WO1983001708A1 - Thin or thick layer technic voltage divider - Google Patents

Thin or thick layer technic voltage divider Download PDF

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WO1983001708A1
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tap
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Inventor
Bosch Gmbh Robert
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Schmidt, Lothar
Goebel, Ulrich
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    • H—ELECTRICITY
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a voltage divider according to the preamble of the main claim.
  • the voltage divider according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a certain equipotential line can be selected on the pickup electrode of the tap by moving the change required for the adjustment in the second resistance area belonging to the tap, without the actual one thereby Voltage divider resistance and its potential distribution must be changed significantly.
  • a particularly advantageous type of change applied to the second resistance area for the purpose of comparison results from sub-claim 2. Further advantageous developments of the invention result from the further subclaims 3 to 12.
  • dependent claim 13 provides a second advantageous solution to the comparison problem stood with a single coherent voltage divider, which is also used as a tap.
  • FIG. 1 shows the basic variant of a voltage divider according to the invention implemented in thick-film technology in a top view
  • FIG. 2 shows the equivalent circuit diagram of the voltage divider shown in FIG. 1, Figure 3 to Figure 8 further variants of voltage dividers according to the invention executed in thick-film technology in plan view.
  • the voltage divider shown in Figures 1 and 2 contains a current-carrying ohmic voltage divider resistor R. (Fig. 2), which consists of a single coherent, layered design of the first resistance layer 10, a connecting conductor 11 serving for current supply and a connecting conductor 12 serving for current dissipation , wherein the connecting conductors 11 and 12 are formed as conductor tracks (Fig. 1).
  • the first resistance region 10 forms a rectangular region, the length of which is greater than the width.
  • the connecting conductors 11 and 12 are attached to the narrow sides of this rectangular region and overlap with the first resistance region 10 along these narrow sides.
  • a tap is also provided for tapping off the desired divider voltage.
  • This tap consists of a second resistance region 13, which is embodied in layer technology, and of a removal electrode 1 h attached to it, which is designed as a conductor track.
  • the two resistance regions 10 and 13 abut one another in a region 15 which is located on one of the two long sides of the resistance layer 10 in such a way that good electrical contact is established in this region 15 between these two resistance regions 10 and 13.
  • first laser or sandblast cut is made in the second resistance region 13 16 and a second laser or sandblast cut 17 are introduced.
  • the two cuts 16 and 17 run parallel to the long side of the first resistance region 10, that is to say cut the equipotential lines formed during operation of the voltage divider.
  • the two cuts 16 and 17 are carried out until the potential at the pick-up electrode 1 4 of the tap has reached the desired value.
  • the effective value of the resistance R 1 is influenced relatively strongly by the adjustment. If this effect interferes, the material of the second resistance region 13 is selected with a higher resistance than the material of the first resistance region 10, so that the effective voltage divider resistance formed by the first resistance region 10 and its potential distribution are not significantly changed by the adjustment.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a voltage divider according to the invention, in which one tap 13, 14 and one tap 13, 14 are attached to one of the two long sides of the first resistance region 10 and two taps 13, 14 to the other long side.
  • the adjustment is carried out in the same way as in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • the first resistance region 10, as in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 3, is formed as a rectangular rectangle.
  • the second resistance region 13, like the first resistance region 10, is designed in the form of a strip.
  • the second resistance area 13 runs parallel to the first resistance region 10 and is connected to the first resistance region 10 via a contact zone 15.
  • the contact zone 15 extends over the entire length of the first resistance region 10.
  • a laser or sandblast cut 16 is provided in the second resistance region 13, which runs parallel to the longitudinal direction of the two resistance regions 10, 13.
  • the removal electrode 1 4 for the divider voltage to be tapped is designed differently in the exemplary embodiments according to FIGS. 4 to 6.
  • the depth of the laser cut 16 mainly determines the level of the divider voltage to be picked up at the removal electrode 14.
  • the divider voltage tapped at the take-off electrode 14 can be between 0 and 100% of the voltage applied to the connecting conductors 11 and 12.
  • the different selection of the geometry of the removal electrode 14 enables the adjustment characteristic curve to be adapted to the respective requirement.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 7 is used to generate arbitrarily selectable, monotonous adjustment characteristic curves and to compensate the important linearities of a circuit.
  • This exemplary embodiment differs from the exemplary embodiments according to FIGS. 4 to 6 in that the first resistance region 10 forming the ohmic voltage divider resistor R 1 deviates from the range of its first connecting conductor 11 widened to the area of its second connecting conductor 12.
  • the limitation of both resistance areas 10 and 13 is linear in the contact zone 15 and the second resistance area 13 is strip-shaped.
  • the laser cut 16 runs in the second counter Stand area 13 parallel to its longitudinal direction.
  • the second resistance region 13 extends over the full length of the first resistance region 10 and at the upper end a little further, a voltage between 0 and 100% of the voltage between the connecting conductors 11 and 12 can also be picked up at the take-off electrode 14 .
  • the entire voltage divider consists of a single resistance layer 110.
  • This resistance layer 110 also forms the current-carrying ohmic voltage divider resistor R .. and tap 114.
  • the resistance layer 110 has one for power supply and one for power dissipation, each with a connecting conductor 111, 112 connected area.
  • the connecting conductors 111, 112 can be designed as bond wires.
  • a cut 116 is made in the coherent resistance layer 110, which runs between the part of the layer forming the tap 114 and the region of this layer which serves to supply or discharge current, and so on is carried far until the potential at tap 1 14 has reached the desired value.
  • the divider voltage tapped at the tap 114 can also be between 0 and 100% of the voltage applied to the connecting conductors 111 and 112.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments described with reference to the drawing.
  • the two resistance regions 10 and 13 can form a single, coherent region if the two regions 10 and 13 consist of the same material. In this case, the contact zone 15 can be omitted.

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Description

Spannungsteiler in Dünn- oder Dickschichttechnik
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Spannungsteiler nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es sind bereits in Dünn- oder Di cks chi chtte chnik aus geführte Spannungste iler bekannt, bei denen der stromdurchflos sene ohmsche Spannungsteilerwiderstand aus zwei durch eine Metallisierung verbundenen Einzel- widerständen besteht. Die Metallisierung bildet dabei gleichzeitig den zum Abgreifen der gewünschten Teilerspannung dienenden Abgriff. Diese Spannungsteiler haben aber den Nachteil, daß bei ihnen ein Abgleich des Teilerwiderstandes auf einen gewünschten Wert nur durch Erhöhen der Einzelwiderstände möglich ist, aus denen der Spannungsteilerwiderstand besteht, so daß dadurch der Gesamtwiderstand des Teilers und die Strom- und Potentialverteilung im Spannungsteilerwiderstand selbst mit verändert werden. Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Spannungsteiler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch das Verlegen der für den Abgleich erforderlichen Veränderung in das zum Abgriff gehörende zweite Widerstandsgebiet eine bestimmte Äq.uipotentiallinie an der Abnahmeelektrode des Abgriffs ausgewählt werden kann, ohne daß dadurch der eigentliche Spannungsteilerwiderstand und seine Potentialverteilung wesentlich verändert werden müssen. Eine besonders vorteilhafte Art der am zweiten Widerstandsgebiet zum Zwecke des Abgleichs angebrachten Veränderung ergibt sich aus dem Untefanspruch 2. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen 3 bis 12. Der Uebenanspruch 13 liefert alternativ zum Anspruch 1 eine zweite vorteilhafte Lösung des Abgleichproblems mit einem einzigen zusammenhängenden Spannungsteilerwider stand, der zugleich als Abgriff mit herangezogen wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Spannungsteilers sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 die Grundvariante eines in Dickschichttechnik ausgeführten erfindungsgemäßen Spannungsteilers in der Draufsicht,
Figur 2 das Ersatzschaltbild des in Figur 1 gezeigten Spannungsteilers, Figur 3 bis Figur 8 weitere Varianten von in Dickschichttechnik ausgeführten erfindungsgemäßen Spannungsteilern in der Draufsicht.
Beschreibung der Erfindung
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Spannungsteiler enthält einen stromdurchflossenen ohmschen Spannungsteilerwiderstand R. (Fig. 2), der aus einer einzigen zusammenhängenden, in Schichttechnik ausgeführten ersten Widerstandsschicht 10, einem zur Stromzufuhr dienenden Anschlußleiter 1 1 und einem zur Stromabfuhr dienenden Anschlußleiter 12 besteht, wobei die Anschlußleiter 11 und 12 als Leiterbahnen ausgebildet sind (Fig. 1). Das erste Widerstandsgebiet 10 bildet einen rechteck förmigen Bereich, dessen Länge größer als dessen Breite ist. Die Anschlußleiter 11 und 12 sind an den Schmalseiten dieses rechteckförmigen Bereichs angebracht und überlappen sich entlang diesen Schmalseiten mit dem ersten Widerstandsgebiet 10.
Ferner ist ein zum Abgreifen der gewünschten Teilerspannung dienender Abgriff vorgesehen. Dieser Abgriff besteht aus einem in Schichttechnik ausgeführten zweiten Widerstandsgebiet 13 und aus einer daran angebrachten Abnahmeelektrode 1 h , die als Leiterbahn ausgebildet ist. Die beiden Widerstandsgebiete 10 und 13 stoßen in einem Bereich 15, der sich an einer der beiden Längsseiten der Widerstandsschicht 10 befindet, derart aneinander, daß in diesem Bereich 15 zwischen diesen beiden Widerstandsgebieten 10 und 13 ein guter elektrischer Kontakt hergestellt wird.
Zum Abgleich des Spannungsteilers ist in das zweite Widerstandsgebiet 13 sin erster Laser- oder Sandstrahlschnitt 16 und ein zweiter Laser- oder Sandstrahlschnitt 17 eingebracht. Die beiden Schnitte 16 und 17 verlaufen parallel zur Längsseite des ersten Widerstandsgebiets 10, schneiden also die beim Betrieb des Spannungsteilers gebildeten Äquipotentiallinien. Die beiden Schnitte 16 und 17 werden beim Abgleich des Spannungsteilers R1, R2 so weit geführt, bis an der Abnahmeelektrode 1 4 des Abgriffs das Potential den gewünschten Wert erreicht hat.
Wenn das Material des ersten Widerstandsgebiets 10 und das Material des zweiten Widerstandsgebiets 13 gleich s ind , wird der Ef fektivwert des Widerstandes R 1 dur ch den Abgleich relativ stark beeinflußt. Falls dieser Effekt stört, wird erfindungsgemäß das Material des zweiten Widerstandsgebiets 13 hochohmiger als das Material des ersten Widerstandsgebiets 10 gewählt, damit der durch das erste Widerstandsgebiet 10 gebildete wirksame Spannungsteilerwiderstand und seine Potentialverteilung durch den Abgleich nicht wesentlich verändert werden.
In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannungsteilers dargestellt, bei dem an einer der beiden Längsseiten des ersten Widerstandsgebiets 10 ein Abgriff 13, 1 4 und an der anderen Längsseite des ersten Widerstandsgebiets 10 zwei Abgriffe 13, 14 angebracht sind. Der Abgleich ist in der selben Weise ausgeführt wie beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 bis 6 ist das erste Widerstandsgebiet 10 wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 3 als langge s trecktes Recht eck aus gebildet . Das zweite Widerstandsgebiet 13 ist wie das erste Widerstandsgebiet 10 streifenförmig ausgebildet. Das zweite Widerstandsgebiet 13 verläuft parallel zum ersten Widerstandsgebiet 10 und steht über eire Kontaktierzone 15 mit dem ersten Widerstandsgebiet 10 in Verbindung. Die Kontaktierzone 15 erstreckt sich dabei über die ganze Länge des ersten Widerstandsgebiets 10. Zum Abgleich ist im zweiten Widerstandsgebiet 13 ein Laseroder Sandstrahlschnitt 16 vorgesehen, der parallel zur Längsrichtung der beiden Widerstandsgebiete 10, 13 verläuft. Die Abnahmeelektrode 1 4 für die abzugreifende Teilerspannung ist bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 bis 6 verschieden ausgebildet. Bei allen drei Ausführungsbeispielen bestimmt aber in der Hauptsache die Tiefe des Laserschnitts 16 die Höhe der an der Abnahmelektrode 14 abzugreifenden Teilerspannung. Die an der Abnahmeelektrode 14 abgenommene Teilerspannung kann dabei zwischen 0 und 100 % der an den Anschlußleitern 11 und 12 angelegten Spannung betragen. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 bis 6 ermöglicht die verschiedene Wahl der Geometrie der Abnahmeelektrode 14 eine Anpassung der Abgleichkennlinie an den jeweiligen Bedarf.
Zum Erzeugen beliebig wählbarer, monotoner Abgleichkennlinien und zum Ausgleich der Wichtlinearitäten einer Schaltung dient das Ausführungsbeispiel nach Figur 7. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 bis 6 dadurch, daß sich das den ohmschen Spannungsteilerwiderstand R1 bildende erste Widerstandsgebiet 10 vom Bereich seines ersten Anschlußleiters 11 bis zum Bereich seines zweiten Anschlußleiters 12 verbreitert. Die Begrenzung beider Widerstandsgebiete 10 und 13 ist jedoch in der Kontaktier zone 15 geradlinig und das zweite Widerstandsgebiet 13 streifenförmig ausgebildet. Der Laserschnitt 16 verläuft im zweiten Wider Standsgebiet 13 parallel zu dessen Längsrichtung. Da auch hier das zweite Widerstandsgebiet 13 sich über die volle Länge des ersten Widerstandsgebiets 10 und am oberen Ende noch etwas darüber hinaus erstreckt, ist auch hier an der Abnahmeelektrode 14 eine Spannung zwischen 0 und 100 % der zwischen den Anschlußleitern 11 und 12 liegenden Spannung abgreifbar.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 8 besteht der gesamte Spannungsteiler aus einer einzigen Wider standsschicht 110. Diese Widerstandsschicht 110 bildet zugleich den stromdurchflossenen ohmschen Spannungsteilerwiderstand R.. und den Abgriff 114. Die Widerstandsschicht 110 weist einen zur Stromzufuhr und einen zur Stromabfuhr dienenden, mit je einem Anschlußleiter 111, 112 verbunden Bereich auf. Die Anschlußleiter 111, 112 können dabei als Bonddrähte ausgebildet sein. Zum Erzeugen einer Teilerspannung am Abgriff 114, der Bestandteil der Widerstandsschicht 110 ist, ist ein Schnitt 116 in die zusammenhängende Widerstandsschicht 110 eingebracht, der zwischen dem den Abgriff 114 bildenden Teil dieser Schicht und dem zur Stromzufuhr oder zur Stromabfuhr dienenden Bereich dieser Schicht verläuft und so weit geführt ist, bis am Abgriff 1 14 das Potential den gewünschten Wert erreicht hat. Die am Abgriff 114 abgenommene Teilerspannung kann je nach Tiefe des Laserschnitts 116 auch hier zwischen 0 und 100 % der an den Anschlußleitern 111 und 112 angelegten Spannung betragen. Die Erfindung ist nicht auf die anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 3 bis 7 die beiden Widerstandsgebiete 10 und 13 ein einziges, zusammenhängendes Gebiet bilden, wenn die beiden Gebiete 10 und 13 aus demselben Material bestehen. In diesem Falle kann also die Kontaktiersone 15 entfallen.

Claims

Ansprüche
1. In Dünnschichttechnik oder Dickschichttechnik ausgeführter, abgleichbarer Spannungsteiler ( R 1 - R2) mit einem stromdurchflossenen ohmschen Spannungsteilerwiderstand und mit mindestens einem zum Abgreifen einer gewünschten Teilerspannung dienenden Abgriff, wobei der ohmsche Spannungsteilerwiderstand (R1) ein einziges, zusammenhängendes erstes enthält,
Widerstandsgebiet (10) das einen zur Stromzufuhr und einen zur Stromabfuhr dienenden, mit je einem Anschlußleiter (11, 12) verbundenen Bereich aufweist, dadurch gekennzeic daß der Abgriff aus einem zwischen diesen beiden Bereichen mit dem ersten Widerstandsgebiet (10) in Verbindung stehenden zweiten Widerstandsgebiet (13) und aus einer daran angebrachten Abnahmeelektrode (14) besteht und daß an diesem zweiten Widerstandsgebiet (13) eine Veränderung derart angebracht ist, daß an der Abnahmeelektrode (14) des Abgriffs das Potential den gewünschten Wert aufweist.
2. Spannungsteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem zweiten Widerstandsgebiet (13) angebrachte Veränderung aus mindestens einem in diese Widerstandsschicht (13) eingebrachten Laserschnitt oder Sandstrahlschnitt (16, 17) besteht, der die beim Betrieb des Spannungsteilers (R1 , R2) gebildeten Äquipotentiallinien schneidet und so weit geführt ist, bis an der Abnahmeelektrode (14) des Abgriffs das Potential den gewünschten Wert erreicht hat
3. Spannungsteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Stromzufuhr bzw. zur Stromabfuhr dienenden Bereiche des ersten Widerstandsgebiets (10) einander gegenüberliegende Endabschnitte dieses Widerstandsgebiets (10) sind und daß die mit diesen Bereichen verbundenen Anschlußleiter (11, 12) Leiterbahnen sind.
4. Spannungsteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Endabschnitten des ersten Widerstandsgebiets ( 10 ) verbundenen Leiterbahnen (11, 12) sich über diese ganzen Endabschnitte erstrecken.
5. Spannungsteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß. das Material des zweiten Widerstandsgebiets (13) hochohmiger als das Material des ersten Widerstandsgebieis (10) gewählt ist, um den wirksamen Spannungsteilerwiderstand (R1) des ersten Widerstandsgebiets (10) und seine Potentialverteilung durch den Abgleich nicht wesentlich zu verändern.
6. Spannungsteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Widerstands- gebiet (10) und das zweite Widerstandsgebiet (13) aus verschiedenen Materialien bestehen und dadurch miteinander in Verbindung stehen, daß sie sich gegenseitig geringfügig überlappen.
7. Spannungsteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das den ohmschen Spannungsteilerwiderstand (R1) bildende erste Widerstands gebiet (10) einen von dem Bereich seines ersten Anschlußleiters (11) bis zum Bereich seines zweiten Anschlußleiters (12) sich erstreckenden, vorzugsweise rechteckig ausgebildeten Streifen bildet.
8. Spannungsteiler nach Anspruch 7 mit mindestens einem Abgriff, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem ' ersten Widerstandsgebiet (10) in Verbindung stehende Bereich (15) des zweiten Widerstandsgebiets (13) jedes Abgriffs sich nur über einen Teil der Länge des ersten Widerstandsgebiets (10) erstreckt.
9. Spannungsteiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder der beiden Längsseiten des ersten Widerstandsgebiets (10) mindestens ein Abgriff (13, 14) angebracht ist.
10. Spannungsteiler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Widerstandsgebiet (13) einen Streifen bildet, der über die ganze Länge des streifenförmigen ersten Widerstandsgebiets (10) mit diesem in Verbindung steht, und daß zum Abgleich ein Laseroder Sandstrahlschnitt (l6) im zweiten Widerstandsgebiet (13) vorgesehen ist, der parallel zur Längsrichtung des ersten Widerstands- gebiets (10) verläuft.
11. Spannungsteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das den ohmschen Spannungsteilerwiderstand (R1) bildende erste Widerstandsgebiet (10) sich vom Bereich seines ersten Anschlußleiters (11) bis zum Bereich seines zweiten Anschlußleiters (12) in seiner Breite verändert.
12. Spannungsteiler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Widerstandsgebiet (10) an einer vom Bereich≤eines ersten Anschlußleit'ers ( 1.1 ) bis zum Be reichseines zweiten Anschlußleiters (12) reichenden Seite geradlinig begrenzt ist, daß das zweite Widerstandsgebiet (13) streifenförmig ausgebildet ist und entlang dieser ganzen Seite mit dem ersten Widerstandsgebiet (10) in Verbindung steht und daß zum Abgleich ein Schnitt (l6) im zweiten Widerstandsgebiet (13) vorgesehen ist, der parallel zu dessen Längsrichtung verläuft.
13. In Dünnschichttechnik oder Dickschichttechnik ausgeführter Spannungsteiler mit einem stromdurchflossenen ohmschen Spannungsteilerwiderstand ( R 1 ) und mit einem zum Abgreifen einer gewünschten Teilerspannung dienenden Abgriff (114), wobei der ohmsche Spannungsteilerwiderstand (R1) eine einzige zusammenhängende Widerstandsschicht (110) bildet, die einen zur Stromzufuhr und einen zur Stromabfuhr dienenden, mit je einem Anschlußleiter (111, 112) verbundenen Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff (114) Bestandteil der den
Spannungsteilerwiderstand (R1 ) bildenden zusammenhängenden Widerstandsschicht (110) ist und daß zum Erzeugen einer Teilerspannung am Abgriff (114) ein Laser- oder Sandstrahlschnitt (116) in die zusammenhängende Widerstandsschicht (110) eingebracht ist, der zwischen dem den Abgriff (114 ) bildenden Teil dieser Schicht (110) und dem zur Stromzufuhr oder Stromabfuhr dienenden Bereich dieser Schicht (110) verläuft und so weit geführt ist, bis am Abgriff (114) das Potential den gewünschten Wert erreicht hat (Fig. 8).
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