Способ изготовления пленочных резисторов печатных схем Советский патент 1982 года по МПК H05K3/00 

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 резистивным 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, вклю чающий 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 впослед10ствие индивидуальной подгонки ве-. личины сопротивления резисторов 2.

Однако известному способу присущи недостатки указанного выше и под гонка возможна только в сторону

15 увеличения сопротивления. Кроме того, введение операции поочередной электрохимической подгонки резистора и измерения величины его сопротивления очень сложный технологический про20цесс .

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

25

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления пленочных резисторов, включающему последовательное нанесение на диэлектрическую подложку резистив30ного и проводящего слоев, получение в них полосков и формирование контактных площадок и резисторов методом фотолитографии, формирование резистрров проводят путем дискретно го удаления проводящего слоя на чередующихся участках одинаковой длины, измерения промежуточного значения величины изготовленной час ти резисторов и формирования недостающей части каждого резистора повторным удалением проводящего слоя на участках длиной - Ь где ДI - удаленная часть проводящего СЛОЯ/ dRjM - измеренная, величина изготовленной части резистора 1 - длина дискретных частей с удаленным проводящим Слое на полосках Rff - требуемая величина сопротивления N-ro резистора, причем получение полосков осуществляют в соответствии с соотношением г- .« const-, SN, RN. где Lf) длина части полосков, используемая для формировани резистивной пленки между контактными площадками N-r резистора, I, -ь 1, где 2i - длина полоска между дискре ными частями резистора, О const 1; SN - ширина N-ro резистора, а дискретное удаление проводящего слоя на чередующихся участках одина ковой длины осуществляют в соответс вии с соптношениями - const ; М-Рмакс RN; SN 2 N-PMHH гдб Пы - количество дискретных чисе N-ro резистора отклонение величины удельного сопротивления резистивного слоя. Формирование, пленочных резисторо с чередующимися участками в соответ ствии с соотнсяиениями (3)-(5) позволяет на первом этапе фотолитографии изготовить каждый резистор частично в виде одинаковой относительной части, а затем по результатам промежуточного измерения изготовить недостаточную часть также с одинако вой относительной величиной. Таким образом исключается влияние веЛичины удельного сопротивления на технологический процесс, а следовательно, не имеют значения и причины, вызывающие его отклонение. На фиг. 1 показана печатная плата с полосками; на фиг. 2 - фотошаблон; на фиг. 3 - печатная плата с резисторами, величина которых составляет часть заданного значения; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - печатная плата при повторной фотолитографии со смещенным фотошаблоном по оси X/ 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 Е , определяющим длину дискретной части резистора, и расстоянием между ними 2. Фотошаблон выполнен на стеклянной подложке 16. Печатная плата (фиг.З) 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. Печатная плата (фиг.5) содержит на подложке 17 резисторы 18-20 с дискретными частями 21-31 и 48-54. Печатная ivi-aTa (фиг.6) содержит на подложке 17 резисторы 18-20 с дискретными частями 21-31, 48-58. Полоски 2-4 на плате формируют в виде резистивного и проводящего слоев согласно соотношению (2). Часть полоска 2, предназначенная для изготовления резистивной пленки резистора между контактными площадками, имеет длину L и ширину S. Части полосков 3 и 4, предназначенгные для изготовления резйстивных пленок резисторов между контактными площадками имеют, соответственно, длину Lj, L4 и ширину Sj/ S4. Используя фотошаблон на полосках 2-4 печатной платы, осуществляют дискретное удаление у них проводящего покрытия методом фотолитографии на чередующихся участках одинаковой длины 21-31 (фиг. 3 и 4). При этом получе.ют 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 5-15 фотошаблона, определяклдие топологию 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 X и повторным удалением проводящего слоя путем селективной фотолитографии, полосков, по длине совпадающих с осью X,. на участках длиной л2, согласно соотношению (1) формируют недостаточную часть каждого резистора в виде дискретных.частей 48-54 (фиг.5),.

Смещают фотошаблоны по оси Y и на плате повторным удалением проводящего слоя путем селективной .фотолитографии полосков, по длине собпадающих с осью Y, на участках одинаковой длины л1 согласно соотношению (1) формируют недостаточную часть каждого резистора в виде дискретных частей 55-58 (фиг.б).

Полученная плата (фиг.б) содержит

резисторы с заданной величиной сопротивления. Резистор 18 имеет ширину резистивной пленки S и контактные площадки 32 и 39.

Резистор 19 имеет ширину резистивной пленки БЗ и контактные площадки 40 и 43. Резистор 20 имеет ширину резистивной пленки 84 и контактные площадки 44 и 45.

Дискретные части 48-58 длиной л1 получены повторным удалением проводящего слоя, дискретные части 21-31 .получены фотолитографией полосков на чередующихся участк ах одинаковой длины дискретным удалением проводящего покрытия.

П р л м е р. Требуется изготовить печатную плату с резисторами К 100 Ом ±10%; R2. 200 ON +10%; Rj 2500 Ом ±10% и т.д.

На подложке с величиной удельного сопротивления резистивной пленки в пределах Р докс 0 Ом/о , 5|улин 80 OM/D .

Согласно соотношению (2), учитывая требования обеспечения оптимального электрического режима, .-а такжеконструктивные и технологические требования к изготавливаемым резисторам, на диэлектрической подложке фотолитографией по нанесенным резистивному и проводяще слоям формируют полоски. Для резистора R задаются наименьшим возможным количеством дискретных частей п, 1,

определяют ширину полоски (резистора) S 0,5 мм, определяют по соотношению (3) величину const.

n N

0,02.

const

0,5-100

Для резистора R определяют S, исходя из конструктивных и технологических требований так, что п. равняется целому числу

0,02, т.е.

0,02,

0,25 200

20

Следовательно, п т. 1/ S 0,25 мм.

Для резистора R аналогично БЗ 0,2 мм; п 10.

Используя соотношение (2), находят 2. Для R-,

RM- SN 100-0,5

0,4167 мм.

1-120.

N -PMCIKC 27

т RN- SN 100-0,5 ТГёо

- 0,4167 0,2083 мм.

Определяют длины полосков для резистивной пленки между контактны ми лощадками изготавливаемых резисто-ов

L const const( -t-t- 0,02(0, + + 0,2083)0,5100 0,725

LT. const(I + 2,2) 0,,725-0,25-200 0,725 MM;

Lg 0,02-0,725-0,2-2500 7,25 MM.

Полученные расчетные результаты риведены в таблице.

Продолжение таблицы.

Rj 2500 Ом ±10% 0,7

0,2 Рмс,кс 120 Ом/п

80 Ом/о

мин

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

Пусть &П - 80 Ом. Сдедовательно, согласно соотношению (1) повторным удалением проводящего слоя (при смещенном фотошаблоне) путем фотолитографии полосков на участках длиной

1) - 0,4167 (i|| 1) 0,1042 мм

формируют недостающую часть каждого резистора в виде дискретных частей. Полученные величины сопротивлений резисторов соответствуют заданному значению, что подтверждается ниже

р -4g Ч

, отсюда

ь80-0,5

95,990м. 0,4167-1

Д2}-П-, 3

(0,4167 + ОД042)-1

95,99

0,5

100 Ом.

В случае выполнения полосков с t 0,4167 мм и ZT. 0,2083 мм необходимо учесть возможную величину отклонений элементов резистора и внести соответствующую поправку при следующих операдиях согласно приведенных соотношений. При этом длина резистивной пленки между контактными площадка увеличивается соответственно на величину

ujEfj (II - 0,2083)-пмТочность изготовления резисторов RM ±10% обеспечивается точностью совмещения ±10% относительно величины I,, -t- ul. Резисторы R, Rj и т.д. получают аналогично в едином технологическом процессе.

Изобретение позволяет изготовить групповым способом тонкопленочные резисторы с заданной точностью.

10

0,4167 0,2083 0,02

Практическое ис лючение влияния отклонения в личинй удельного сопротивления и точност обработки рабочей поверхности по;|1ложки от величины оптимального зн 1чения, а также исключение влияния|равномерно распределенных дефектов (например, диффузия атомов металлов в резистивный слой при нанесении I проводящего слоя, вытравливание oтдeJ;Iьныx компонентов резистивного слоя или недотравливание их при селек и ном травлении) на точность изготовления резисторов позволяет изготовить резисторы печатной платы со стопроцентным выходом годных и упростить технологию изготовления печаицых плат вследствие снижения требований к технологическому режиму нанфсения резистивной пленки, фотолитографии и точности обработки рабочей поверхности диэлектрической подложки

Исключение операции измерения удельного сопротивления зондовым способом и необходимости дальнейшей подгонки резисторов исключает использование сложной электронной аппаратуры.

Ф9рмула и: обретения

5 Способ изготовления пленочных резисторов печатных схем, включающий последовательное нанесение на диэлектрическую подл4жку резистивного и проводящего слое, получение в

n них полосков И фop |шpoвaниe контактных площадок и резисторов методом фотолитографии, о личающийс я тем, что, с целью повышения точности изготовления I резисторов и упрощения -технологии их изготовления, формирование резисторов проводят путем дискретнфго удаления проводящего слоя на чередующихся участках одинаковой длийы, измерения промежуточного значения величины изготовленной части резисторов и формирования недостающей части каждого резистора повторным удалением проводящего слоя на y iacTKax длиной

(- 1).

д1

Щ

где А - удаленна часть проводящего слоя;

uRf4 - измеренная величина изготовленной части резистора

2 - длина дискретных частей с удаленным проводящим слое на полоскахi

RN

- требуемая величина сопротивления N-ro резистора, причем получение полосков осуществляют в соответствии с соотношением

LN

и COnStI,

L|4 - длина части полосков, используемая для формирования резистивной пленки между контактными площадками N-ro резистора,

.1 + г.

2,2 - длина полоска между дискретными частями резистора, О . const 1;

г-с

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

пы

const;

SN- Гчм

SN . RN

SM

I

- 5-,.

г /

- п -р акс ПМ-Р„„«

Г.де п - количество дискретных частей N-ro резистора ;

Яммн Ямакс отклонение величины

5 удельного сопротивления резистивного слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 0 1. Берри Р., Холл П. и Гаррис М. Тонкопленочн.ая технология . М., Энергия, 1972, с. 152-161.

JLA