170039. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vékony- és vastagréteg ellenállások értékének beállítására és elrendezés az eljárás foganatosítására

170039 3 4 sag, könnyű automatizálhatóság és az, hogy a már szerelt áramkörök ellenállásai is jusztírozhatók ezzel a módszerrel. Hátránya a berendezés magas ára és így alkalmazása csak nagyvolumenű gyártás esetén gazdaságos. Hátránya még, hogy a nagyfrekvenciás tulajdonságokat rontja. Anódos oxidációt alkalmazó értékbeállítási módszer Főleg nagypontosságú tantál és tantálnitrid vékonyréteg ellenállások előállítására alkalmazzák. A beállítandó ellenállás felületére elektrolitét visznek fel, amely általában félfolyékony állapotú, ebbe merül egy elektróda, a másik elektróda pedig maga az ellenállás. Az elektrolízis folyamán az ellenállás felülete tetszőleges vastagságban oxidálható, amely az ellenállás értékének arányos növekedését okozza. A módszer gyors, jól automatizálható és nagyértékű ellenállások beállítására alkalmas. Hátránya, hogy nehéz az elektrolitét az ellenállás felületére úgy felvinni, hogy a környezet jó védelmét biztosítsák. Másrészt más-más anyagokhoz más-más elektrolit szükséges. Értékbeállítás hővel Az értékbeállítás ebben az esetben az ellenállás hőmérsékletének növelésével bekövetkező felületi és belső szerkezeti változások összhatásaképpen jön létre. A hőközlés fajtája szerint lehet indirekt, vagy direkt fűtésű. Általában a direkt fűtésű módszer alkalmazása a célszerűbb. Ennél a módszernél az állítani kívánt ellenálláson áramot vezetnek keresztül. Az ellenállásrétegen közvetlenül átvezetett elektromos áram, illetve ennek hőhatása jól használható a réteg fizikai paramétereinek, így a réteg elektromos ellenállásértékének állítására. A bekövetkező értékváltozás iránya és mértéke több együttes hatás eredőjeként értelmezhető: ezek a réteg felületén lejátszódó jelenségek, a réteg belsejében a terhelés hatására létrejövő szerkezeti változások — amelyek a rétegelőállítás körülményei, a kiinduló szerkezet és a terhelés jellege függvényében ismét összetett jelenségként tárgyalhatók - végül a réteg és a hordozó határfelületén lejátszódó jelenségek. Az árammal történő ellenállás értékbeállítási módszert összehasonlítva az előzőekben leírt módszerekkel, sok előnyös tulajdonság vehető észre. A réteg felmelegedése miatt az ellenállás öregbített lesz és így jelentősen növekszik az ellenállás hosszúidejű stabilitása. A beállítás során nem történik mechanikai roncsolás, ami az ellenállások nagyfrekvenciás viselkedése szempontjából előnyös. Nincs feltétlenül szükség a szakaszos beállítási módszernél alkalmazott létra-hálózatokra, amelyek nemcsak a nagyfrekvenciás tulajdonságokat rontották, hanem az ellenállás területigényét is jelentősen megnövelték. Ha nagyfrekvenciás szempontok és területigény nem döntő, akkor lehetőség van á létra-hálózat kialakítására és ezáltal nem jelentkezik a homokfúvásos rendszerű ellenállásbeállításnál említett felületvédelmi probléma, mert a terhelés csak az állítani kívánt ellenállásra jut és így az egy lapon kialakított ellenállások egymástól függetlenül állíthatók. A lézeres beállítással szemben a rendszer előnye, hogy a nagyfrekvenciás tulajdonságokat nem változtatja és nagyságrendekkel olcsóbb a lézeres megoldásnál, így laboratóriumi, vagy kis volu-5 menu gyártás esetén is gazdaságosan alkalmazható. Ugyanakkor az automatikus üzemmód lehetővé teszi a nagyobb gyártási szint esetén történő gazdaságos alkalmazást is. Az elektromos terheléssel történő ellenállás értékbeállítás további előnyeként 10 említhető, hogy megkönnyíti a hibás ellenállások kiszűrését azáltal, hogy a mechanikailag hibás példányok terhelés hatására helyenként megszakadnak és így a későbbi meghibásodások valószínűsége lecsökken. A réteg szerkezetében levő kisebb hibahe-15 lyek a terhelés hatására általában megszűnnek. A rendszer előnye még kis mechanikai bonyolultság, valamint az alkalmazott módszerből adódóan az elektronikus rendszer egyszerűsége is. A Solid State Technology című folyóirat 1970. 20 áprilisi számának 68. oldalán ismertetett készülék az eddig ismertetettek közül az egyetlen elektromos terheléssel dolgozó ellenállás értékbeállító berendezés. A fenti típusú műszer a következőképpen működik: A beállítandó ellenálláson áramot vezet-25 nek keresztül, így annak hőmérséklete folyamatosan növekszik. Az átfolyó áramot addig kell növelni, amíg a réteg hőmérséklete a kritikus értéket nem éri el. Ez a kritikus érték ott van, ahol az ellenállás hőfüggésében törés következik be, vagyis 30 ahol az ellenállás hőmérsékleti együtthatója ugrásszerűen megváltozik. A beállítási folyamat a terhelő áram növelésével kezdődik és ezen idő alatt a berendezés az ellenállás hőmérsékleti együtthatóját méri és az áram növelése addig tart, amíg a 35 töréspontot el nem éri. A töréspont elérése után kezdődik az ellenállás irreverzibilis változása. Ezek után a műszer az ellenállás értékének az elérendő névleges értéktől való eltérését méri. A berendezés kézi és automata üzemmódban működik. Automa-40 tikus üzemmódban elért pontosság 0,5%, míg kézi üzemmódban 0,01% pontosság érhető el. Az alkalmazott rendszer hátránya, hogy a beállítás alatt mindig a meleg ellenállás értéket méri. A beállítás során azonban az ellenállás hőmérsékleti együtt-45 hatója is megváltozik, így a meleg ellenállásértékből nehéz arra következtetni, hogy az ellenállás milyen értékre hűl vissza és milyen pontosság érhető el. A berendezés további hátrányaként említhető, hogy a fenti mérési eljárás megvalósítása igen bonyolult 50 elektronikát igényel. Szükséges az ellenállás pontos mérése, egy automatikusan vezérelt feszültségforrás, egy nagypontosságú (legalább 0,005%-os) dekád ellenállás, valamint egy rendkívül kis offset és drift paraméterekkel rendelkező komparátor. 55 Célunk, hogy találmányunkkal az eddig ismert berendezéshez képest nagyobb pontosságú berendezést alakítsunk ki egyszerűbb felépítéssel és ezáltal az előállítási költségek minimalizálásával. A találmány alapját új mérési elv képezi, amelynek 60 felhasználásával új elektronikus rendszert és mechanikai felépítést alakítunk ki. A fentiekben ismertetett berendezéshez hasonlóan a találmány szerinti készüléknél és az ellenálláson átvezetett áram segítségével érjük el az ellenállás értékének megválto-65 zását. 2