NL8500433A

NL8500433A - Chipweerstand en werkwijze voor de vervaardiging ervan.

Info

Publication number: NL8500433A
Application number: NL8500433A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1985-02-15
Filing date: 1985-02-15
Publication date: 1986-09-01
Also published as: JPS61188902A; DE3668254D1; EP0191538A1; JPH081386U; EP0191538B1; US4780702A

Description

«r * PHN 11.285 _ ] N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Chipweerstand en werkwijze voor de vervaardiging ervan.

De uitvinding heeft betrekking op een chipweerstand en op een werkwijze voor de vervaardiging ervan.

Teneinde chipweerstanden te verkrijgen met in het gehele gebied van ca. 10 Ohm tot 100 kObm een lage temperatuur coefficient 5 van de weerstand en een kleine tolerantie van de weerstand is de zogenaamde dunne filmtechniek de meest aangewezen weg. Deze techniek maakt gebruik van opdampen of sputteren.

Uit het GB-PS 991 .649 is een dergelijk weerstandselement bekend, dat tenminste één aan een drager hechtende weerstands laag 10 omvat en tenminste twee op deze laag of lagen vlak aangebrachte, voor de toevoer van de elektrische stroom dienende soldeer bare metaaistro-ken bezit, waarbij de aansluitstroken elk uit tenminste twee metaal-lagen opgebouwd is, waarvan tenminste de onderste een opgedampte laag.is.

15 Het blijkt echter, dat het met de bekende opbouw tot nu toe niet mogelijk is gebleken, een chipweerstandselement in het gehele traject van 10 Ohm tot 100 kOhm met een lage temperatuur-. coefficient te verkrijgen, terwijl ook de stabiliteit van de weerstanden veel te wensen óverlaat. Ongetwijfeld speelt de materiaalkeuze 20 een grote rol hierbij.

De uitvinding beoogt nu een chipweerstand te verschaffen met de bovenaangeduide gunstige eigenschappen, die de gebruikelijke duurproeven ruimschoots doorstaat en een lage ruis vertoont.··..

De chipweerstand volgens de uitvinding, die een vlakke 25 keramische drager omvat, een weerstandslaag en voor de toevoer van elektriciteit dienende soldeerbare metaalstroken is daardoor gekenmerkt, dat de weerstandslaag bestaande uit Ni-Cr-Al op één vlak van de drager' aan twee tegenover elkaar gelegen zijden van het vlak van de weerstandslaag is voorzien van kontaktstroken bestaande uit 30 nikkel, of een nikkellegering en eventueel een tussenlaag uit aluminium-een aluminiumlegering of chrocm,dat zich over de weerstandslaag en overlappendover de scheidingen ervan net de kontaktstroken een iso-BAD ORI&lgAle af deklaag bevindt en dat over de vrij liggende delen van de 4 · PHN 11.285 2 kontaktetroken heen, langs de zijkanten naar de onderzijde van de drager, soldeerbare mstaalstroken bevinden.

Deze opbouw berust op het inzicht, dat de eigenlijke weerstands laag niet direkt in kontakt is.met de soldeerbare kontaktstroken.

5 De weerstands laag maakt alleen metallisch kontakt met de lagen uit nikkel, een nikkellegering en eventueel een tussenlaag uit Al, een _ ··' Al-legering of chroom aan de uiteinden, welke materialen verrassehder-wijze geen diffusie in de uit Ni-Cr-Al bestaande weerstandslaag vertoont. Bij de vervaardiging van de chipweerstand is de weerstands-10 laag na aanbrengen van de Ni-legering en de af deklaag niet aan inwerking van het materiaal van de overige processtappen blootgesteld.

Bij voorkeur bestaat de nikkellegering van de kontaktstroken aan de twee tegenover elkaar gelegen zijden van de weerstandslaag uit een NiV- of een NiCr-legering met respectievelijk 7% V en 10% Cr. Deze 15 legeringen zijn niet-magnetisch, hetgeen gewenst is bij het zg. magne-tronsputteren, dat als aanbrengmethcde een duidelijke voorkeur geniet.

Ter vervaardiging van de chipweerstand volgens de uitvinding wordt aan één zijde van de vlakke keramische drager allereerst een Ni-Cr-Al-laag en vervolgens hierop een laag van het nikkel 20 of de nikkellegering aangebracht, eventueel voorafgegaan door een laag Al, Al-legering of chroom, door foto-etsen eerst de twee kontaktstroken en vervolgens een patroon in de weerstandslaag vervaardigd, daarna een isolerende afdeklak aangebracht over de weerstandslaag en overlappend over de·scheidingen ervan met de kontaktstroken, ver-25 volgens voor de toevoer van elektriciteit dienende soldeerbare metaal-stroken over de vrijliggende delen van de kontaktstroken heen, langs de zijkanten naar de onderzijde van de drager aangebracht en tenslotte op de laatstgenoemde kontaktstroken desgewenst een laag soldeermetaal aangebracht.

30 " De weerstandslaag en de kontaktstroken aan de twee tegen over elkaar gelegen zijden ervan worden, zoals reeds aangegeven, bij voorkeur door middel van magnetronsputteren aangebracht. De voor de toevoer van elektrische strocm dienende metaalstroken worden allereerst door middel van sputteren, bij voorkeur door middel van magnetron-35 sputteren met een laag metaal, bij voorkeur nikkel, bedekt en deze

laag vervolgens galvanisch of stroomloos versterkt met nikkel. Desge -wenst wordt hierop galvanisch een laag van een lood-tin-legering aan-BAD OatStNAL

* PHN 11.285 3

Ook is het mogelijk, de metaalstroken direkt te sensitiseren bijvoorbeeld met een oplossing van stannochloride en palladiumchloride en vervolgens er stroomloos een· .laag nikkel op aan te brengen.

De twee tegenover elkaar op de weerstandslaag gelegen ' 5 kontaktstroken kunnen bij de vervaardiging van de chipweerstand goed gebruikt worden, cm de weerstand te meten bij het d.m.v. een laserbundel op waarde brengen van de weer standswaarde.

Ter toelichting van de uitvinding volgt thans de beschrijving van de fabricagegang.

10 Op een substraat van A^O^ rnet afmetingen 96x114 rtm wordt d.m.v. magnetronsputteren een laag NiCrAl ter dikte van 500 8 met een samenstelling in gew.% Ni 30,5, Cr 57 en Al 12,5% opgebracht, hierop een 0,5 ^um dikke laag NiV met 7 gew.% en tenslotte een laag van een in de handel verkrijgbare positieve fotolak, bijvoorbeeld 15 AZ 1350J van Shipley. Voor de vervaardiging van laagohmige weerstanden wordt bij voorkeur een dubbellaag aangebracht, bestaande uit een laag aluminium, een aluminiumlegering of chrocm en vervolgens een laag NiV in een totaaldikte van 1 ^um. Na belichten achter een masker en oplossen van de niet-belichte lak worden de kontaktstroken gemaakt 20 door de vrijgekomen NiV-laag weg te etsen in geconcentreerd HNO^ met 5% HC1. Dit reagens tast het NiCrAl niet aan. Daarna wordt een tweede soortgelijke lithografische bewerking uitgevoerd, bijvoorbeeld cm een meanderpatroon in het NiCrAl aan te brengen teneinde een bepaalde weerstandswaarde te verkrijgen. Het etsen van het NiCrAl vindt plaats 25 in een waterige oplossing die per liter bevat 220 g eeriumammoniumnitraat (Ce(NH4)2(N03)6 en 100 ml 65% HNCXj.

De NiCrAl-laag wordt daarna geouderd door verhitting gedurende 3 uur op 300-350°C.

De weerstanden worden één voor één op de gewenste waarde 30 gebracht door middel van een laserbundel, waarbij de weerstandswaarde tussen de kontaktstroken gemeten wordt.

Vervolgens wordt een af deklaag bijvoorbeeld Probimer 52 van Ciba Geigy of Imagecure van Coates aangebracht die bij elke weerstand de NiCrAl-laag 'bedekt en de scheiding ervan met de kontakt-35 stroken, over ongeveer 50 ^um overlappend bedekt.

Dan worden de platen tussen de individuele weerstanden d.m.v. een CC^-laser "gescribed", d.w.z. dat de laserbundel er een BAD ORfe?ftAeaatjes °P afstand van elkaar inbrandt, zodat de plaat PHN 11.285 4 » op deze lijnen in de afzonderlijke weerstanden gebroken kan worden.

De plaat wordt allereerst in stroken in de breedte van de weerstanden gebroken en na stapeling in een mal·· door magnetronsputteren van de zijkantkontakten voorzien door eerst .200 8 Cr en vervolgens ca.

5 1 yum NiV op te brengen.

De stroken worden nu tot individuele óhipweerstanden gebroken en in de gal van iseertrarmel eerst van 2 ^um Ni voorzien en vervolgens met 6^um PbSn of Sn bedekt.

In bijgaande tekening wordt een aldus verkregen chipweerstand 10 volgens de uitvinding met bijvoorbeeld afmetingen 3x1,5x0,63 weergegeven. Het' substraat 1) draagt de NiCrAl-laag (2) de kontaktstroken (3), de afdeklaag (4), zijkantkontakten (5) en tenslotte de lood-tin-laag (6) hierop.

Met de chipweerstanden volgens de uitvinding worden, na 15 ouderen, zeer lage waarden van de temperatuurcoefficient van de weerstand verkregen, bijvoorbeeld bij 300 Ohm tussen -10 en 0x10~6/°C en bij 10 Ohm - 25x10"6/°C.

De ruis is voor weerstanden tussen 300 Ohm en 100 kOhm onge--2 veer 1-2x10 ,uV/V en tussen 300 en 10 Ohm kan de ruis oplopen tot -1 ' 20 ongeveer 10 ^uV/V.

De stabiliteit wordt beoordeeld· aan de hand van een duur-proef van 1000 uur bij 70°C onder een belasting van 1/8 W.

Het maximale verloop bedraagt 0,2% voor 1 kOhm-weerstanden, 0,1% voor 100 kOhm weerstanden en 0,3% voor 10 Ohm-weerstanden .

25 30 35

BAD ORIGINAL

. Λ ; «v

Claims

1. Chipweerstand, die een vlakke keramische drager omvat/ een weerstandslaag en voor de toevoer van de elektrische stroan dienende soldeer bare metaalstroken bezit^ met het kenmerk, dat de weerstands-laag bestaande uit Ni-Cr-Al op één vlak van de drager aan twee tegen- 5 over elkaar gelegen zijden van het vlak van de weerstandslaag is voorzien van kontaktstroken, bestaande uit nikkel of een nikkellegering en eventueel een tussenlaag uit aluminium, een aluminiumlegering of chroom, dat zich over de weerstandslaag en overlappend over de scheiding ervan met dé kontaktstroken een isolerende afdeklak bevindt, 10 en dat zich over de vrijliggende delen van de kontaktstroken heen, langs de zijkanten haar de onderzijde van de drager, soldeerbare metaalstroken bevinden.

2. Chipweerstand volgens conclusie T, met het kenmerk, dat de nikkellegering een nikkel-vanadiumlegering met ongeveer 7% V is.

3. Chipweerstand volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de nikkellegering een nikkelchr oomleger ing is met ongeveer 10% Cr.

4. Werkwijze voor de vervaardiging van een chipweerstand volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan één zijde van een vlakke keramische drager een Ni-Cr-Al-laag en ver- 20 volgens een laag van nikkel of een nikkellegering wordt aangebracht, en eventueel een tussenlaag uit aluminium, een aluminiumlegering of chroom, door foto-etsen eerst de twee kontaktstroken en/vervolgens een patroon in de weerstandslaag wordt vervaardigd, daarna een isolerende afdeklaag wordt aangebracht over de weerstandslaag en overlappend 25 over de scheidingen ervan met de kontaktstroken, vervolgens voor de toevoer van elektrische stroan dienende soldeerbare metaalstroken over de vrijliggende delen van de kontaktstroken heen, langs de zijkanten naar de onderzijde van de drager worden aangebracht en tenslotte op de laatstgenoemde kontaktstroken desgewenst een laag'soldeer-30 metaal wordt aangebracht.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de weerstandslaag en de kontaktstroken aan de twee tegenover elkaar gelegen zijden ervan door middel van magnetron-sputteren worden aangebracht.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5met het kenmerk, dat de voor de toevoer van elektrische stroan dienende metaalstroken allereerst door middel van sputteren worden aangebracht, welke vervolgens galvanisóh of stroomloos worden versterkt met nikkel. BAD ORIGINAL S R 0 0 4 7> 3 ΡΗΝ 11.285 τ

7. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, met bet kenmerk, dat de voor de toevoer van elektrische stroon dienende metaalstroken allereerst worden gesens itiseerd en vervolgens direkt stroomloos met nikkel worden versterkt. 5 10 15 20 / 25 30 35 BAD ORIGINAL 8500433