DE3740872C2

DE3740872C2 -

Info

Publication number: DE3740872C2
Application number: DE3740872A
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Yokohama Jp Murata
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-12-02
Filing date: 1987-12-02
Publication date: 1991-07-04
Also published as: FR2607627B1; DE3740872A1; FR2607627A1; KR900007604B1; JPS63140558A; KR880008719A; US4841275A

Description

Die Erfindung betrifft integrierte Dickschicht schaltungsanordnungen nach dem Oberbegriff des Patentan spruches 1 bzw. 7.

Die meisten integrierten Dickschicht-Hybridschaltungsan ordnungen weisen ein isolierendes Substrat auf, auf dem Widerstände nach einer Dickschicht-Formmethode, nach welcher Lagen oder Schichten aue einer Widerstandspaste auf dem Substrat erzeugt und diese Widerstandspastela gen gebrannt werden, ausgebildet werden. Auf dem isolie renden Substrat werden dann elektronische Bauteile mon tiert. Der Widerstandswert, den die Anordnung nach der Anbringung der elektronischen Bauteile am Substrat auf weist, weicht um 10-25% vom gewünschten oder Sollwert ab, und zwar aufgrund der Schwierigkeiten bezüglich der Herstellung einer Paste der gewünschten Zusammensetzung sowie der Ausbildung und des Brennens der Pastelagen un ter zweckmäßigen Bedingungen.

Zum Korrigieren des Widerstandswerts der integrierten Dickschicht-Hybridschaltungsanordnung wird ein sog. "Feinabgleich"- oder "Trimm"-Vorgang durchgeführt. Die Notwendigkeit eines solchen Trimmens ist beispielsweise in Akira Ikegami "Thick-film Hybrid IC and its Reli ability", Electronic Material, Mai 1981, Seiten 26 bis 31, beschrieben. Zum Trimmen werden insbesondere auf dem isolierenden Substrat nach Dickschichttechnik ein Widerstandswert- und ein Funktions-Trimmwiderstand aus gebildet, worauf mittels eines Laserstrahls ein Teil des Widerstandswert-Trimmwiderstands entfernt wird. Die ser Vorgang wird als "Widerstandswerttrimmen" bezeich net. Anschließend wird mittels eines Laserstrahls ein Teil des Funktions Trimmwiderstands entfernt, was als "Funktionstrimmen" bezeichnet wird. Durch diese Widerstandswert- und Funk tionstrimmvorgänge wird der integrierten Dickschicht- Hybridschaltungsanordnung der gewünschte Widerstands wert verliehen.

Eine integrierte Dickschicht-Hybridschaltungsanordnung der bekannten Art umfaßt ein isolierendes Substrat, drei Leiter, einen Widerstandswert-Trimmwider stand und einen Funktions-Trimmwiderstand. Die Leiter sind rechteckige, auf dem isolierenden Substrat aus gebildete, in einer Linie angeordnete und voneinander beabstandete Streifen. Die drei Leiter und die beiden Trimmwiderstände werden nach Dickschicht technik erzeugt. Der erste Leiter weist einen An schlußflächenteil bzw. -fleck am einen und einen Verbindungsteil am anderen Ende auf. Der zwischen erstem und drittem Leiter angeordnete zweite Leiter weist zwei Ver bindungsteile an seinen beiden Enden auf. Der dritte Leiter weist einen Anschlußflächenteil am einen und einen Verbindungsteil am anderen Ende auf. Der die Form eines rechteckigen Streifens besitzende Widerstands wert-Trimmwiderstand wird auf dem Substrat so ausgebil det, daß seine beiden Enden einmal den Verbindungsteil des ersten Leiters und zum anderen den einen Verbindungs teil des zweiten Leiters überlappen. Der ebenfalls in Form eines rechteckigen Streifens vorliegende Funktions- Trimmwiderstand wird auf dem Substrat so ausgebildet, daß seine beiden Enden einmal den anderen Verbindungs teil des zweiten Leiters und zum anderen den Verbindungs teil des dritten Leiters überlappen. Infolgedessen sind der Widerstandswert-Trimmwiderstand elektrisch mit erstem und zweitem Leiter und der Funktions-Trimmwiderstand elektrisch mit zweitem und drittem Leiter verbunden.

Wie erwähnt, wird der Widerstandswert von integrierten Dickschicht-Hybridschaltungsanordnungen durch Trimmen korrigiert bzw. eingestellt. Der Trimmvor gang erfolgt unter Messung des Widerstandswerts zwischen den Anschlußflächenteilen von erstem und drittem Leiter. Zunächst wird der Widerstandswert-Trimmwiderstand mit einem Laserstrahl beaufschlagt, um damit eine Kerbe oder Rille in diesen Widerstand einzustechen. Sodann werden elektronische Bauteile, einschließlich Kondensatoren, auf dem isolierenden Substrat angebracht. Schließlich wird der Funktions-Trimmwiderstand mit einem Laserstrahl beaufschlagt, um damit eine Kerbe in diesen Widerstand einzustechen, während dabei die Zeitkon stante der aus den elektronischen Bauteilen zusammenge setzten Schaltung gemessen wird. Auf diese Weise wird der Widerstandswert der integrierten Dickschicht-Hybrid schaltungsanordnung mittels der beiden Trimmvorgänge be stimmt.

Bevor in den Widerstandswert-Trimmwiderstand eine Kerbe eingestochen wird, weist die integrierte Dickschicht- Hybridschaltungsanordnung einen um 10-25% vom Soll wert abweichenden Widerstandswert auf. Es ist dabei äußerst schwierig, den Widerstandswert-Trimmwiderstand so genau zu trimmen, daß diese Widerstandswertdifferenz völlig beseitigt wird. Vielmehr verbleibt auch nach dem Trimmen des Widerstandswert-Trimmwiderstands und der Montage der elektronischen Bauteile auf dem isolieren den Substrat eine beträchtliche Widerstandsdifferenz. Daher muß in manchen Fällen eine vergleichsweise lange Kerbe in den Funktions-Trimmwiderstand eingestochen werden, um der Anordnung einen praktisch dem Sollwert entsprechenden Widerstandswert zu erteilen. Wenn je doch die in den Funktions-Trimmwiderstand eingestochene Kerbe zu lang ist, weist dieser Widerstand eine zu schmale Stromstrecke auf, so daß in ihm eine abnormal große Wär memenge erzeugt wird.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer in tegrierten Dickschichtschaltungsanordnung, bei welcher ein zweckmäßiges Widerstandswert-Trimmausmaß einfach be stimmt werden kann und ein Funktions-Trimmwiderstand eine ausreichend breite Stromstrecke aufweist, um damit sicherzustellen, daß keine abnormal große Wärmemenge in ihm erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird bei integrierten Dickschicht schaltungsanordnungen nach dem Oberbegriff des Patentan spruches 1 bzw. 7 erfindungsgemäß durch die in dessen jeweiligem kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 6 und 8 bis 10.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf eine integrierte Dickschichtschaltungsanordnung gemäß einer Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind ein erster und ein zweiter Leiter 18 bzw. 24, die jeweils aus Kupfer o. dgl. bestehen, auf einem iso lierenden Substrat 12 aus Aluminiumoxid o. dgl. ausgebil det. Diese Leiter 18 und 24 sind geradlinig und in einem gegenseitigen Abstand angeordnet. Der erste Leiter 18 umfaßt einen Anschlußflächenteil bzw. Anschlußfleck 14, einen Verbindungsteil 16 und einen diese Teile 14 und 16 verbindenden Zwischen teil. Der zweite Leiter 24 umfaßt einen Verbindungsteil 20, einen Anschlußflächenteil 22 und einen diese Teile 20 und 22 verbindenden, langen Zwischenteil. Ein Wider standswert-Trimmwiderstand 26 als erster Widerstand und ein Funktions-Trimmwiderstand 28 als zweiter Widerstand, die jeweils aus einem Werkstoff mit Rutheniumoxid als Hauptbestandteil bestehen, sind nach Dickschicht technik auf dem isolierenden Substrat 12 aus gebildet. Der rechteckige Trimmwiderstand 26 ist axial mit den Leitern 18 und 24 ausgefluchtet, wobei seine beiden Enden unter Herstellung einer elektrischen Ver bindung den Verbindungsteil 16 des ersten Leiters 18 bzw. den Verbindungsteil 20 des zweiten Leiters 24 über lappen. Der ebenfalls rechteckig ausgebildete Trimmwider stand 28 erstreckt sich senkrecht zum zweiten Leiter 24, wobei sein eines Ende unter Herstellung einer elektri schen Verbindung den langen Zwischenteil des zweiten Leiters 24 überlappt. Beide Trimmwiderstände 26 und 28 stehen unmittelbar in Berührung bzw. Kontakt mit dem isolierenden Substrat 12, außer an den die Verbindungs teile 16 und 20 bzw. den Zwischenteil des Leiters 24 überlappenden Endabschnitten. Diese Endabschnitte sind so klein, daß der Widerstandswert zwischen dem Anschluß flächenteil 14 des ersten Leiters 18 und dem Anschluß flächenteil 22 des zweiten Leiters 24 vernachlässigbar ist.

Im folgenden ist die Art und Weise des Trimmens oder Feinabgleichens von Widerstandswert-Trimmwiderstand 26 und Funktions-Trimmwiderstand 28 zwecks Einstellung des Widerstandswerts der integrierten Dickschichtschaltungs anordnung auf einen gewünschten oder Sollwiderstands wert R_f erläutert. Die folgenden Ausführungen beruhen auf der Annahme, daß der Trimmwiderstand 26 einen Widerstandswert R₁ und der Trimmwiderstand 28 einen Widerstandswert R₂ aufweisen und die Schaltungsanord nung nach der Montage ihrer elektronischen Bauteile am isolierenden Substrat 12 einen Mindest-Widerstands wert R_min und einen Höchst-Widerstandswert R_max aufwei sen kann. Der Sollwiderstandswert R_f liegt dabei irgend wo zwischen Mindest- und Höchst-Widerstandswert R_min bzw. R_max.

Zunächst wird unter Messung des Widerstandswerts zwischen den Anschlußflächenteilen 14 und 22 der Widerstandswert- Trimmwiderstand 26 mit einem Laserstrahl beaufschlagt, um in den Trimmwiderstand 26 eine Kerbe 30 einzustechen. Die Beaufschlagung mit dem Laserstrahl erfolgt fort laufend, bis die Kerbe 30 so lang ist, daß der Wider standswert zwischen den Anschlußflächenteilen 14 und 22, d. h. (R₁ + R₂), sich auf R_min ändert. Da das eine Ende des Funktions-Trimmwiderstands 28 den Leiter 24 über lappt und zu diesem kurzgeschlossen ist, ist der Wider standswert R₂ vernachlässigbar, so daß R_min ungefähr gleich R₁ ist.

Sodann werden elektronische Bauteile, einschließlich Kondensatoren, auf dem Substrat 12 angebracht. Während die Zeitkonstante RC der durch diese Bauteile gebilde ten Schaltung gemessen wird, wird der Funktions-Trimm widerstand 28 mit einem Laserstrahl beaufschlagt, wo bei eine Kerbe 32 in den Trimmwiderstand 28 einge stochen und gleichzeitig der Zwischenteil des Lei ters 24 in zwei Teile 24a und 24b geschnitten wird, die sodann durch den Funktions-Trimmwiderstand 28 miteinander verbunden sind. Die Beaufschlagung des Trimmwiderstands 28 mit dem Laserstrahl erfolgt fort laufend, bis die Kerbe 32 so lang ist, daß sich der Widerstandswert zwischen den Anschlußflächenteilen 14 und 22, d. h. (R₁+R₂), auf den Widerstandswert R_f, nämlich den Soll-Widerstandswert dieser Schal tungsanordnung ändert. Beide Trimmwiderstände 26 und 28 weisen vergleichsweise kleine Abmessungen von z. B. 1×3 mm auf. Infolgedessen kann der Wider standswert (R₁+R₂) mit einer geringen Trimmung der Trimmwiderstände 26 und 28 stark variieren bzw. ge ändert werden.

Wie vorstehend beschrieben, wird der Widerstandswert- Trimmwiderstand 26 zuerst auf einen Widerstandswert R₁ getrimmt, der praktisch dem Widerstandswert zwischen den Anschlußflächenteilen 14 und 22 gleich ist. Dieser Widerstandswert ist dabei so groß, daß die Differenz zwischen ihm und dem Soll-Widerstandswert R_f wesent lich kleiner ist als 10-25%. Mit anderen Worten: die Differenz zwischen dem Soll-Widerstandswert R_f und dem Widerstandswert zwischen den Anschlußflächen teilen 14 und 22 kann bereits durch Trimmen nur des Widerstandswert-Trimmwiderstands 28 beträchtlich ver ringert werden, weil nämlich der Widerstandswert R₂ des Funktions-Trimmwiderstands 28 den Widerstandswert zwischen den Anschlußflächenteilen 14 und 22 nicht be einflußt. Die Widerstandswertdifferenz wird durch Einstechen der Kerbe 32 in den Funktions-Trimmwider stand 28 und gleichzeitiges Durchtrennen des Zwischen teils des zweiten Leiters 24 in zwei Teile oder Ab schnitte 24a und 24b weiter verkleinert. Wenn der Zwischenteil des zweiten Leiters 24 in diese zwei Teile unterteilt ist, ist der Widerstandswert R₂ des Trimmwiderstands 28 zum Widerstandswert R₁ des Wider standswert-Trimmwiderstandswerts 26 hinzuaddiert. Da die Differenz zwischen dem Soll-Widerstandswert R_f und dem Widerstandswert der Schaltungsanordnung bereits stark verkleinert worden ist, reicht es aus, eine kurze Kerbe in den Funktions-Trimmwiderstand 28 ein zustechen. Der Trimmwiderstand 28 weist demzufolge eine vergleichsweise breite Stromstrecke auf. Diese vergleichsweise breite Stromstrecke des Trimmwiderstands 28 bewirkt, daß in ihr keine abnormal große Wärmemenge erzeugt wird.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher drei Leiter 18, 38 und 44 nach Dickschichttechnik auf dem isolieren den Substrat 12 erzeugt sind. Der erste Leiter 18 entspricht dem ersten Leiter bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Der zweite Leiter 38 umfaßt einen dem Verbindungsteil 16 des ersten Leiters 18 eng benach barten Verbindungsteil 34 und einen weiteren Verbin dungsteil 36. Der dritte Leiter 44 umfaßt einen nahe am Verbindungsteil 36 des zweiten Leiters 38 gelegenen Verbindungseil 40 und einen Anschlußflächenteil 42. Der Widerstandswert-Trimmwiderstand 26 und der Funktions Trimmwiderstand 28, die beide in Form rechteckiger Strei fen vorliegen, sind nach Dickschichttechnik auf dem isolierenden Substrat 12 ausgebildet. Der Funk tions-Trimmwiderstand 28 erstreckt sich dabei senkrecht zu der Linie, auf welcher die Verbindungsteile 36 und 40 angeordnet sind. Das eine Ende des Trimmwiderstands 26 überlappt den Verbindungsteil 16 des ersten Leiters 18 und ist mithin an diesen elektrisch angekoppelt. Das andere Ende des Trimmwiderstands 26 überlappt den Ver bindungsteil 34 des zweiten Leiters 38 unter elektri scher Verbindung mit ihm. Das eine Ende des Funktions- Trimmwiderstands 28 überlappt den Verbindungsteil 36 des zweiten Leiters 38 und auch den Verbindungsteil 40 des dritten Leiters 44 und verbindet mithin diese bei den Leiter 38 und 44 miteinander.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 beeinflußt der Widerstandswert des Funktions-Trimmwiderstands 28 den Widerstandswert zwischen den Anschlußflächen teilen 14 und 42, weil dieser Trimmwiderstand die beiden getrennten Leiter 38 und 44 miteinander ver bindet. Demzufolge besitzt der Trimmwiderstand 28 einen wesentlich niedrigeren Flächenwiderstand als der Widerstandswert-Trimmwiderstand 26, z. B. ent sprechend 1/10 oder weniger des Flächenwiderstands des Trimmwiderstands 26. Der Widerstandswert-Trimm widerstand 26 und der Funktions-Trimmwiderstand 28 werden dabei auf dieselbe Weise, wie in Verbindung mit der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben, getrimmt bzw. feinabgeglichen.

Die zweite Ausführungsform bietet dieselben Vorteile wie die erste Ausführungsform. Der Widerstandswert- Trimmwiderstand 26 kann auf einfache Weise getrimmt werden, und der Funktions-Trimmwiderstand 28 kann auch nach dem Trimmen eine vergleichsweise breite Stromstrecke aufweisen, so daß in dieser keine abnormal große Wärme menge erzeugt wird.

Wie vorstehend erläutert, kann bei beiden Ausführungs formen der Erfindung der Widerstandswert-Trimmwiderstand einfach getrimmt werden; zudem wird in der Stromstrecke des Funktions-Trimmwiderstands Wärme nicht in einer ab normal großen Menge erzeugt. Die integrierte Dickschicht schaltungsanordnung gemäß beiden Ausführungsformen läßt sich daher mit hoher Ausbeute herstellen.

Claims

1. Integrierte Dickschichtschaltungsanordnung, umfas send ein isolierendes Substrat (12), zwei auf dem isolierenden Substrat (12) ausgebildete, voneinan der beabstandete Leiter (18, 24), von denen minde stens einer einen langgestreckten Zwischenteil auf weist, einen auf dem isolierenden Substrat (12) aus gebildeten, mit zwei Enden den ersten und den zwei ten Leiter (18, 24) unter Herstellung einer elektri schen Verbindung überlappenden Trimmwiderstand (26) für die Grobeinstellung des Widerstandswerts der Schaltungsanordnung und einen auf dem isolierenden Substrat ausgebildeten und zur Feineinstellung des Widerstandswerts der Schaltungsanordnung dienenden trimmbaren Funktions-Trimmwiderstand (28) mit einer in einem Trimmteil ausgebildeten Kerbe (32), da durch gekennzeichnet, daß der Funktions-Trimmwider stand (28) in einer Streifenform vorliegt, sich senkrecht zum langgestreckten Zwischenteil des Lei ters (24) erstreckt, elektrisch mit dem langge streckten Zwischenteil verbunden ist und ausgehend von dem Zwischenteil angeordnet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der den langgestreckten Zwischenteil aufweisende Leiter (24) einen geraden Abschnitt auf weist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß vor dem Trimmen des Funktions-Trimm- widerstands (28) der langgestreckte Zwischenteil des Leiters (24) in zwei Teile geschnitten ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Funktions-Trimmwiderstand (28) vor dem Trimmen einen vernachlässigbar niedrigen Widerständswert aufweist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Funktions-Trimmwiderstand (28) einen wesentlich niedrigeren Widerstandswert als der Trimmwiderstand (26) besitzt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Funktions-Trimmwiderstand (28) einen Widerstandswert entsprechend 1/10 oder weni ger des Widerstandswerts des Trimmwiderstands (26) besitzt.

7. Integrierte Dickschichtschaltungsanordnung, umfas send ein isolierendes Substrat (12), drei auf dem isolierenden Substrat (12) ausgebildete, voneinan der beabstandete Leiter (18, 38, 44), von denen minde stens zwei einen langgestreckten Zwischenteil auf weisen, einen auf dem isolierenden Substrat (12) aus gebildeten ersten Widerstand (26) mit zwei Enden, die unter elektrischer Verbindung den ersten und zwei ten Leiter (18, 38) überlappen, wobei der erste Wi derstand (26) für die Grobeinstellung des Wider standswerts der Schaltungsanordnung getrimmt ist, und einen auf dem isolierenden Substrat (12) ausge bildeten und für die Feineinstellung des Wider standswerts der Schaltungsanordnung getrimmten zwei ten Widerstand (28), der eine in einem Trimmteil ausgebildete Kerbe (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (28) in einer Streifenform vorliegt, sich senkrecht zu den langgestreckten Zwischenteilen der Leiter (38, 44) estreckt, elektrisch mit den langgestreckten Zwi schenteilen verbunden ist und ausgehend von den Zwischen teilen angeordnet ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die einen langgestreckten Zwischenteil aufweisenden Leiter (38, 44) einen geraden Abschnitt auf weisen.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der zweite Widerstand (28) einen we sentlich niedrigeren Widerstandswert als der erste Widerstand (26) aufweist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der zweite Widerstand (28) einen Widerstandwert entsprechend 1/10 oder weniger des Widerstandswerts des ersten Widerstands (26) besitzt.