DE1665384A1

DE1665384A1 - Elektrische Duennschichtschaltung

Info

Publication number: DE1665384A1
Application number: DE19671665384
Authority: DE
Inventors: Maddison John Clark; Michael Peter Colin; Buckley Raymond John
Original assignee: Plessey Co Ltd
Current assignee: Plessey Co Ltd
Priority date: 1966-09-19
Filing date: 1967-09-16
Publication date: 1971-02-11
Also published as: GB1191277A; NL6712745A

Description

TEE PEESSBT GOMPAHY LIMITED

56 Vicarage Lane

Ilford, Essex / GroßbritaTml en

unser Zeichen; P 1930

Elektrische Dünnschichtschaltung

Die Erfindung bezieht sieh auf elektrische Dünnschichtschaltungen.

Bei der Herstellung iron Dünnschichtschaltungen ist es manchmal notwendig, den Wert einiger der verwendeten Schaltungselemente, wie Widerstandselemente, einzustellen, und dies kann zweckmäßigerweise dadurch erreicht werden, daß ein !Seil eines solchen Widerstandes mit Hilfe eines Diamanten weggeschnitten oder weggeschabt wird. Dieser Vorgang kann automatisch durch eine Einrichtung gesteuert werden, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal einer Haßschaltung arbeitet, die den Wert des frag

lichen

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lichen Widerstandes oder seine Wirkung auf einen anderen Teil der Schaltung mißt.

Manchmal ist es jedoch notwendig, einen Widerstandswert mit größerer Genauigkeit einzustellen, als es durch solch einen Routinearbeitsgang möglich ist, und es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Dünnschichtschaltungsanordnung vorzusehen, wodurch eine solche Einstellung in den erforderlichen Toleranzen vorgenommen werden kann, wobei der bekannte Routinearbeitsgang verwendet wird.

Gemäß der Erfindung enthält ein Verfahren zum Einstellen des Wertes eines Schaltungselementes, das einen Teil einer Dünnschicht scha It ung bildet, auf einen bestimmten Wert, die Schritte, daß das Bauelement aus zwei Teilen gebildet wird, daß der Wert eines dieser Teile genau bestimmt wird und daß dann der Wert des anderen Teiles bestimmt wird, so daß sie zusammen den gewünschten Wert ergeben und daß dann der Wert des anderen Teiles eingestellt wird, bis es den gewünschten Wert hat.

Gemäß der Erfindung enthält dieses Verfahren zum

Einstellen 009887/0428

Einstellen des Widerstandswertes auf einen gewünschten Wert die Schritte, daß der Widerstand aus zwei Teilen gebildet wird, daß einer der Teile einen Wert hat, der sich von dem geforderten Wert um einen Betrag unterscheidet, der mindestens gleich der maximalen Abweichung ist, die bei der Herstellung erwartet wird, daß der Wert des einen Teiles genau gemessen wird und daß dann der Wert des anderen Teiles bestimmt wird, so daß sie beide zusammen in einer Kombination den gewünschten Wert ergeben, und daß dann der Wert des anderen Teiles eingestellt wird, bis es den gewünschten Wert aufweist. Der eine Teil des Widerstandes kann so ausgebildet sein, daß er den von dem gewünschten Wert verschiedenen Wert hat oder daß er so eingestellt werden kann, daß er diesen verschiedenen Wert aufweist.

Gemäß einer anderen Ausbildung der Erfindung enthält eine Dünnschichtschaltung eine Unterlage, wobei eine Anordnung von Leitern auf der Unterlage elektrische Schaltungselemente bildet, von denen wenigstens eines aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, die so ausgebildet sind, daß sie zusammen ein Bauelement des erforderlichen Wertes bilden, wobei eines dieser Teile einen von dem erforderlichen Wert ver-

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schiedenen Wert aufweist und das andere dieser Teile so ausgebildet ist, daß es auf den komplementären Wert eingestellt werden kann, wodurch, es den erforderlichen Wert ergibt, wenn die beiden Teile miteinander verbunden werden.

Gemäß dieser Ausfuhrungsform der Erfindung kann das Schaltungselement, das aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, als Widerstand ausgebildet sein, wobei ein Teil dieses Widerstandes so ausgebildet ist, daß sein Wert von dem erforderlichen Wert um einen Betrag verschieden ist, der mindestens gleich der maximalen Abweidung ist, die bei der Herstellung auftritt, und wobei der andere Teil des Widerstandes so ausgebildet sein kann, daß er auf einen komplementären Wert eingestellt werden kann, damit der gewünschte Wert entsteht, wenn beide Teile miteinander verbunden werden.

In einer besonderen Ausführungsform kann der eine Teil des Widerstandes so ausgebildet sein, daß er diesen verschiedenen Wert hat, oder er kann so ausgebildet sein, daß er auf diesen verschiedenen Wert eingestellt wird. Die beiden Teile des Widerstandes können in Reihe geschaltet werden, damit ein hochohmiger

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Widerstand entsteht oder sie können parallel geschaltet werden, damit ein niederohmiger Widerstand entsteht.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung beispielshalber besehrieben. Dabei zeigen:

Pig* 1 eine Draufsicht auf eine Unterlage, auf der sich eine Dünnschichtschaltung befindet, die zwei hochohmige Widerstände enthält,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Unterlage, auf der sich eine Dünnschichtschaltung befindet, die zwei niederohmige Widerstände enthält, und

Fig» 3 eine schematische Darstellung eines Gerätes zum Einstellen der Werte dieser Widerstände.

In lig* 1 ist eine Unterlage 10, die aus einem Glasplättchen besteht, nach einem der normalen Verfahren aufbereitet, die bei der Herstellung von Dünnschichtschaltungen verwendet werden, beispielsweise durch Aufdampfen in Schritten durch verschiedene Masken, damit

eine 009887/0428

eine Anordnung von leitern und Schaltungselementen, wie Widerständen und Kondensatoren, entsteht. Die Schaltungselemente sind nur insoweit dargestellt» wie sie hier von Bedeutung sind, und sie enthalten zwei Widerstandselemente 11 und 21. Die Widerstandselemente 11 und 21 sind aus einem geeigneten Widerstandswerkstoff aufgetragen, und es sind Anschlüsse 12, 13 und 22, 23, die sich zur Verbindung mit einer äußeren Prüfschaltung eignen, so aufgebracht, daß sie mit den Enden dieser Widerstandselemente Kontakt machen. Die Anschlüße 12, 13_S 22 und 23 können aus rechteckförmigen Fiederschlägen aus Gold oder anderen Edelmetallen güter Leitfähigkeit bestehen.

Der Wert der Widerstandselemente 11 und 21 ist so bemessen, daß er um einen Betrag geringer als der gewünschte Wert ist, so daß er jede mögliche Abweichung einschließt, die bei den Verfahren auftreten, die bei der Herstellung des Niederschlages aus dem Werkstoff verwendet werden, aus dem die niederschlage bestehen, und zwar in bezug auf die Endverbindungen, wobei die bekannte Genauigkeit der Meßgeräte berücksichtigt

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sichtigt wird.

Die Vfiderstandselemente werden dann dadurch eingestellt, daß eine gewöhnliche Prüfung und Einstellung in einer Anordnung erfolgt, die.schematisch in Fig. 3 dargestellt ist. Wie man aus Fig. 3 sieht,enthält eine Meßbrücke 31 Keßelektroden 32 und 33, wobei diese Elektroden bewegbar sind, so daß sie die Anschlüße 12 und 13 oder 22 und 23 eines der Widerstandselemente, die in Pig. 1 dargestellt sind, berühren können. Die Meßbrücke 31 ist mit einem Eingangsanschluß 34 versehen, der dazu verwendet werden kann, den Wert einzustellen, bei dem die Meßbrücke die Anzeige Hall aufweist» wobei diese Einstellung von Hand vorgenommen werden kann oder durch das Ausgangssignal eines Rechenautomaten. Der übrige Teil der Meßbrücke ist so aufgebaut, daß dann, wenn ein Wert an dem Eingangsanschluß 34 eingestellt worden ist, ein Ausgangssignal abgegeben wird, bis ein Ablesewert ITuIl erreicht wird, durch den beispielsweise ein Motor 35 erregt wird, der ein Schraubengewinde 36 antreibt, welches in einer Mutter 37 läuft, die-eine Reißnadel 38 hält, die ein in geeigneter Weise geformter Diamant sein kann. Die Reißnadel 38 ist so angeordnet, daß sie einen vertikalen Einschnitt

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in dem Widerstandselement 11 in Pig. 1 macht. Wenn der Einschnitt H genügend lang ist, daß er das Ausgangssignal der Meßbrücke 31 auf Null herabsetzt, dann ist das Widerstandselement 11 innerhalb der Toleranzen auf den gewünschten Wert eingestellt, die durch den Routinearbeitsgang und das dabei verwendete Gerät gegeben sind.

Beispielshalber sei angenommen, daß der Wert des Widerstandselementes 11 1000 Ohm sein soll und daß bei der Verwendung des Verfahrens und des oben beschriebenen Gerätes eine Genaufgkeit von - 0,1 ^ erreichbar ist. Es sei auch angenommen, daß für einen besonderen Verwendungszweck eine viel größere Genauigkeit als diese erforderlich ist. Gemäß der Erfindung wird dementsprechend das dem Eingangsanschluß 34 zugeführte Signal so gewählt, daß der Wert des Widerstandes auf 990 Ohm eingestellt wird. Entsprechend der oben erwähnten Genauigkeiten und loleranzen kann der wirkliche Wert des Widerstandselementes 11, der durch den erwähnten Routinearbeitsgang hergestellt wird, jede Größe zwischen 989 Ohm und 991 Ohm annehmen. Auf der Unterlage 10 befindet sich jedoch ein weiteres Widerstandselement 15, das so aufgebracht Ist, daß es

mit 0098 8 7/04 2 8

mit dem Anschluß 13 und einem weiteren Anschluß 16 Kontakt macht und einen Wert von "beispielsweise 8 Ohm hat.

Der Widerstand des Widerstandaslementes 11 wird nun , auf einer sehr genauen Meßbrücke gemessen, die "beispielsweise Widerstandswerte mit einer Genauigkeit von 0,01 i» anzeigen kann. Es sei angenommen, daß der Wert des Widerstandselementes 11, wenn er auf dieser Brücke gemessen wird, 990,1 Ohm beträgt. Der Wert des Widerstandselementes 15 wird dann so berechnet, daß sich ein G-esamtwiderstand von 1000 Ohm ergibt, wenn es mit dem auf diese Weise gemessenen Wert des Widerstandselementes 11 in Reihe geschaltet wird, und das Widerstands element 15 wird dann durch die in Pig. 3 dargestellte Anordnung einer ähnlichen Einstellung unterworfen, die bei dem Widerstandselement 11 beschrieben worden ist, die jedoch -jetzt zwischen den Anschlüßen 13 und 16 wirkt und einen Einschnitt 17 in das Widerstandselement 15 macht, um ihn auf den gewünschten Wert zu bringen. Bei dem dargestellten Beispiel muß das Widerstandselement 15 auf einen Wert von 9,9 0hm eingestellt werden.

Die endgültige Schaltungsverbindung wird dann zwischen

den 009887/0428 —

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den Anschlüssen 12 und 16 gemacht, damit die Widerstandselemente 11 und 15 in leihe geschaltet verwendet werden, wodurch sich der erforderliche Wert ergibt. Da der Wert des Widerstandselementes 15 nur 1,0 f des Nennwertes des Widerstands element es 11 ist und er mit einer Genauigkeit von — 0,1 fi eingestellt werden kann und da das Widerstandselement mit einer Genauigkeit von 0,01 $ gemessen worden ist, kann man annehmen, daß die Gesamtgenauigkeit innerhalb von i 0,011 fo liegt. In anderen. Worten wird die Genauigkeit der Messung durch die ungenaue Meßbrücke nicht durch nachfolgende Einstellung bedeutsam beeinflußt.

Bei dem Widerstandselement 21 ist ein weiterer Anschluß 26 und ein niederohmiges Wiederstandselement 25 vorgesehen und es werden ähnliche Einstellungen mit Hilfe von Einschnitten 24 t»sw. 27 vorgenommen.

In Jig. 2 wird ein niederohiaiges Widerstands element 41 auf eine Unterlage 42 zwischen den Anschlüssen 43 und 44 aufgebracht. Es sei angenommen, daß das Widerstandselement 41 einen Wert von 10 Ohm habe. Bei diesem Fall wird der wirkliche Wert etwas höher

gewählt 009887/0428

gewählt, beispielsweise 10,1 Ohm, und es wird ihm ein weiterer Widerstand von einem höheren Wert parallel geschaltet, damit der Widerstandswert der Kombination auf einen korrigierten Wert von 10 Ohm gebracht wird.

Ein weiteres Widerstandselement 45 wird auf der Unterlage zwischen Verlängerungen 43a und 44a der Anschlüße 43 bzw* 44 aufgebracht.

Das Widerstandselement 41 kann beim Aufbringen einen Nennwert von 10 Ohm haben, es wird jedoch, wie es schon im Susammenhang mit Fig. 1 und 3 beschrieben worden ist, auf einen höheren Widerstandswert gebracht, dadurch daß ein Einschnitt 46 gemacht wird, wodurch der Wert des WiderstandseXeraentes 41 auf 10,1 Ohm gebracht wird. Damit dies geschehen feann, wird eine zeitweise Unterbrechung in einem der Anschlüße, beispielsweise dem Anschluß 48 vorgenommen, damit die beiden Widerstandselemente 41 und 45 elektrisch voneinander getrennt werden, während die Messung und die Peineinstellung ausgeführt wird.

Der Wert des Widerstandselementes 41 wird dann genau gemessen, und zwar entsprechend wie das Widerstandselement 11 in Fig. 1. Ss sei angenommen, daß der gemessene Wert genau 10,1 Ohm beträgt. Eine Berechnung

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. ²^ igt

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zeigt dann, daß der Wert des Nebenschlußwiderstandselementes 45 1,010 Ohm sein sollte, damit der zusammengesetzte Wert genau 10 Ohm beträgt. Auf der Unterlage wird dann eine weitere Einstellung mit Hilfe des Gerätes, das im Zusammenhang mit ]?ig. 3 t>e^· schrieben worden ist, vorgenommen, wobei die Reißnadel so angeordnet ist, daß sie einen Einschnitt 47 in dem Widerstandselement 45 macht, damit es auf einen Wert von 1,010 Ohm gebracht wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Frage der Genauigkeit nicht in. Einzelheiten erläutert, es ist jedoch verständlich, daß di^feelben Betrachtungen wie in dem Fall nach flg. 1 angestellt werten können, so daß die Genauigkeit wiederum beinahe genausogut . ist, wie sie mit einer eigenen genauen Meßbrücke erreicht werden kann.

Bei bestimmten Fällen kann anstelle einer Anfangseinstellung der Widerstandselemente- 11, 21 oder 41 der Herstellungswert dieser Widerstandselemente schon genügend nahe bei dem Wert liegen, den sie haben müssen, damit die erste Einstellung, die bei den oben erwähnten Beispielen erläutert wurde, nicht notwendig ist. In diesen Fällen werden diese Widerstandselemente

zuerst 009887/0428

zuerst genau gemessen und der Wert der Komplementärwiaerstandselemente wird so eingestellt, daß eine Kombination den gewünschten Wert ergibt.

Die Erfindung eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen zwei Widerstände sehr genau angepaßt werden müssen, beispielsweise in Analog- und Digitalumsetzern. Bei diesen Fällen ist es erwünscht, daß die Widerstandselemente auf einer einzigen Unterlage aufgebracht werden, so daß die Wirkung von Temperatur-Schwankungen und anderen Änderungen, die die Stabilität der Widerstandselemente beeinflussen könnte, für beide oder alle gleich ist, so daß der ursprüngliche Abgleich erhalten bleibt.

Wenn auch die obige Beschreibung insbesondere auf die Herstellung von genau eingestellten Widers bänden gerichtet ist, kann eine ähnliche Methode dazu verwendet werden, den Wert von Dünnschichtkondenoatot-in einzustellen. In diesem Fall ist es notwendig, beim Einstellen des Viertes eines Kondensators einen ¹J?eil einer oder beider Platten des Kondensators su entfernen, anstatt eine Linie einzuschneiden, wie es bsi den Widerständen, die oben beschrieben wurden, gemacht; wurde, und um einen«Kondensator mit großer Kapazität

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herzustellen, ist es notwendig, einen Kondensator vorzusehen, dessen Wert gerade unterhalb des gewünschten Wertes liegt, und außerdem einen Kondensator geringer Kapazität vorzusehen, der mit diesem parallel ge'-schaltet wird, damit der erforderliche Gesamtwert erreicht wird. TJm einen Kondensator mit "kleiner Kapazi-' tat zu schaffen, ist es notwendig, einen Kondensator zu haben, dessen Wert gerade oberhalb des erforderlichen Wertes liegb und einen weiteren Kondensator mit großer Kapazität vorzusehen, der mit diesem in Reihe geschaltet wird, damit der erforderliche G-esamtwert entsteht.

Patentansprüche

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Claims

Pa tentanaprüche

1.) Verfahren sum Einstellen des Wertes eines Schaltungselementes, das einen Seil einer Dünnsehichtschaltung bildet, auf einen gewünschten Wert, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte, daß das Schaltungselement aus zwei !eilen hergestellt wird, daß der Wert eines der Teile genau bestimmt wird, daß dann der Wert des anderen Teiles bestimmt wird, so daß sie zusammen den gewünschten Wert ergeben, und daß dann der Wert des anderen Teiles eingestellt wird, bis es den vor- ■ bestimmten Wert hat.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Yerfahrensschritte, daß einWiderstand aus swei Teilen hergestellt wird, daß eines der Teile einen Wert hat, der sich von dem gewünschten Wert um einen Betrag unterscheidet, der mindestens gleich der maximalen Abweichung Ist, die bei der Herstellung erwartet wird, daß der Wert des einen Teiles genau gemessen wird, daß daraufhin der Wert des anderen Teiles bestimmt wird, so daß sie zusammen den gewünschten Wert ergeben, und daß dann der Wert des anderen Teiles eingestellt wird, bis er den vorbestimmten

• Wert

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Wert hat.

3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der beiden Teile so eingestellt wird, daß sich sein Wert von dem gewünschten Wert um einen Betrag unterscheidet, der mindestens gleich der maxi-. aalen Abweichung ist, die bei der Herstellung erwartet wird«

4.)Dünnschichtschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unterlage vorhanden ist, daß eine Anordnung von Leitern auf der Unterlage elektrische Schaltungselemente bildet, daß mindestens eines der Schaltungselemente aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, und zwar derart, daß sie zusammen ein Schaltungselement des erforderlichen Wertes bilden, daß eines der Teile einen Wert hat, der sich von dem erforderlichen Wert unterscheidet und daß das andere feil so angeordnet ist, daß es auf einen komplementären Wert eingestellt wird/ wobei sich der erforderliche Wert ergibt, wenn beide Teile miteinander verbunden werden.

5·) Dünnechichtechaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungselement, das aus zwei

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Teilen besteht, ein Widerstand ist.

6.) Dünnschichtschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet« daß ein Teil des Widerstandes so ausgebildet ist_r daß er einen Wert hat_s der von dem gewünschten Wert um einen Betrag verschieden ist, der mindestens gleich der maximalen Abweichung ist, die bei der Herstellung auftritt,und daß der andere Seil des Widerstandes ao ausgebildet ist, daß er auf einen komplementären Wert eingestellt werden kann, damit sich der erforderliche Wert ergibt, wenn beide !Peile miteinander verbunden werden«

7.) DUnnschichtschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seil des Widerstandes so ausgebildet ist, daß er auf den Wert eingestellt werden kann, der sich von dem erforderlichen Wert unterscheidet.

8.) Dünnschichtschaltung nach eine« der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß Öle beiden Teile des Widerstandes in Reihe geschaltet sind, damit sie den erforderlichen Wert ergeben*

9«) Döniischiohtsohaltttng naoh einem der Ansprüche 5 -7,

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dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile des Widerstandes zur Erzielung des erforderlichen Wertes parallel geschaltet sind.

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