Passive Bauelemente Präzisionswiderstände für anspruchsvolle Anwendungen

Autor / Redakteur: Frédéric Belchi * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Anspruchsvolle Anwendungen stellen an alle Komponenten höchste Anforderungen. Das gilt auch für passive Bauelemente wie Widerstände. Mit geeigneten Technologien lassen sich diese erfüllen.

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Bild 1: Herstellungsverfahren der Präzisionswiderstände.
Bild 1: Herstellungsverfahren der Präzisionswiderstände.
(Bild: Susumu)

Susumu entwickelt und fertigt hochpräzise Widerstände mit Anfangstoleranzen von 0,01 Prozent mit Temperaturkoeffizienten von 1 ppm/K und einer Langzeitstabilität dR/R = f(t) von 0,02 Prozent nach 10.000 Stunden Dauertest gemäß dem Automotive-Standard AEC-Q200.

Diese Leistungsdaten sind auf die vewendete Technologie zurückzuführen. Die Bauelemente bestehen aus einer dünnen Widerstandsschicht mit einer Dicke von etwa hundert Nanometen. Diese besteht aus einer NiCr-Legierung, die auf einem Aluminiumoxid-Substrat mittels PVD-Sputterverfahren abgeschieden wird. Die elektrische Verbindung zwischen dem Widerstandsteil und den Anschlüssen wird über eine Metallisierungsschicht hergestellt. Um eine gute Feuchtigkeitsstabilität zu erzielen, wird bei der Herstellung in einem CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition) eine anorganische Passivierungsschicht auf Basis von SiO/N aufgetragen.

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Passende Ätzmuster bringen den gewünschten Ohmwert

Zusätzlich zu den verschiedenen PVD- und CVD-Beschichtungen und dem Tempern der metallisierten Substrate wird jeder Widerstand im Photolithographieverfahren mit typspezifischen Masken belichtet und anschließend mit jeweils passenden Ätzmustern auf den gewünschten Ohmwert gebracht. Danach erfolgt eine Feintrimmung des exakten Widerstandswerts durch einen sehr präzisen YAG-Laser mit einer Auflösung von 100 ppm. Diese Feinjustierung wird für die Widerstandsgrößen 0201, 0402, 0603 oder 0805 und 1206 oder 2512 vorgenommen. Die Reinzinnveredelung geschieht über galvanische Abscheidung auf einem Substrat aus Materialien, die durch ein Ionenplattierungsverfahren (IOP) abgeschieden wurden.

Zu 100 Prozent elektrisch getestet

Dieser Prozess gewährleistet eine sehr gute Haftung der verschiedenen Anschlussbeschichtungen in Sandwich- oder Wraparound-Ausführung. Abschließend werden die Widerstandspads vor der Auslieferung an die Kunden zu 100 Prozent elektrisch getestet.

Diese hochpräzisen Widerstände sind durch Anfangstoleranzen von 0,01 Prozent gekennzeichnet, welche über Zeit und Temperatur sehr stabil sind. Tests unter Umweltbedingungen ergaben eine zeitliche Drift dR/R = f(t) von weniger als 0,02 Prozent nach 10.000 Stunden, abhängig von der Widerstandsgröße und Leistung. Diese Ausführungen werden in den Bereichen Automotive, Luft- und Raumfahrt und Test & Measurement verwendet, wie oben beschrieben.

Susumu bietet mit seinen spezifischen Widerstandsnetzwerken des Typs RM optimale Integrationslösungen, die eine Verkleinerung der Leiterplatten erlauben. Vor allem lassen sich damit auch bessere Leistungen in Bezug auf Drift im Verhältnis Ri/Rj im Vergleich zu diskreten Widerständen mit Widerstandsverhältnissen von 1 zu 300 und Toleranzen von 0,01 Prozent und einem Temperaturverhältnis von 1 ppm/K erzielen.

Darüber hinaus bietet Susumu Widerstandsvarianten in Dünnschichttechnologie wie RG, URG, NRG, PRG, HRG, MRG und RM sowie vergoldete Versionen mit RGA und RMA (Bild x).

Unterstützung von Kunden bei der Komponentenauswahl

Last but not least bietet Susumu eine direkte Unterstützung für Entwicklung, Einkauf, Qualitätssicherung und der strategische Komponentenauswahl seiner Kunden. Das Unternehmen stellt Musterprodukte bereit und unterstützt Kunden aus den Bereichen Automotive, Aerospace sowie Test & Measurement beim Produktionsanlauf und während der Serienphase.

* Frédéric Belchi ist Field Application Engineer bei Susumu.

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