DE1912547A1

DE1912547A1 - Widerstandsschaltung mit auf einer isolierenden Unterschicht befindlichen Leiter- und Widerstandsbereichen

Info

Publication number: DE1912547A1
Application number: DE19691912547
Authority: DE
Inventors: Benjamin Solow
Original assignee: Angstrohm Precision Inc
Current assignee: Angstrohm Precision Inc
Priority date: 1968-03-12
Filing date: 1969-03-12
Publication date: 1970-09-17
Also published as: GB1215340A; FR2003731A1; US3512115A

Description

Angstrohm Precision, Inc., 78II Lemona Avenue, Van Nuys, California, Vereinigte Staaten von Amerika

Widerstandsschaltung mit auf einer isolierenden Unterschicht befindlichen Leiter- und Widerstandsbereichen

Die Erfindung betrifft Widerstandsschaltungen mit auf einer isolierenden Unterschicht befindlichen Leiter- und Widerstandsbereichen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf sogenannte Dünnfilmschaltungen und zwar im vorliegenden Fall auf Dünnfilm-Widerstandsschaltungen.

Dünnfilmschaltungen bestehen im allgemeinen aus ebenen Schaltkomponenten₉die in Form eines oder mehrerer Beläge aus geeignetem Material auf eine Unterschicht aufgebracht

sind. Dünnfilrawiderstände werden beispielsweise in der Art hergestellt, daß auf eine geeignete Unterschicht ein dünner Belag als Flächenmuster aus Widerstandsmaterial von entsprechender Dicke und entsprechender Flächenausdehnung aufgebracht wird, so daß sich der jeweils gewünschte Widerstandswert ergibt. Die Verbindung zu anderen Schaltungskomponenten und zu den an der Unterschicht angeordneten Anschlußklemmen wird durch leitende Beläge hergestellt, die in geeigneter Weise auf der Unterschicht angeordnet sind, so daß die gewünschten Verbindungen sichergestellt sind. .

Bei der Herstellung solcher Filmschaltungen ergeben sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Niederschlagung der einzelnen Schichten auf der Unterschicht, weshalb die als Schichten auf der Unterschicht niedergeschlagenen Sclialtungskomponenten häufig nicht genau diejenigen elektrischen Vierte haben, welche sie haben sollen. Diese Schaltungskomponenten müssen folglich jeweils anschließend auf die jeweils gewünschten Werte berichtigt bzw; "getrimmt" werden. Diese Trimmung erfolgt im allgemeinen dadurch, daß bestimmte Mengen der betreffenden als Schicht auf der Unterschicht niedergeschlagenen Schaltungskomponente nachträglich wieder abgetragen werden, so daß sich im Endeffekt der angestrebte elektrische Wert der betreffenden Schaltungskomponente ergibt. Aus den genannten Gründen ist es allgemein üblich, die

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betreffenden Schaltungskomponenten hinsichtlich ihrer jeweiligen elektrischen Werte jeweils- von vornherein absichtlich entweder größer oder kleiner zu bemessen als die jeweils für sie angestrebten elektrischen Werte sind, so daß anschließend diese elektrischen Werte dadurch genau eingestellt werden können, daß ein Teil der betreffenden Schichtdicke wieder abgetragen wird. Im Falle von Filmwiderständen wird die betreffende Widerstandsschicht von vorneherein in einer Dicke abgelagert, welche einen geringeren Wert als den angestrebten Widerstandswert ergibt. Durch entsprechende Materialabtragung wird sodann der Querschnitt der Widerstandsschicht verringert, so daß dann sich durch diese Materialabtragung der wirkliche Widerstandswert der Widerstands schicht auf den angestrebten Wert erhöht.

Die Einstellung der jeweils genauen elektrischen Werte der verschiedenen Schaltungskomponenten solcher Dünnfilmschaltungen macht aber auch deshalb Schwierigkeiten, weil es sehr schwer oder manchmal sogar unmöglich ist, die elektrischen Werte bestimmter solcher Schältkomponenten durch 'iaterialabtragunr, einzustellen, ohne dabei gleichzeitig die elektrischen Vierte anderer Schaltungskomponenten, die mit den zu trimmenden Schaltkomponenton zusammengeschaltet sind, ebenfalls zu beeinflussen. Dieο hat seine Ursache weitgehend in der körperlichen Au^bildu/iij der bisher üblichen Dünnfilmschaltungen.

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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei Widerstandsschaltungen und insbesondere DünnfiImsehaltungen der eingangs dargelegten Art eine Trimmung bestimmter Schaltungskomponenten zu ermöglichen, ohne gleichzeitig die elektrischen Werte benachbarter, damit zusammengeschalteter Schaltungskomponenten ebenfalls zu verändern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Anzahl der Leiterbereiche der betreffenden Wider." Standsschaltung in der Nähe eines Randes und eine weitere Anzahl der Leiterbereiche der Schaltung in der Nähe eines zu diesem Rand entgegengesetzt gelegenen Randes der Unterschicht angeordnet ist und daß eine Anzahl der Widerstands=·· bereiche der' Schaltung jeweils zwischen je einem der erst?⁴- und zweitgenannten Leiterbereiche und eine weitere Anzahl der Widerstandsbereiche der Schaltung jeweils .zwischen je zwei nebeneinandergelegenen dieser zweitgenannten. Leiterbe«· reiche angeordnet ist. Durch eine derartige Anordnung sind die einzelnen Widerstandsbereiche derart auf der Unterschicht angeordnet, daß ihre Oberflächen zum Zwecke der Trimmung abgetragen werden können, ohne daß dadurch die elektrischen Werte anderer Widerstandsbereiche der Schaltung beeinflußt; werden.

Die Erfindung wird nunmehr in ihren Einzelheiten unter

Bezug auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 ein Sehaltschema einer Widerstands

leiterschaltung nach der Erfindung,

Fig. 2 " eine stark vergrößerte Aufsicht auf

eine Dünnfilmschaltung nach der Erfindung, durch welche das in Fig. 1 dargestellte Schaltschema verwirklicht wird,

Fig. 3 eine stark vergrößerte perspektivische

Teilansicht der in Fig. 2 gezeigten erfindungsgemäßen Dünnfilmschaltung und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer

eingekapselten Dünnfilmschaltung nach der Erfindung.

Fig. 1 der Zeichnungen zeigt eine Leiterschaltung von in Reihe geschalteten Widerständen 10 bis 14, während ein weiterer Widerstand 15 mit seiner einen Klemme an das freie

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Ende des Widerstands 10 angeschlossen ist,, ein Widerstand mit seiner einen Klemme an das freie Ende des Widerstands 14 angeschlossen ist und xireitere Widerstände 16 bis 19 jeweils' mit ihren einen Enden an die betreffenden gegenseitigen Verbindungsstellen der Widerstände 10 bis 14 angeschlossen sind. Zum Zwecke der Erzielung bestimmter Betriebseigenschaften können selbstverständlich jeweils entsprechend mehr oder entsprechend weniger-Widerstände als die in der Zeichnung dargestellte Anzahl von Widerständen in gleicher Weise zusammengeschaltet werden. Unter bestimmten Umständen kann es auch vorteilhaft sein, die jeweils freien Enden der Widerstände 15 bis 20 an eine gemeinsame Sammelschiene anzuschließen.

Die in Fig. 1 dargestellte Art von Widerstandsschaltungen eignet sich ausgezeichnet zur Herstellung im Dünnfilmverfahren und eine solche "Dünnfilmschaltung nach der Erfindung ist in. den Fig. 2 und 3 jeweils in stark vergrößertem Maßstab wiedergegeben. Eine beispielsweise aus keramischem Material oder aus Glas bestehende Unterschicht ist in eine Anzahl länglicher Unterbereiche unterteilt, welche in der Zeichnung mit den Bezugsziffern Al, Bl, A2, B2, A3j B3, AH, A5s B5 und Αβ bezeichnet sind. Jeder dieser Unterbereiche verläuft jeweils mit seiner Längsachse in

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rtiehtung der Querachse der Unterschicht 30, wobei diese Unterbereiche jeweils, parallel zueinander liegend längs der Längsachse der Unterschicht angeordnet sind. Aus den FiG· 2 und 3 ist außerdem ersichtlich, daß auf der Oberfläche der Unterschicht ein sich wiederholendes Muster von Hüten und zwischen diesen Nuten gelegenen Swischenerliöhungen gebildet ist. Die jeweils ungeradreihigen Bereiche, nämlich die Bereiche Al bis A6₃ weisen jexreils zwischen vertieften Dereichen 32 und 33 verlaufende schlangenlinienförraige jjuten 31 auf, In den jeweils geradreihigen Bereichen Bl bis B5 sind jeweils nebeneinanderliegende der vertieften Oereiche 33 durch U-förmig verlaufende Hüten 3^ miteinander verbunden. Diese Hüten haben vorzugsweise einen V-förmigen Querschnitt, können aber auch einen gerundeten oder irgendwie anders gestalteten Querschnitt haben.

Die vertieften Bereiche 33 verlaufen jeweils längs des einen Randes der Unterschicht 30 quer zu den jeweils neben-•einanderliegenden Unterbereichen Al bis Αβ, Aus Fig. 2 geht hervor, daß die jeweils am meisten links und am meisten rechts gelegenen Bereiche 33. bzw. 33< sich quer zu den jeweiligen Unterbereichen Al₃ Bl bzw» B5 und A6 erstrecken. Die Bereiche 33p frj-s 33_r erstrecken sieh jeweils quer zu drei aneinandergrenzenden Unterbereichen, Der Bereich 32_? erstreckt sich quer über die Unterbereiche Bi, A2 unä B2_? 4er Bereich

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erstreckt sich quer über die* Unterbereiche B2, A3, 33 usw. Die jeweils benachbarten Bereiche 33-i bis 33r sind jeweils

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durch Kämme bzw. Zvischenerhöhungen 60 bis 64 voneinander getrennt. Am entgegengesetzt gelegenen Rand der Unterschicht erstreckt sich der Bereich 32.- quer über die Bereiche Al und 31, während sich der Bereich 32_? quer über die Bereiche A2 und B2 erstreckt usw. längs des Randes der Unterschicht bis zum Bereich 32g, welcher nur innerhalb des Unterbereiches A6 liegt.

Die dargestellte Dünnfilmschaltung nach der Erfindung wird in an sich bekannter Weise durch Schichtenablagerung hergestellt. Die Bereiche 32. bis 32,- und 33^ bis 33r werden jeweils durch niederschlag einer leitenden Schicht 70, beispielsweise eines Goldbelages, metallisiert. Sodann wird in den Nuten 31 bzw. 3^ zur Bildung der Widerstandsbereiche ein .geeignetes Widerstandsmaterial 72 als Belag niedergeschlagen. Dabei-wird der Niederschlag dieses Widerstandsmateriales in den Nuten so vorgenommen, daß dieses Widerstandsmaterial über die in den betreffenden Nutenden zugeordneten Bereichen niedergeschlagenen leitenden Beläge hinübergreift, so daß.in jedem Falle eine elektrische Verbindung zwischen diesen leitenden Bereichen und den so gebildeten Widerstandsbereichen hergestellt ist. An die in

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den Bereichen 32 bzw. 33 befindlichen leitenden Beläge sind Anschlüsse₃ beispielsweise Leitungsdrähte 36 über entsprechende Anschlußstellen, -beispielsweise über Leitungsdrahtköpfe 37 angeschlossen, welche beispielsweise mittels eines elektrisch leitenden Tittes an die betreffenden Leiterbereiche angeschlossen sind.

Die einseinen "Tiderstandsbereiche können hinsichtlich ihrer elektrischen Werte dadurch getrimmt vierden, daß jeweils ein Teil des Widerstandsraaterials abgetragen und dadurch der Querschnitt des lilderstandsmaterials verkleinert wird. Dadurch, daß gGKiHß der r.rfindung die genannten Muten in ihrem Querschnitt V-förmig sind, ist es möglich, durch Abtragung jeweils nur geringer -!engen von Widerstandsmaterial verhältnismäßig große Widerstandsänderungen vorzunehmen. So ist es beispielsweise sehr leicht, bei den erfindungsgemäß gestalteten Widerstandsbereichen Widerstandsänderungen von 5 : 1 zu erreichen.

Die einzelnen Widerstandsbereiche liegen jeweils innerhalb ihnen zugeordneter Unterbereiche. So liegt beispielsweise der am meisten links gelegene Widerstandsbereich 31^ im Unterbereich Al, der Widerstandsbereich ~$h. im Unterbereich Bl, der nächste Widerstandsbereich 31_? im Unterbereich A2 usw. längs der gesamten Länge der Unterschicht. Die einzelnen

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BAD ORIGINAL

Widerstandsbereiche können infolgedessen dadurch getrimmt werden, daß eine bestimmte Menge von Widerstandsmaterial abgetragen oder in anderer Weise entfernt wird,, was beispielsweise durch Hindurchführung unter einer Schleifscheibe oder durch Ultraschallabtragung des Widerstandsmaterials längs der Länge des betreffenden Unterbereiches -,eschenen kann, in welchem der jeweils zu trimmende Widerstandsbereich .gelegen ist.

Die Trimmung der in der Zeichnung dargestellten Leiterschalt uns kann beispielsweise folgendermaßen erfolgen«Zunächst werden die Zwischenerhöhungen 5O₃ 5I₅ 52 und 53 beschliffen, wodurch in den ihnen zugeordneten Nuten jeweils bestimmte Mengen von Widerstandsmaterial abgetragen xverden, so daß der Widerstandswert des Widerstandsbereiches 31* eingestellt und der Widerstandswert des Widerstandsbereiches 3^₁ teilweise eingestellt wird. Sodann werden die Zwischenerhöhun,;en 55, 56, 57 und 58 jeweils um ein bestimmtes Maß beschliffen, wodurch der Widerstandsbereich 31_? eingestellt wird. Durch den letztgenannten Schleifvorgang werden auch die Widerstandswerte der U-förmig verlaufenden Widerstandsbereiche 3^., und J>k„ berichtigt, da die Zivischenerhöhungen 55 und 58 auch Teilen dieser U-förmig verlaufenden Widerstandsbereiche zugeordnet sind. Die anderen schlangenlinienförmig verlaufenden Wider-

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Standsbereiche 31 der Schaltung werden in gleicher Weise durch Beschleifen der ihnen zugeordneten Zwischenerhöhungen eingestellt. Wenn alle Widerstandsbereiche 31 auf die jeweils gewünschten Widerstandswerte eingestellt sind, werden die Widerstandsbereiche 34 auf die angestrebten Widerstandswerte hingetrimmt. So wird beispielsweise die Zwischenerhöhung 60 genügend weit beschliffen, bis der Widerstandswert des Widerstandsbereiches J>k, den gewünschten Wert erreicht hat, wonach die anderen Widerstandsbereiche 34 der Schaltung in gleicher Weise durch Beschleifen der ihnen jeweils zugeordneten Zwischenerhöhungen öl bis 64 getrimmt werden. So kann also jeder Widerstandsbereich der Schaltung jeitfeils für sich auf den jeweils gewünschten Widerstandswert hingetrimmt werden. Ss ist bemerkenswert j daß die U-förmig verlaufenden Widerstandsbereiche 34 während der Trimmung der ihnen benachbarten Widerstandsbereiche 31 ebenfalls mitgetrimmt werden. Die Form der Widerstandsbereiche 34 gestattet jedoch ihre weitere Uachtrimmung durch entsprechendes Beschleifen der Zwischenerhöhungen 60 bis- 64j wie dies oben beschrieben wurde. Auf diese Weise können die Widerstandsbereiche 34 jeweils für sich getrimmt werden, ohne daß die bereits vorher eingestellten, ihnen benachbarten Widerstandsbereiche 31 beeinflußt xverden.

Die einzelnen Widerstandswerte der Schaltung werden

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selbstverständlich so eingestellt, daß sich die jeweils gexfünselite Wirkungsweise der Gesaratschaltung ergibt. Soll also beispielsweise die Schaltung für Analog-Digitalumwandlungen Verwendung finden, so können die- Widerstände 10 bis d.h. die Widerstandsbereiche j>4 so bemessen werden, daß sie jeweils einen Widerstandswert R haben, während die Widerstände 15 bis 20, d.h. die Widerstandsbereiche 31 so bemessen werden, daß sie jeweils den Widerstandswert 2 · R haben.

Nach entsprechender Einstellung der einzelnen Schaltungskomponenten kann die Schaltung in ein Schutzgehäuse 40 eingekapselt werden, welches beispielsweise aus Epoxyharz oder irgend einem anderen geeigneten Material bestehen kann. Dadurch ergibt sich eine in Fig. 4 gezeigte, recht stabile und in hohem Maße wirksame Schaltungseinheit.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene bevorzugte Ausführungsform beschränkt, sondern beinhaltet alle sich dem Fachmann aufgrund seiner Sachkenntnis ergebenden Äquivalente und Abwandlungen.

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Claims

Patentansprüche

ί 1ΛWiderstandsschaltung mit auf einer isolierenden Unterschicht befindlichen Leiter- und Widerstandsbereichen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl (32) dieser Leiterbereiche (32, 33) in der Nähe eines Randes und eine weitere Anzahl (33) dieser Leiterbereiche in der HUhe eines zu diesen Rand entgegengesetzt gelegenen Randes .der genannten Unterschicht (30) angeordnet ist und daß eine Anzahl (31) der genannten Widerstandsbereiehe (31_S 3*0 jeweils zwischen je einem der erst-(32) und zweitgenannten (33) Leiterbereiche und eine weitere Anzahl (3*0 der genannten Widerstandsbereiche jeweils zwischen je zwei nebeneinandergelegenen dieser zweitgenannten (33) Leiterbereiche angeordnet ist.
2. Viiderstandsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannten und die zweitgenannten Leiterbereiche (32 bzw. 33) entsprechend der Anzahl der Widerstandsbereiche (31 bzw. 3*0 parallel zueinander längs der Unterschicht (30) angeordnet und jeweils endseitig mit

Anschlußstellen (37) für äußere Leiter (36) versehen 3ind und daß jeweilö zwischen je zwei einander gegenüberliegenden (z.B. 32,., 33-jj 32p, 33p ···) dieser Leiterbereiche und

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jeweils zwischen je zwei nebeneinandeFließenden (z.3. 33₁, 33pi 33pi 33-t ···) Leiterbereichen einer dieser parallelen Leiterbereichreihen schlangenlinienformig verlaufende Huten in der Unterschicht angeordnet sind, die 'jeweils mit die genannten Widerstandsbereiche darstellenden Belägen aus Widerstandsmaterial versehen sind.
3. Widerstandsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils nebeneinanderliegende Leiterbereiche (z.B. 33-, j 33pi 33pj 33v ···) miteinander verbindenden widerstandsmaterialbele~ten fluten (3^L₃ 3²Jp . · · ) U-föraiig verlaufen.
k. Widerstandsschaltung nach Anspruch 2 oder 3.·. dadurch Sekennzeichnet, daß die Leiterbereiche (32, 33) aiii Bezu^ auf die Oberfläche der Unterschicht (30) in die iJutebene zurückgesetzt sind.
5. Widerstandsschaltung nach einem der Ansprüche 2

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Anschlußstellen (37) jeweils von der Unterschicht (30) gehaltene Leitungsdrähte (36) angebracht sind.
6. Widerstandsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5»

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gekennzeichnet· durch ein die Anordnung umgebendes Schutzgehäuse (40).
7· WidersfcaiKlssefiaXfcung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Nuten V-förmig ist waü diaß die Vliderstandsmaterialschicht an den ^Jutwanöungen angeordnet ist.
8. ¥i der st anas; schaltung nach einem der Ansprüche 1.

bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbereiche (32₃ 33) von firmartigen Belägen aus leitendem Material gebildet werden und daß die Unterschicht (30) in Form von Zwischenerhöhungen (51> 52, 53 -·.) derart zwischen den Leiterbereichen bzw. liiderstandsbereichen (31, 3*0 übersteht, daß diese auf der Unterschicht (30) ein sich wiederholendes ^; Huster bilden»
9. vfiderstandissehaltung nach einem der Ansprüche

1 bis 8_a dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Widerstandsbereiche (31* 3*0 durch Oberflächenabtrag größenmäßig einstellbar sind.
10. Widerstandsschaltung nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet,, daß die größenordnungsmäßige Ein-

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stellung der Widerstandsbereiche (31_S 3*0 durch Abschliff der zwischen den Leiterbereichen (32, 33) bzw. Widerstandsbereichen überstehenden Zwischenerhöhungen (51* 52, 53 ···) der Unterschicht (30) möglich ist.
11. Widerstandsschaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschliff der genannten Zwischenerhöhungen (5I₅ 52, 53 ···) derart möglich ist, daß jeitfeils nur der Widerstandswert eines Widerstandsbereiches (z.B. 31-,) verändert xvird, ohne daß der Widerstandswert eines dazu benachbarten Widerstandsbereiches (z.B. 31_?) verändert wird.

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