Susumu: Erweiterter Widerstandsbereich der RG-Serie

Durch die Verwendung eines neuen hochohmigen Materials, der Anpassung des Patterns sowie durch präziseres Trimmen ist es Susumu gelungen, den Widerstandsbereich der RG-Serie zu erweitern.

Für Anwendungen in der Automobilelektronik, Medizintechnik oder Mess- und Prüftechnik werden hochpräzise und zuverlässige Widerstände benötigt. Gerade wenn die Widerstände zusätzlich harschen Umweltbedingungen ausgesetzt sind, eignen sich hierfür besonders Dünnschicht-Chip-Widerstände wegen ihren exzellenten elektrischen Eigenschaften und hoher thermischer Langzeitstabilität.

Diese Widerstände bestehen aus dünnen, metallischen Schichten, die meist durch Sputtern abgeschieden werden. Die Schichtdicken liegen in der Größenordnung von zehn bis wenigen hundert Nanometern. Die elektrischen Eigenschaften der Dünnschicht-Chip-Widerstände sind von verschiedenen Faktoren abhängig. Bei Metallen, welche im Dünnschicht Verfahren durch Sputtern zu einer Schicht geformt werden, ist der spezifische Widerstand keine reine Materialkonstante, sondern abhängig vom Abscheideprozess, dem Untergrundsubstrat und der Schichtdicke. Dies steht im Gegensatz zu massiv verarbeiteten Metallen. Beispielsweise sind Widerstand und TCR eines Dünnschicht-Widerstandes von den Bedingungen während und nach dem Abscheideprozess abhängig. Natürlich ist auch das verwendete Material ausschlaggebend für die Qualität des Widerstands. Eingesetzt werden reine Metalle sowie Legierungen und Verbindungen aus Metallen. Durch gezieltes Einbringen von Fremdatomen, zB. bei Legierungen, kann der Temperaturkoeffizient angepasst werden.

Die 2003 von Susumu eingeführte RG-Serie an Dünnschicht-Chip-Widerständen hat aufgrund ihrer außerordentlichen Resistenz gegen hohe Temperaturen, Feuchtigkeit und Verunreinigungen einen Standard gesetzt. Zudem sind sie rauscharm und besitzen eine hervorragende Langzeitstabilität sowie Widerstandstoleranzen von lediglich ±0,02 % bis ±0,5 %. Grund für die hohe Präzision und Zuverlässigkeit ist eine besondere anorganische Passivierung, die Susumu als Spezialist für Dünnschichttechnik mit dieser Serie eingeführt hat.

Durch geschickte Anpassung verschiedener Parameter konnte Susumu den Widerstandsbereich der Serie nun erweitern. Für den Widerstand RG2012 betrug der höchste Wert 1 MΩ. Jetzt ist dieser Widerstand mit bis zu 2,7 MΩ erhältlich. Auch das Limit des RG3216 lag bei 1 MΩ; dieser Wert wurde sogar auf 5,1 MΩ erweitert.

Weitere Verbesserungen finden sich in u.a. Tabelle:

 Tabelle 1: Erweiterung des Widerstandsbereichs der RG-Serie.

Bereits für die RG-Serie hatte Susumu eine spezielle NiCr-Legierung entwickelt. Für die Serie mit höheren Widerstandswerten wird ein neues hochohmiges Material verwendet. Durch eine zusätzliche Verringerung der Schichtdicken wurde der Flächenwiderstand der neuen Folien auf 500 Ω, und somit auch der Absolutwert, vergrößert.

Über die Länge der Leiterbahnen lässt sich ebenso der Wert des Widerstands bestimmen. Mithilfe von fotolithografischen Verfahren ist es Susumu nun möglich, noch feinere Strukturen herzustellen: Der Leiterbahnabstand wurde beispielsweise bei RG2012 von 14 µm auf nur noch 10 µm verringert.

Ein weiteres Merkmal von Widerständen in Dünnschichttechnik ist die Möglichkeit, den Absolutwert des Widerstands durch Lasertrimmen anzupassen. Dazu werden verschiedene Strukturmuster – von grob bis fein – nacheinander und zum Teil mehrfach getrimmt, um dem gewünschten Wert Schritt für Schritt näher zu kommen.

Durch geschicktes Anpassen dieser Faktoren ist es Susumu gelungen, den Widerstandswert der RG-Reihe zu erweitern. Obwohl ein anderes Material verwendet wurde als bei der NiCr-basierten Baureihe, besitzt die hochohmige Baureihe die gleichen exzellenten elektrischen Eigenschaften (siehe Grafik). Möglich wird dies durch die bereits bei der alten RG-Baureihe eingesetzte schützende, anorganische Passivierung. 

Grafik 1: Elektrische Spezifikationen der neuen RG-Serie mit höheren Widerstandswerten

Diese Widerstände erfüllen die Bedürfnisse von Kunden, welche zuverlässige Dünnschicht-Chip-Widerstände mit hoher Präzision und ausgezeichneter Stabilität benötigen. Eine exemplarische Anwendung ist das Batterie-Management von 48-Volt-Lithium-Ionen-Batterien im Automotive-Bereich.