JPH0363201B2 - - Google Patents

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JPH0363201B2
JPH0363201B2 JP55502017A JP50201780A JPH0363201B2 JP H0363201 B2 JPH0363201 B2 JP H0363201B2 JP 55502017 A JP55502017 A JP 55502017A JP 50201780 A JP50201780 A JP 50201780A JP H0363201 B2 JPH0363201 B2 JP H0363201B2
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resistor
resistors
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resistance
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Hawaado Meruin Kooen
Uiriamu Buraitoman Guruupen
Jeemusu Dagurasu Matsukueruroi
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/22—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for trimming
    • H01C17/24—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for trimming by removing or adding resistive material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49082—Resistor making
    • Y10T29/49099—Coating resistive material on a base

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)

Description

請求の範囲 １ 基板上に抵抗膜と、該膜に電気的コンタクト
を与える電極を含む導電層とを形成する工程を含
む抵抗回路の製造方法において、 前記電極間に電極端の幅を上まわらない幅を有
する抵抗膜を形成し、 前記一方の電極の近傍から電流路にそつて他方
の電極の近傍まで伸びる第１の切り込みを前記膜
に形成することにより本質的に均一な幅を有する
電流担持部分と不要部分とを画成し、前記第１の
切り込みを横切るような方向に前記不要部分中に
第２の切り込みを形成することにより前記不要部
分を通り前記電極間に流れる電流を阻止すること
を特徴とする抵抗回路の製造方法。
２ 請求の範囲第１項に記載の方法において、前
記電流担持部分を更にせまくするために付加的切
り込みを形成することを特徴とする抵抗回路の製
造方法。
３ 請求の範囲第１項に記載の方法において、前
記不要部分に付加的切り込みを形成することを特
徴とする抵抗回路の製造方法。
４ 基板上に形成された抵抗膜と導電層とを含
み、前記導電層が前記抵抗膜に対する電気的コン
タクトを与える電極を形成する抵抗回路におい
て、 前記抵抗膜は前記電極の電極端の幅を上まわら
ない幅を有しており、前記膜は更に前記一方の電
極から電流路にそつて他方の電極まで伸びる切り
込みであつて前記膜を本質的に均一な幅を有する
電流担持部分と不要部分とに分割する第１の切り
込みを含み、前記膜は、更に、前記不要部分を通
り前記電極間に電流が流れるのを阻止するため前
記第１の切り込みを横切る方向に前記不要部分内
に形成された第２の切り込みを含むことを特徴と
する抵抗回路。
５ 請求の範囲第４項に記載の回路において、前
記抵抗膜は、前記電流担持部分を画成する第１の
切り込みを複数含むことを特徴とする抵抗回路。
６ 請求の範囲第４項に記載の回路において、前
記不要部分は、前記第１の切り込みと交差する第
２の切り込みを複数含むことを特徴とする抵抗回
路。
発明の背景 本発明は、膜抵抗の製造及び製造物に係る。
現在、薄膜抵抗回路及び厚膜抵抗回路は広く
種々の応用に用いられている。しかしながら、そ
のような抵抗器を十分に活用することは次のよう
に事実により、時々制限されていた。即ち、その
ような素子の抵抗は一般に切り込み処理によつて
所定の値に調整しなければならないということで
ある。現在、レーザトリミングが工業的に標準的
技術であり、このレーザトリミングは多くの応用
に対して十分な結果をもたらす。しかしながら、
以下に述べるような問題が生じる。
第１図は一般的な矩形抵抗１０を示す。この抵
抗１０は、絶縁性基板１６上に形成されその抵抗
１０に接触する電極１１及び１２を備えている。
抵抗は標準的技術によつてレーザトリミングされ
る。トリミングによつて切り込まれた領域は13で
示す。電流は点線１４で示す。電流は抵抗の挟部
に制限されるので、領域15によつて示される切り
込み部分付近の電流密度は増加する。この電流の
集中は従来の膜抵抗の使用を妨げていた。この電
流の集中で膜抵抗は大きな電流サージを受ける。
電流制限抵抗等はサージを軽減できる。この効果
は、またリレー回路内の分圧回路網の一部として
膜抵抗を用いる場合の問題も起こす。それらの回
路の抵抗に高電圧を印加すると、許容できない抵
抗変化が生じる。更に、電流又は電圧サージがな
くても、またその切り込み付近に施されてた処理
により抵抗が変化する。
高電流又は高電圧に耐える問題の他に、従来技
術の方法では正確にトリミングできる抵抗の寸法
も限られている。もし、トリミングした切り込み
の端部の電流路があまり狭すぎると、トリミング
切り込み付近の効果によつて抵抗が大幅にドリフ
トする。
このような問題は本発明によつてほとんど解決
される。
発明の概要 基板上に、電気的コンタクトを備えた抵抗膜を
形成することによつて抵抗回路を与え、それによ
つて電極間にバイアスが印加された時に膜を通過
する電流路が形成される。膜の好ましい抵抗は、
膜を貫通する切り込みを形成し、所定の幅の電流
担持部分と矩形の不要部分とを画成することによ
つて達成される。次に前記不要部分に切り込みを
形成し、その不要部分内に電流が流れるのを阻止
する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来技術の処理によつて製造された
膜抵抗の一部を説明する平面図である。
第２図は、本発明の一実施例によつて製造され
た膜抵抗の平面図である。
第３図は、本発明の一実施例によつて製造され
た分圧回路の回路ダイアグラムである。
詳細な説明 第２図は、本発明のいくつかの基本的な特徴を
備えた一つの抵抗を示す。図示された抵抗は一般
的に膜回路又は混成集積回路の一部として形成さ
れた種々の素子の一つとなるということを理解さ
れたい。また、厚膜抵抗の製造方法について説明
するが、本発明は薄膜抵抗の製造方法にも同様に
応用できるということも理解されたい。
絶縁性基板２１は膜回路を支持するために備え
た。この基板はアルミナ製の板にしたが、膜回路
に通常用いられるいずれかの材料であればよい。
２２及び２３で示される部分である導電層を基板
表面上に形成し、順次形成される抵抗に対する電
気的相互接続及びコンタクトを与える。導電性イ
ンクの標準的スクリーン印刷によつて絶縁性基板
上に選択的に導電体を形成する。この特定の例に
おいては、間隙長ｌは約２mmにした。使用した特
定のインクは、Cermalloyが販売しているＳ−
4000シリーズか又はDupontが販売している9843
材料等の市販されているホウケイ酸ガラス、パラ
ジウム及び銀の混合物にした。どのような標準的
な導電性材料を用いてもよい。導電体は、標準的
方法に従つて大気中で８分乃至10分間、ピーク温
度845℃乃至855℃、合計サイクルタイム45分乃至
50分で加熱するように加熱する。加熱した後の層
の厚さは約12μｍである。一般的に層の厚さは好
ましくは10μｍ乃至15μｍである。
次に、標準的方法に従つて間隙領域及び導電体
２２及び２３にわずかに重なる領域内にレジスト
インクをスクリーン印刷することにより、矩形抵
抗２０を形成する。標準的レジストインクを用い
た。特に、商業的に入手可能なインクは、
Cermalloyによつて販売されている800シリーズ
等のホウケイ酸ガラスとルテニウム酸化物の混合
物、又はDupontによつて販売されている1400シ
リーズ等のホウケイ酸ガラスとビスマスルテネー
トとの混合物のいずれかであつた。また、本発明
は全ての型のレジスト材料に応用できることは明
らかである。
サージ保護器に用いる電流制限抵抗の製造にお
いて、被着された抵抗膜の長さl>は約25mmであ
り、幅Ｗは約３mmであり、厚さは約12μｍであつ
た。もちろん、これらの寸法は所望の抵抗に応じ
て大幅に変化させることができる。膜の好ましい
厚さは10〜15μｍである。抵抗は、標準的方法に
従い空中で、ピーク温度約840〜860℃で、約８〜
10分間、合計サイクルタイム40〜50分間、加熱さ
れた。加熱後の膜の抵抗は典型的に75Ωであつ
た。通常、所望の最終値の約70〜80パーセントの
抵抗を与えるように抵抗を被着し加熱することが
好ましい。
抵抗膜及び導電体を被着することによりバイア
スされた時導電体間の薄膜に電流路が形成され
る。電流の流れる方向はこの技術では、抵抗の長
手寸法に関係し、それを横切る方向は幅の寸法に
関係する。それはいずれの寸法が大きいかには無
関係である。この規則はこの応用分野で守られて
いる。
次に抵抗をレーザトリミングして、所望の最終
的抵抗値を得る。使用する特定の装置は、
Electro Scientific Industriesによつて販売され
ているLaser Trimming System Model20であ
り、この装置は放出光が1.06μｍのネオジムード
ープYAGレーザを含む。この特定の例では、パ
ルスは最大振幅2.4KW、持続時間0.15μsec、くり
返し数1KHzである。一つのパルスのエネルギは
約350μJであつた。この分野では、それらのパラ
メータは個々の要求に応じて変えてもよい。また
レーザ以外の手段も抵抗トリミングのための必要
な切り込みを形成するために用いられることも理
解されたい。
本発明の基本的特徴によると、本質的に切り込
み２４は抵抗の電流路方向（即ち、長手寸法）に
形成される。切り込みは少なくとも抵抗の有効長
ｌにわたる長さである。切り込みは電流担持部分
２５を画成するために形成され、この電流担持部
分は所定の幅W′を有し、所望の抵抗を生じる。
特定の例では、約100Ωの抵抗を生じるために
W′を2.3mmにするように切り込みが形成された。
一般的に、この部分の抵抗を所望の最終的値の２
％以内にすることが好ましい。切り込みの他端に
ある部分２６は「不要」部分となるよう設計され
る。なぜならこの部分は回路においてどのような
機能も果たさないからである。この部分を電気的
に隔絶させるための前記の不要部分内に第２の切
り込みが形成されている。第２の切り込み２７は
電流路を例えば垂直に横切る方向（即ち幅寸法）
に形成されている。第２の切り込み２７は第１の
切り込み２４から膜の縁に伸びる。この第２の切
り込みは膜のこの不要部分中の導電体間に電流が
流れるのを阻止する。
長手及び幅寸法について唯一の切り込みのみを
示したが、多数の切り込みを形成してもよいとい
うことは明らかである。従つて、多数の縦方向切
り込みを形成し、次第に電流担持部分の幅を狭く
していき所望の最終的抵抗に到達することについ
てより秀れた精度が得られる。更に精度を向上さ
せるために長手方向の切り込みを重複させる。ま
た、もし電流路がわずかだけ不連続になつていて
もよい場合、最後の切り込みは抵抗の長手を完全
に横切つて伸びる必要はない。もし必要なら、不
要部分の材料を長手方向に多数の位置で幅寸法の
多数の切り込みによつて分離し、装置の動作中各
切り込みに発生する電場を小さくすることができ
る。
本発明による抵抗のトリミングにより、電流担
持部分の幅が本質的に均一になり、従つて切り込
み付近への電流集中及びエージング効果が除去さ
れる。従つて抵抗は高い電流サージ及び高電圧に
対し従来可能であつたよりも強い耐久力を得る。
このことは前記技術に従つた種々の電流制限抵
抗を製造することによつて確認された。模擬的に
発生したサージを、本発明によつてトリミングさ
れた抵抗と第１図示の従来技術に従つてトリミン
グされた抵抗とに印加した。発生されたサージは
直線的に立ち上がり10ｍｓで最大値250Vに達し、
次に指数関数的に低下し、1000μsで半分の値に達
する。本発明によつてトリミングされた抵抗は
100個のサージの印加に耐え、抵抗値はわずか
（0.25％以下）しか変わらなかつた。従来技術に
よつてトリミングされた抵抗は２、３個のサージ
を印加した後、破壊した。一般的に、１つのサー
ジあたり少なくとも500J／cm2のエネルギ密度を有
する少なくとも100個のサージに耐える本発明の
抵抗を製造するのは好ましい。
また本発明の方法は、第３図の回路ダイアグラ
ムに示された回路等は分圧回路用抵抗パツケージ
を製造するのにも利用された。そのような厚膜回
路パツケージは一般的に一列の300KΩ抵抗を含
み、各抵抗は一列の56KΩ抵抗と一諸になる。第
３図に示すように、一諸になつて対をなした抵抗
R1及びR2は各々コンデンサＣと相互接続され、
分圧回路を形成する。300KΩ抵抗R1には図示の
外部回路から高電圧スパイクを印加される。他
方、56KΩ抵抗R2にはコンデンサによつて与えら
れる側路のためその高電圧スパイクは印加されな
い。一般的に、外部回路は25〜200Vの使用電圧
をそのような分圧器に印加する。この電圧印加に
おいてその高電圧スパイクは400〜1000Vの範囲
の振幅であり、パルス幅は200〜300μsecである。
一諸になつて対をなした抵抗の比率は厳密に許容
範囲内にしておくことが重要であるので、
300KΩ抵抗の製造に本発明を用いることが特に
有益である。
導電体が前記のように被着され、加熱された。
長さ約5.6mm、幅約1.6mm、厚さ約12μｍの300KΩ
抵抗を被着した。前記のように抵抗を加熱する。
抵抗値は一般的に225KΩとなる。抵抗を所望の
抵抗値300KΩの±10％以内にするために、例え
ばレーザによつて前記のように電流路方向に切り
込みを形成し、幅約1.3mmの電流担持部分を形成
する。次に不要部分を隔絶するためにこの不要部
分内に第１の切り込みに対して垂直な方向に切り
込みを形成した。対をなした抵抗の別の組を、従
来技術のトリミング技術によつて用意した。なぜ
ならそれらには高電圧サージは印加されない。そ
れらの抵抗の最終値を調整することによつて、全
ての一諸にされ対をなした抵抗の比率を公称値の
＋1.5％以内にした。
当然、それらの例で与えられた寸法は例示であ
り、その寸法は所望の最終抵抗及び必要とされる
トリミングの程度に従つて変わる。
一諸にされて対をなした抵抗の比率を所望の限
界以内にするために、本発明によつて製造された
抵抗は少なくとも1000Vの電圧スパイク少なくと
も10000個に耐えることが望ましい。本発明の一
視点によるトリミング技術を用いてトリミングさ
れた300KΩの抵抗を備えた５個のそのような回
路が製造された。そして、この５つの回路を、従
来技術によつてトリミングされた300KΩの抵抗
を備える５つの回路と比較した。両方の組に
10000個の標準的矩形波テストパルスを印加した。
このパルスの波形は、持続時間が240μsecで、振
幅が1000Vであつた。本発明による結合抵抗の比
率についての変化の中央値は．02％であつた。他
方標準的技術によつてトリミングされた抵抗の変
化の中央値は．09パーセントであつた。従つて本
発明を用いると、分圧回路の降伏点が著しく上が
る。一般的に本発明によつて少なくとも1700V／
cmの電場に耐える抵抗を製造するのは好ましい。
本発明は、微小抵抗、即ち幅が約0.38mm又はそ
れ以下の抵抗の製造にも都合良く用いられるとい
うことを理解されたい。そのような微小寸法抵抗
は現在のトリミング技術では実際に製造できな
い。なぜなら、極めて狭くなつた部分が切り込み
付近に電流の流れを維持し、それに伴う前記の電
流集中及びエージングの問題が生じるからであ
る。しかしながら、微小であり、正確にトリミン
グされ、本発明のトリミング切り込み形状を有す
る抵抗がこれで実現する。
更に、一般的に、本発明を用いると、寸法又は
高電圧若くは高電流を印加したかどうかには無関
係により安定な抵抗特性を有する抵抗形状とな
る。従つて、一般的に極めて許容度が厳しい、典
型的には所望の最終値の±．１％以内の許容度
に、抵抗をトリミングするのにこの技術を使用す
ることができる。
前記のように、本発明は薄膜抵抗を製造するの
にも用いることができる。当分野で知られている
ように、このような抵抗は典型的には基板上に窒
化タンタル等の材料を蒸着又はスパツタすること
によつて形成される。その抵抗の形状はフオトリ
ングラフイによつて画成する。抵抗の厚さは典型
的には100＋5000Åである。導電体は、通常蒸着
又はスパツタと電気メツキとの組合せによつて形
成されたTi−Pd−Au又はTi−Cu−Ni−Auの複
数の層である。（薄膜抵抗回路の製造においての
更に詳細については、米国特許第4016050号を参
照されたい。この米国特許は本願での引用文献に
含まれる。）従来技術を用いる代り、抵抗のトリ
ミングは、前記のように厚さが小さくなるに応じ
てレーザの強度を適正に調節することによつて行
なうことができる。
本発明に関しては、用語“矩形”は長方形を含
む意味である。
JP55502017A 1979-08-09 1980-07-24 Expired - Lifetime JPH0363201B2 (ja)

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