Способ изготовления пленочных резисторов печатных схем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («)961169 ("9 ,!(=(61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 06. 01. 81 (21) 3233028/18-21

Н 05 К 3/00 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

1Я3) УДК 621. 396. .6. 049 (088. 8) Опубликовано 2309.82. Бюллетень Мо.35

Дата опубликования описания 23.09.82 (72) Авторы изобретения

ВСЕСМИЩЕ

26 ЕЙТН01ЯИ Н 1Ю

Л.Г.Лебедев и Г.С.Хижа (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ

РЕЗИСТОРОВ ПЕЧАТНЫХ СХЕМ

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам

-изготовления пленочных резисторов °

Известен способ изготовления пленочных резисторов печатных схем, включающий создание на диэлектрической подложке полосков с реэистивным и проводящим слоями и слоем формирования контактных площадок и резисторов соответствующей конфигурации, причем подгонку сопротивления резисторов осуществляют анодным окислением проводящего слоя.

Способ позволяет получить резисторы с точным значением сопротивления (1).

Однако этот способ не может исключить влияния отклонения удельного сопротивления резистивной пленки от заданного значения и чистоты обработки поверхности на точность изготовления резисторов. Кроме того, он влечет за собой применение сложного технологического процесса окисления.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления пленочных резисторов печатных схем, включающий последовательное нанесение на диэлектрическую подложку резистивного и проводящего слоев, получе-. ние в. них полосков и формирование контактных площадок, с резистивной пленкой между ними, методом фотолитографии с последующей электрохимической подгонкой резисторов и измерением величины сопротивления полученного резистора, Известный способ повышает процент выхода годных печатных плат впоследствие индивидуальной подгонки ве- . личины сопротивления резисторов (2 ).

Однако известному способу присущи недостатки указанного выше и под гонка возможна только в сторону увеличения сопротивления. Кроме того, введение операции поочередной электрохимической подгснки резистора и измерения величины его сопфотивления20,очень сложный технологический процесс.

Ф

Цель изобретения — повышение точности изготовления пленочных резисторов и упрощение технологии их изготовления.

25 Поставлеьная цель достигается тем, что согласно способу изготовления пленочных резисторов, включающему последовательное нанесение на диэлектрическую подложку реэистивного и проводящего слоев, получение

961169 в них полосков и формирование контактных площадок и резисторов методом фотолитографии, формирование резисторов проводят путем дискретного удаления проводящего слоя на чередующихся участках одинаковой длины, измерения промежуточного значения величины изготовленной части резисторов и формирования недостающей части каждого резистора повторным удалением проводящего слоя на участках длиной ьд - 3„(— 1), (1) где ЬХ вЂ” удаленная часть проводящего слоя;

aR> — измеренная. величина изготовленной части резистораJ

Х вЂ” длина дискретных частей с удаленным проводящим слоем на полосках;

R — требуемая величина сопротинления N-ro резистора, причем получение полосков осуществляют в соответствии с соотношением — — const Ð, . (2) L g

Н, м где LN - длина части полоскав, используемая для формирования реэистивной пленки между контактными площадками N-го резисторар

Ю - 2 + Ю,, где Х 1 — длина полоска между дискрет ными частями резистора, 0 < const < 1;

S - ширина N-ro резистора, а дискретное удаление проводящего слоя на чередующихся участках одинаковой длины осуществляют в соответст вии с соотношениями

const пм н. м

< м Ss (4) пл1 Р лакс

Х ) ЕМ SN Х (5)

ПН УМИи где п — количество дискретных чисел

N-го рвзистора;

У мин отклонение величины удельр ного сопротивления резисмс кс тинного слоя. формирование пленочных резисторов с чередующимися участками в соответствии. с соотношениями (3) -(5) позволяет на первом этапе фотолитографии изготовить каждый резистор частично в ниде одинаковой относительной части, а затем по результатам промежуточного измерения изготовить недостаточную часть также с одинаковой относительной величиной. Таким образом исключается влияние веяичины удельного сопротивления на техно- логический процесс, а следовательно, не имеют значения и причины, вызывающие его отклонрние.

На фиг. 1 показана печатная пла5 та с ; на фиг. 2 — фотошаблон на фиг. 3 — печатная плата с резисторами, величина которых составляет часть заданного значения; на фиг. 4 — разрез A-A на фиг, 3; на

1О фиг. 5 — печатная плата при повторной фотолитографии со смещенным фотошаблоном по оси Х, на фиг. 6 то же, со смещенным фотошаблоном по оси Y.

Печатная плата (фиг.1) содержит диэлектрическую подложку 1 и полоски .2-4. Фотошаблон (фиг.2) содержит .элементы, определяющие, топологию резисторов, в виде дискретных частей 5-15 с одинаковым значением 3,, определяющим длину дискретной части резистора, и расстоянием между ними Р 1. Фотошаблон выполнен на стеклянной подложке 16. Печатная плата (фиг.3) изготовлена с использованием данного фотошаблона и содержит диэлектрическую подложку 17, резисторы 18-20, величина сопротивлений которых составляет часть заданного значения, -выполненные в виде дискретных частей 21-31 с проводящими площадками 32-45, Печатная плата (фиг.4) содержит диэлектрическую подложку 17, резистивные слои 46 и 47 и проводящие площадки 32-40, Печ:атная плата (фиг.5) содержит на подложке 17 резисторы 18-20 с дискретными частями 21-31 и 48-54.

Печатная плата (фиг.б) содержит

40 на подлбжке 17 резисторы 18-20 с дискретными частями 21-31, 48-58.

Полоски 2-4 на плате формируют в виде реэистивного и проводящего слоев согласно соотношению (2) . Часть полоска 2, предназначенная для изготовления резистинной пленки резистора между контактными площадками, имеет длину Е и ширину Я

Части полосков 3 и 4, предназначен.ные для изготовления реэистинных пленок резисторов между контактными площадками имеют, соответственно, длину Lg L4 и ширину S ю $4 °

Используя фотошаблон на полосках

2-4 печатной платы, осуществляют дискретное удаление у них проводящего покрытия методом фотолитографии на чередующихся участках одинаконой длины 21-31 (фиг. 3 и 4). При этом получают дискретные части резистора

21-31 с парными проводящими контактными площадками 32-45 на резисторном слое 46-47. Полученные дискретные части резистора с проводящими площадками и соответственные элементы

65 5-15 фотошаблона, определяющие то1

961169 — + 0,02, т.е. и

0,4167 0,2083 мм. — 0,725 мм;

Определяемые параметры

3 адан ные параметры параметры полосков

$, мм п

L| мм

Rg й1 пологию дискретных частей резисторов, формируют согласно соотношениям (2)-(5) . Затем проводят промежуточное измерение величины изготовленной части резистора, например резистора 18, по контактным площадкам 32 и 39 ° Смещают фотошаблон по оси Х и повторным удалением проводящего слоя путем селективной фотолитографии полосков, по длине совпадающих с осью Х, на участках длиной ь 2, согласно соотношению (1) формируют недостаточную часть каждого резистора в виде дискретных частей 48-54 (фиг.5) .

Смецают фотошаблоны по оси Y u на плате повторным удалением проводящего слоя путем селективной, фотолитографии полосков, по длине совпадаюцих с осью Y на участках одинаковой длины ьР согласно соотношению (1) формируют недостаточную часть каждого резистора в виде дискретных частей 55-58 (фиг.6). (Полученная плата (фиг.6) содержит резисторы с заданной величиной сопротивления. Резистор 18 .имеет ширину реэистивной пЛенки Б и контактные площадки 32 и 39.

Резистор 19 имеет ширину резистивной пленки S и контактные площадки

40 и 43. Резистор 20 имеет ширину резистивной пленки 54 и контактные площадки 44 и 45.

Дискретные части 48-58 длиной ьХ получены повторным удалением проводящего слоя, дискретные части 21-31 .получены фотолитографией полосков на чередуюцихся участках одинаковой длины дискретным удалением проводящего покрытия.

Пример. Требуется изготовить печатную плату с резисторами R< — 100 Ом 10Ъ; R g = 200 Ом +10%

R3 = 2500 Ом 10% и т.д.

На подложке с величиной удельного сопротивления резистивной пленки в пределах 9 „= 120 Ом/О, У м ин 80 Ом/и

Согласно соотношению (2), учитывая требования обеспечения оптимального электрического режима,;а также. конструктивные и технологические требования к изготавливаемым резис100 Ом 10% 0,725 0,5 1

200 Ом 10Ъ 0,725 0,5 торам, на диэлектрической подложке фотолитографией по нанесенным резистинному и проводящему слоям формируют полоски. Для резистора RÄ saдаются наименьшим возможным количе5 ством дискретных частей n = 1, определяют ширину полоски (резистора) S 0,5 мм, определяют по.соотношению (3) величину const.

1О const — + = 0,02. м Гм 0.5 ° 00

Для резистора R определяют S>, исходя из конструктивных и технологических требований так, что п1 равня15 ется целому числу пг

20 — д — уя7 О, 02 .

Следовательно, и 1 1; S g = 0,25 мм.

Для резистора R > аналогично

Sg = 02 мм; ng 10.

Используя соотношение (2), нахо25 дят

Для R„„

Й < = 0 4167 н кс

30 Находят 21 йм Ям 100 ° 0 5 ямим

Определяют длины полосков для резистивной пленки между контактными плоцадками изготавливаемых резисто-. ров

40 Ь1 const Х S„C„= const (2„+

+ Х1) Я.;К; 0,02 (0,4167 +

+ 0,2083) О, 5 100 = О, 725 мм;

L2 = const(I „+ 2 ) -S<.R>

0,02 0,725 0,25. 200

L> 0 02 0 725 0 2 2500

50 = 7,25 мм.

Полученные расчетные результаты приведены в таблице, параметры резисторов и фотошаблона

I 1 I I

n> n> Х„, мм 221 мм const

0,4167 0,2083 0,02

0,4167 0,2083 0,02 в

961169

Продолжение Таблицы.

Заданные параметры

Определяемые параметры параметры полоскон

,мм S,Mì й3 = 2500 Ом +103 0,7

0,2 - - 10 0,4167 0,2083 0,02 р м кс = 120 OM/ï р — 80 Ом/o

100 Ом.

С помощью фотолитографии на чередующихся участках одинаковой длины дискретно удаляют проводящие покрытия. Затем проводят измерение величины изготовленной части резистора.

Пусть aR „; — 80 Ом. Следовательно, согласно соотношению (1) повторным удалением проводящего слоя (при смещенном фотошаблоне) путем фотолитографии полосков на участках длиной

bl = Z (к — — 1) 04167 (-Км 100

Ц р 80

1) = 0,1.042 мм формируют недостающую часть каждого резистора в ниде дискретных частей. г Полученные величины сопротивлений резисторов соответствуют заданному значению, что подтверждается ниже следующим LR1 Р -, отсюда

1 р= г- — s„=. - -, = р,ssом)ц, ай 80.0 5

Следовательно, R1- =У95 99 0 4167 + 0 1042 1

0,5

В случае выполнения полосков с с 0,4167 мм и 2 1 ) 0,2083 мм необходимо учесть возможную величину отклонений элементов резистора и внести соответствующую поправку при следующих операциях согласно приведенных соотношений. При этом длина реэистинной пленки между контактными площадками увеличивается соответственно на величину

Ь Хц (Zg - 0,2083) ° и .

Точность изготовления резисторов

Rg 1103 обеспечивается точностью совмещения 10% относительно величины Х„ + ЬХ, Резисторы R R3 и т.д. получают аналогично в едином технологическом процессе.

Изобретение позволяет изготовить групповым способом тонкопленочные ре зисторы с заданной точностью, параметры резисторов и фотошаблона

1 1 1 п2 п 3 ьр 1 мм const

Практическое исключение влияния отклонения величины удельного сопротивления и точности обработки рабочей поверхности подложки от величины оптимального значения, а также исключение влияния равномерно распределенных дефектов (например, диффузия атомов металлов в резистинный слой при нанесении проводящего слоя, ( нытравливание отдельных компонентов реэистинного слоя или недотравлинание.их при селекти ном травлении) на точность изготовления резисторов позволяет изготовить резисторы пе1 чатной платы со стопроцентным выходом годных и упростить технологию изготовления печаиных плат вследствие снижения требонаний к технологическому режиму нанесения резистивной пленки, фотолитографии и точности обработки рабочей поверхности диэлектрической подложки, Исклк>чение операции измерения удельного сопротивления зондоным способом и необходимости дальнейшей

40 подгонки резисторов исключает использование сложной электронной аппаратуры.

Фдрмула изобретения ф5 Способ изготовления пленочных резисторон печатных схем, включающий последонательное нанесение на диэлектрическую подложку реэистинного и проводящего слоев, получение н них полоскон и формирование контактных площадок и реэнсторов методом фотолитографии, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности изготовления резисторов и упрощения -технологии их изготовления, формирование резисторов проводят путем дискретнОго удаления проводящего слоя на чередующихся участках одинаковой длины, измерения промежуточного значения величины изготовленной части резисторов и формирования недостающей части каждого резистора повторным удалением проводящего слоя на участках длиной ь2 - Х„(- 1), Rg, вам

961169!

4мг 1 где а У - удаленная часть проводящего слоя;

URN - измеренная величина изготовленной части реэистора1

2 . - длина дискретных частей с удаленным проводящим слоем на полосках, RN - требуемая величина сопротивления N-ro резистора, причем получение полосков осуществляют в соответствии с соотношением в COI15t I

Ьн М и где ЕН вЂ” длина части полосков, используемая для формирования резистивной пленки между контактными площадками N-ro резистора, ю=z +, где 3,1 - длина полоска между дискретными частями резистора, О ° COI15t (1 р

gp - ширина N-го резистора, а дискретное удаление проводящего слоя на чередующихся участках одинаковой длины осуществляют в соответстВии с соотношениями

СОП5С пн и Й

R» 5в,> пу Pwaec пн РvuH где пн количество дискретных частей N-горезистора, р „ ир „ - отклонение величины мин удельного сопротивления реэистинного слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 1. Берри Р., Холл П. и Гаррис М.

Тонкопленочная технология . М., "Энергия", 1972, с. 152-161.

2. Патент Японии 9 47-31897, кл. 59 G 4, опублик. 1972 (прототип).

961169

Ф-Р

52 дд д4 М М 37 дВ И М

0 47 х а

Жа Ю

Составитель В.Милославская

Редактор Г.Безвершенко ТехредЛ.Пекарь Ко ектор A.Ãðèöåíêo рр

Заказ 7322/77 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул. Проектная, 4