • Die gemessenen Gesamtwiderstände R₁, R₂ sind nun nicht nur durch die jeweiligen Stegwiderstände, sondern zusätzlich auch noch durch dazu in Serie liegende Widerstände bestimmt, die beispielsweise die Leiterwiderstände sowie die Übergangswiderstände im Bereich der Leiteranbindungen umfassen. Der jeweils in Serie zu den Stegwiderständen RX1, RX2 liegende serielle Widerstand RS läßt sich für R X1 = t
    Figure imgb0008
     RX2 durch die folgenden Beziehungen eleminieren:

    R X1 = (1 + 1/t) (R₂- R₁)
    Figure imgb0009
    R S = R₂ - R X1    (V)
    Figure imgb0010

    Der gesuchte Flächenwiderstand RF für den relevanten Stegbereich der Widerstandsschicht ergibt sich demnach aus den folgenden Beziehungen:
    Figure imgb0011
    In Abhängigkeit von den beiden gemessenen Gesamtwiderständen, den Breiten b₁, b₂ der beiden zunächst zueinander parallel liegenden Stege und der Summenbreite b läßt sich der Stegwiderstand RX1 für den nach der Laserverschiebung B₂ erhaltenen Steg der Breite b₁ wie folgt darstellen:
    Figure imgb0012
    Übertragen auf die Steuergrößen für die Laser-Verfahrwege bedeutet dies:
    Figure imgb0013
    woraus folgt:
    Figure imgb0014
    Demnach kann der Flächenwiderstand für den interessierenden Stegbereich im Verlauf der ohnehin vorzunehmenden Laserstrukturierung bestimmt werden, indem bei zwei unterschiedlichen Stegbreiten die Gesamtwiderstände gemessen werden und aus den erhaltenen Widerstandswerten sowie der betreffenden Laser-Verfahrwege der Wert des Flächenwiderstandes berechnet wird.
  • Der insbesondere auf diese Weise ermittelte Flächenwiderstand kann nun zur Berechnung der einzustellenden Stegbreite und/oder auch zur Berechnung eines sich für diese Stegbreite ergebenden Zielwiderstandes einer jeweiligen Dickschichtsicherung herangezogen werden.
  • Auch für die Einstellung eines konstanten Stegwiderstandes kommt es wiederum darauf an, einen geometrisch möglichst klar definierten Sicherungssteg zu realisieren. Vorzugsweise werden hierzu wiederum Laserschnitte durchgeführt, wie dies beispielsweise im Zusammenhang mit Figur 3 beschrieben worden ist. Hierbei ist die Steglänge l eine vorgegebene Größe.
  • Bei einem solchen Abgleich auf einen konstanten Widerstand R wird der Quotient ρR/bStd konstant gehalten, was insbesondere bei einer konstanten Größe ρR ein konstantes Produkt bStd bedeutet. Sowohl die Strom/Zeit-Charakteristik t = F
    Figure imgb0015
     (I) als auch der Auslösestrom IO bleiben somit abhängig von Schwankungen der Schichtdicke d und des spezifischen Pastenwiderstandes ρR. Eine Streuung dieser Größen kann jedoch durch das beschriebene Herstellungsverfahren zumindest innerhalb enger Grenzen gehalten werden.
  • Anstatt den Zielwiderstand im voraus zu berechnen, kann dieser auch durch Versuche ermittelt werden.
  • Beim in den Figuren 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt ein Abgleich auf einen konstanten Auslösestrom IO, wobei auf die Beziehung
    Figure imgb0016
    zugegriffen wird und im Verlauf der durchgeführten Laserstrukturierung auf die zuvor beschriebene Weise der Flächenwiderstand RF bestimmt wird, um aus diesem wiederum einen Zielwiderstand Rz für den endgültigen Abgleich zu berechnen.
  • Demnach wird zunächst ein der jeweiligen Dickschichtsicherung zugeordneter individueller Flächenwiderstand RF bestimmt, woraus nach Vorgabe eines konstanten Auslösestromes IO eine individuelle Stegbreite bSt berechnet wird. Anschliessend wird der Wert für die individuelle Stegbreite in einen individuellen Zielwert Rz für den durch Lasern zu bewirkenden Widerstandsabgleich umgesetzt.
  • Um den Zielwert Rz exakt ermitteln zu können, müssen wiederum die parasitären seriellen Zuleitungs- und Kontaktübergangswiderstände genau bekannt sein. Um diese Zuleitungsund Kontaktübergangswiderstände entsprechend berücksichtigen zu können, werden zwei zusätzliche Laserschnitte durchgeführt, wie dies im Zusammenhang mit Figur 6 bereits beschrieben worden ist. Aus den für die beiden unterschiedlichen Stegbreiten gemessenen Gesamtwiderständen R₁, R₂ kann dann sowohl der durch die Zuleitungs- und Kontaktübergangswiderstände bestimmte serielle Widerstand RS als auch der Flächenwiderstand R F = ρ R /d
    Figure imgb0017
     individuell für jeden Steg bestimmt werden.
  • Die Steglänge l ist zweckmäßigerweise durch das Layout der Leiterbahnanbindung vorgegeben.
  • Zunächst wird auf beiden Seiten des herzustellenden Steges ein erster Laserschnitt S1 ausgeführt, der zu einer anfänglichen Stegbreite entsprechend der Breite der Elektroden 14, 16 führt. Für diese anfängliche Stegbreite ergibt sich ein von Mitte zu Mitte gemessener Abstand B der jeweiligen Laserfahrwege S1. Für den auf diese Weise erhaltenen anfänglichen Steg wird der Gesamtwiderstand R₁ gemessen.
  • Anschließend wird von einer oder von beiden Seiten des Steges aus ein zweiter Laserschnitt S2 ausgeführt, der zu einer Verschmälerung des Steges um B₂ führt und ebenso wie der erste Schnitt S1 einen U-förmigen Verlauf aufweist. Für beide Schnitte S1 und S2 ergibt sich jeweils eine Steglänge l, die annähernd gleich dem Abstand zwischen den beiden Elektroden 14, 16 ist. Für den jetzt erhaltenen Steg, für den sich ein von Mitte zu Mitte gemessener Abstand B₁ der beiden Laserfahrwege S2 ergibt, wird wiederum der Gesamtwiderstand R₂ der Anordnung gemessen.
  • Ausgehend von den beiden gemessenen Gesamtwiderstandswerten kann dann anhand der Beziehungen V der durch die Zuleitungs- und Kontaktübergangswiderstände bestimmte serielle Widerstand RS ermittelt werden. Ferner kann aus der Beziehung X der individuelle Flächenwiderstand RF bestimmt werden. Anschließend wird anhand der Beziehung XI die individuelle Stegbreite bSt bestimmt, aus der über die folgende Beziehung der betreffende Zielwiderstand RZ berechnet werden kann:

    R Z = R S + R W + R St    (XII)
    Figure imgb0018

    mit
    Figure imgb0019
    mit K: Geometriefaktor (Stromdichteverteilung)
    Anschließend wird beispielsweise auf der linken Seite des herzustellenden Steges 26 ein weiterer Laserschnitt S3.1 hergestellt, der bereits die endgültige Steglänge lSt festlegt, die kleiner als die Länge l gleich dem Abstand zwischen den beiden Elektroden 14, 16 sein kann. Mit diesem auf der linken Seite durchgeführten Laserschnitt S 3.1 kann vorzugsweise eine im voraus bestimmte Stegbreite eingestellt werden.
  • Anschließend wird auf der rechten Stegseite ein weiterer Laserschnitt S 3.2 unter Einhaltung derselben Steglänge lSt hergestellt, der anhand eines Abgleiches mit dem Zielwiderstand RZ durchgeführt wird.
  • Bei der zur Herstellung der Widerstandsschicht verwendeten leitfähigen Paste kann es sich um eine Widerstandspaste oder auch um eine Leiterbahnpaste handeln.
  • Bei sämtlichen Ausführungsvarianten kann die Dickschichtsicherung anschließend mit einer Abdeckung versehen werden.
  • Es wird somit ein in Dickschicht-Technologie herstellbares Sicherungselement mit irreversibler Sicherungsfunktion geschaffen, welches ohne Einbußen hinsichlich der jeweiligen Sicherungscharakteristika in Miniaturform Preiswert herstellbar, in Dickschicht-Hybride integrierbar sowie als Chip-Bauelement realisierbar ist. Der jeweilige Auslösestrom ist mit einem Höchstmaß an Genauigkeit einstellbar. Durch den speziellen Grundaufbau werden insbesondere Schichtdickenstreuungen auf ein Minimum herabgesetzt. Aufgrund der durchgeführten Laserstrukturierung sind selbst äußerst schmale Stege mit einem Höchstmaß an Genauigkeit herstellbar, so daß bei gleichmäßiger Schichtdicke insbesondere auch kleinere Widerstandswerte der Sicherungen realisierbar sind.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung elektrischer Dickschichtsicherungen mit jeweils einem zwischen zwei Elektroden angeordneten Dickschichtschmelzleiter, der zusammen mit den Elektroden auf einem Substrat aufgebracht ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß auf das Substrat durch Aufdrucken einer leitfähigen Paste eine Widerstandsschicht erzeugt wird, daß die beiden Elektroden mit Abstand zueinander vorzugsweise auf die Widerstandsschicht aufgebracht werden, und daß die quer zum Abstand der Elektroden gemessene Breite eines zwischen den Elektroden belassenen, den Dickschichtschmelzleiter bildenden Steges der Widerstandsschicht durch Lasern eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß auf das Substrat zunächst nach Art eines Podestes eine dielektrische Schicht aufgebracht wird, und daß anschließend die das dielektrische Podest überlappende Widerstandsschicht erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Widerstandsschicht im Siebdruckverfahren aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die dielektrische Schicht bzw. die dielektrischen Schichten im Siebdruckverfahren aufgebracht werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Herstellung des Steges die Widerstandsschicht durch Laserschnitte entsprechend strukturiert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Steglänge zumindest im wesentlichen gleich dem Elektrodenabstand gewählt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die durch Lasern der Widerstandsschicht erhaltene Stegbreite unmittelbar auf einen im voraus bestimmten Breitenwert eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einstellung der durch Lasern der Widerstandsschicht erhaltenen Stegbreite über einen Widerstandsabgleich der Dickschichtsicherung erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die einzustellende Stegbreite und/oder der sich für diese ergebende Zielwiderstand einer jeweiligen Dickschichtsicherung in Abhängigkeit vom für den Widerstandsschichtbereich zwischen den Elektroden berechneten Flächenwiderstand bestimmt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Ermittlung des Flächenwiderstandes die sich für unterschiedliche anfängliche Stegbreiten ergebenden Widerstände einer jeweiligen Dickschichtsicherung gemessen werden und daß der Flächenwiderstand des zwischen den Elektroden verbleibenden Widerstandsschichtbereiches in Abhängigkeit von den anfänglichen unterschiedlichen Stegbreiten und den zugeordneten Widerstandsmeßwerten bestimmt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Breite des rechteckförmigen Steges durch Lasern der Widerstandsschicht zunächst entsprechend der Breite der vorzugsweise dieselbe geometrische Form aufweisenden Elektroden eingestellt wird.
  12. Dickschichtsicherung mit einem zwischen zwei Elektroden (14, 16) angeordneten Dickschichtschmelzleiter (26), der zusammen mit den Elektroden (14, 16) auf einem Substrat (12) aufgebracht ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß auf dem Substrat (12) vorzugsweise wenigstens eine dielektrische Schicht (20, 22) aufgebracht, die jeweils obenliegende Schicht podestartig aufgebaut und auf dieser podestartigen Schicht überlappend eine Widerstandsschicht (24) angeordnet ist, der zwei einen Abstand (d) voneinander aufweisende Elektroden (14, 16) zugeordnet sind, zwischen denen ein den Dickschichtschmelzleiter bildender Steg (26) der Widerstandsschicht (24) belassen ist.
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