Verfahren zur Herstellung elektrischer Widerstände. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Widerständen, insbesondere solchen, bei denen das Wider standselement aus einer auf einem Isolator haftenden Metallsehicht besteht.
Die mächtige Entwicklung elektronischer Einrichtungen auf militärischem, industriel lem und sozialem Gebiet im letzten Jahrzehnt förderte eine intensive Forschungstätigkeit nach einem elektrischen Widerstand von hoher Stabilität, der gleichzeitig in grossen Mengen %virtschaftlich hergestellt werden kann.
Eine grundlegende Forderung, die an den Widerstandswert von hochstabilen Widerstän den gestellt wird, ist, dass dieser unter ver- sehiedenen Arbeitsbedingungen praktisch kon stant bleiben soll. Der Widerstand sollte um nicht mehr als + 1 % und in gewissen Fällen sogar um nicht mehr als 0,2 % seines ur sprünglichen Wertes variieren, wenn er meh rere Monate unter elektrischer Belastung steht oder wenn er in wiederholtem Wechsel hoher Feuchtigkeit und Hitze, gefolgt von niedri-en Temperaturen, ausgesetzt wird.
Ausser der hohen Stabilität sollen solche Wi derstände einen niedrigen positiven Tempera turkoeffizienten besitzen und im Betrieb prak- i.iscli geräusehfrei arbeiten. Weiterhin ist es infolge der modernen Tendenz, die Grösse der Bestandteile in elektrischen Stromkreisen möglichst zu reduzieren, wie dies bei den kürz- lieh entwickelten gedruckten Schaltungen der Fall ist, sehr erwünscht, wenn nicht uner- lässlich, dass der Widerstand klein und von solcher Form ist, dass er in jede Schaltung passt.
Hochstabile Widerstände wurden bisher so hergestellt, dass man jeden Widerstand ein zeln herstellte, und die dazu erforderlichen Ar beitsweisen benötigten in den meisten Fällen eine grosse manuelle Geschicklichkeit. So sind schon seit Jahren hochstabile, nicht reagie rende Widerstände bis zu 100 000 Ohm erhält lich, die hergestellt werden durch Aufwickeln speziell präparierter Legierungsdrähte auf Formstücke mit üblicherweise kreisförmigem Querschnitt. Die Eigenschaften des Drahtes sind permanent und reproduzierbar, und der Draht bewirkt eine sogenannte metallische Leitung, die dem Widerstand eine hohe Sta bilität verleiht.
Bei der Herstellung dieser Widerstände be nötigt man aber sehr feine Drähte, und das Aufwickeln des Drahtes auf die einzelnen Formstücke erfordert viel Zeit und Sorgfalt.
Widerstände mit höherem Wert, z. B. von 7.00000 Ohm bis 5 Megohm, konnten bis jetzt nicht mit gleich guter Stabilität wie die vor genannten drahtgewickelten Widerstände her gestellt werden. Solche hochohmigen Wider stände verwenden gewöhnlich dünne, Kohle oder Palladiumoxyd enthaltende Filme. Diese Filme haben keine metallische Leitfähigkeit, sondern sind halbleitend, und ihre Stabilität wird durch Gase oder Feuchtigkeit beeinträch tigt. In einem metallischen Leiter hat das Metall oder die Legierung eine gleichmässige und fixierte Struktur über den ganzen Weg des Leiters, und die Elektronen können regel mässig durch das Kristallgitter hindurchgehen.
In einem Halbleiter ändern Spuren von Ver unreinigungen, wie eingeschlossene Gase, oder eine geringe Umlagerung -der Struktur die Leitfähigkeit, wodurch die Stabilität schädlich beeinflusst wird. Widerstände, die solche Filme aufweisen, müssen deshalb vollständig in Glashüllen eingeschlossen werden, um den Zutritt von Gasen und Feuchtigkeit zu ver hindern und eine hohe Stabilität zu erreichen. Diese Arbeit ist schwierig und teuer und er fordert wiederum, dass jeder Widerstand für sich behandelt wird.
Die Erfindung bezweckt nun, ein Verfah ren zur Herstellung von elektrischen Wider ständen von hohem Widerstandswert und hoher Stabilität im Gebrauch zu schaffen.
Dieses Verfahren gestattet die wirtschaft- liehe Herstellung in Massenproduktion, wäh rend gleichzeitig die Reproduzierbarkeit des Widerstandswertes und anderer Eigenschaften in einem gegebenen Ansatz oder von einem Ansatz zum andern gewährleistet ist.
Es wurde gefunden, dass die vorgenannten Ziele dadurch erreicht werden können, dass man eine Platte aus elektrisch isolierendem, anorganischem, hitzebeständigem Material auf mindestens einer Seite mit einem haftenden einheitlichen Belag aus Edelmetall oder einer Edelmetall-Legierung überzieht, zum Zwecke, einen Stromweg zu bilden, und dann diesen Belag durch ein Photo-Ätzverfahren in Strei fen unterteilt, um den Stromweg zu verlängern.
Unter hitzebeständigem Material wird im vorliegenden Fall solches Material verstanden, welches einer Temperatur von mindestens 500 C widerstehen kann.
Es wurde ferner gefunden, dass man die besten Ergebnisse erzielt, wenn der Metall belag aus einer Gold-Platin-Legierung besteht, da solche Legierungen im allgemeinen stabil sind, eine vollkommene metallische Leitung bilden und selbst in Form eines dünnen Be lages nicht oxydiert werden. Unter der Be- zeichnung dünner Belag oder Film versteht man hier insbesondere einen Belag oder Film von 350 bis 10 000 Angström, vorzugsweise jedoch nicht mehr als 1000 ,Atigström Dicke.
Zur Herstellung der schmalen Streifen aus dem Metall- bzw. Legierungsbelag wird ein Photo-Ätzverfahren angewendet, da, ein solches die Erzeugung eines äusserst feinen band förmigen Leitweges von etwa 0,025 bis 0,125 mm Breite gestattet, wodurch es mög lich ist, auf einem Widerstand vom Format 25,4 X 12,7 mm einen leitenden Weg von mindestens 1,8 bis 3,4 m herzustellen.
Gemäss einer Ausführungsform der Er findung wird ein hochwertiger elektrischer Widerstand erhalten, indem auf eine Platte aus niehtleitendein, hitzebeständigem Material auf mindestens einer Seite ein haftender, gleichmässiger, dünner Film oder Belag aus einer Oxold-Platin-Legierung, die 60 bis 9O Teile Gold auf 10-40 Teile Platin ent hält, aufgebracht wird, wonach man diesen Belag durch ein Photo-Ätzverfahren in Strei fen unterteilt, um den Stromweg zu ver längern. Gewünschtenfalls kann man den Be lag an den gegenüberliegenden Enden des Weges verdicken, um die Befestigung der An schlussleitungen zu erleichtern.
Der Belag besteht vorzugsweise aus einer 80:20-Platin-Gold-Legierung, welche den niedrigsten Widerstandstemperaturkoeffizien- ten und den höchsten Widerstand von allen binären Gold-Platin-Legierungen aufweist. Der Belag kann hergestellt werden, indem man auf die Platte eine Lösung aufbringt, die eine Goldverbindung und eine Platinverbindung, z.
B. die Sulforesinate dieser Metalle, im erfor derlichen Mengenverhältnis in einem geeig neten Lösungsmittelgemiseh mit oder ohne Zu satz eines geeigneten, die Haftung beschleuni genden Mittels, enthält, wonach man den erhaltenen Belag erhitzt, um das organische Material zui verbrennen und den Belag fest auf der Unterlage haftend zu machen.
Die den Legierungsbelag tragende Unter- lageplatte aus nichtleitendem, anorganischem Material kann z. B. aus Glas, keramischem Material oder Glimmer bestehen, doch hat es sieh ""zeigt, dass die befriedigendsten Ergeb nissemit Glas erreicht werden.
Obschon die Metallisierlösung in irgend einer geeigneten Weise auf die Unterlage auf- ,rebraeht werden kann, wurde gefunden, dass zur (xewährleistting eines einheitlichen, über die Fläche der Unterlage gleichmässig ver teilten Belages und zwecks Vermeidung lokaler I'berhitzungen, die zu Änderungen des Wider standswertes oder zum Durchschlagen des Wi derstandes im Betrieb führen würden, die Lösung zweckmässigerweise nach einer Zen- ti-ifugiermethode aufgebracht werden sollte, z.
B. indem man die Lösung auf eine Platte bringt, die sich in horizontaler Lage befindet und dann mit einer Geschwindigkeit von z. B. 2000 Touren1Minute um eine Vertikalachse rotiert wird, wodurch ein dünner Film der Lösung gleichmässig auf der ganzen Fläche der Platte verteilt wird.
L m das Anbringen von Anschlussleitern zu erleichtern, ist es erwünscht, jedoch nicht un bedingt notwendig, an gegenüberliegenden Seiten des Widerstandes, welche den einander degenüberliegenden Enden des Stromweges entsprechen, Verdickungsstreifen oder -bänden aus leitendem Material anzubringen. Dies ge- sehielit vorteilhaft an den betreffenden Stel len, indem man einen Streifen aus metallisie render Paste, z.
B. eine geeignete, handels- übliehe Silberpaste aufträgt, die dann in üblicher Weise gebrannt wird, um einen haf tenden Silberbelag zu erzeugen.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform wird auf eine Glasplatte durch Aufbringen einer Lösung, welche eine Mischung von Gold- und Platinverbindungen im erforderlichen Verhältnis in einer geeigneten Lösungsmittel- misehung gelöst enthält, durch Rotation der Glasplatte und anschliessendes Brennen zur Entfernung der organischen Substanz und zur festen Verhaftung des Belages mit dem t 'las, ein Belag aus einer 80 : 20-Cxold-Platin- Legierung gleichmässig verteilt. aufgebracht.
Dieser Belag wird durch ein Photo-Ätzverfali- ren in schmale Streifen unterteilt, um den Stromweg zu verlängern und den Widerstand zu erhöhen. Alsdann kann man die gegen- überliegenden Enden der Bahn verdicken, um den Anschl.uss von Verbindungsleitungen zu erleichtern.
Die Photo-Ätzung des Strombahnmusters erfolgt vorzugsweise durch Überziehen der metallisierten Fläche mit einem Film aus licht empfindlichem Photogravurleim, Belichten des Films zwecks Erzeugung eines Positiv bildes, das einen schmalen Widerstandsstrom weg darstellt, Umwandlung dieses Bildes in eine Reserve, Entfernung des nicht von der Reserve bedeckten Materials und schliesslich Brennen des überzogenen Artikels, um die Reserve zu entfernen.
Will man, wie oben erwähnt, Verdickungs- streifen anbringen, so kann man die letzte Brennstufe auch nach dem Aufbringen dieser Streifen durchführen, so dass ein Brennen ge nügt.
Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um eine endgültige Justierung des Widerstands wertes des Stromweges vornehmen zu können. Zu diesem Zweck kann der Stromweg an sei nem einen Ende eine Mehrzahl von Schleifen aufweisen, die parallel an das eine Ende des Widerstandsstromkreises angeschlossen sind, wodurch man durch Durchschneiden einer oder mehrerer der parallelen Verbindungen nach Bedarf mehr Widerstand einschalten kann.
Das vorliegende verbesserte Verfahren eignet sich besonders für die Massenproduk tion von elektrischen Widerständen. So kann man auf einer Platte aus Glas mehrere Wider standseinheiten erzeugen, wobei man die Un terlage -in längliche Streifen schneidet, von denen jeder eine Anzahl der Widerstandsein heiten aufweist und diese Streifen in die ein zelnen Widerstände unterteilt.
Noch genauer gesagt, kann das Verfahren durehgeführt werden, indem man eine Platte aus hitzebeständigem Glas auf mindestens einer Seite mit einem haftenden, einheitlichen, dünnen Belag aus einer Gold-Platin-Legierung im Verhältnis von 60 bis 90 Teilen Gold zu 10 bis 40 Teilen Platin überzieht, diesen Belag mittels eines Photo-Ätzverfahrens in Streifen unterteilt., um eine Mehrzahl schmaler, von einander getrennter, bandförmiger Strom wege zu erzeugen, von denen jeder eine Mehr zahl von parallel geschalteten schleifenförmi- gen Abschnitten aufweist, auf die so behan delte Platte Metallstreifen aufbringt, die Platte in Streifen unterteilt,
indem man diese nvisehen zwei benachbarten Metallstreifen durchschneidet, wonach man jeden Streifen quer zu seiner Längsriehtung in einzelne Wi derstände mit einander gegenüberliegenden, verdickten Enden, welche die Anschlüsse bil den, unterteilt und schliesslich den Wider standswert jedes Widerstandes nach Erforder nis justiert, indem man einen oder mehrere der schleifenförmigen Abschnitte in den Stromweg einschaltet.
Nachstehend folgt ein Beispiel für eine zur Herstellung des Metallüberzuges geeignete Gold-Platin-Lösung
EMI0004.0007
Goldsulforesinat <SEP> 280 <SEP> Teile
<tb> Platinsulforesinat <SEP> 140 <SEP> "
<tb> Rhodiumsulforesinat <SEP> 60 <SEP> "
<tb> Vanadinresinat <SEP> 70 <SEP> "
<tb> Borsäurelösung <SEP> in <SEP> Benzylalkohol <SEP> 10 <SEP> "
<tb> Cy <SEP> clohexanol <SEP> 250 <SEP> "
<tb> Kolophonium <SEP> 100 <SEP> "
<tb> Lav <SEP> endelöl <SEP> 20 <SEP> "
<tb> Rosmarinöl <SEP> 20 <SEP> "
<tb> Terpentin <SEP> 20 <SEP> "
<tb> Nitrobenzol <SEP> 30 <SEP> "
<tb> 1000 <SEP> Teile Diese Lösung hat folgende prozentuale Zusammensetzung Gold 5,60 Platin 1,40 Rhodium 0,14 Vanadinpentoxyd 0,
11-% Boroxyd 0,07 Lösungsmittel und Harzbestandteile 92,65 Bei Verwendung der oben erwähnten Lö sung in der Massenfabrikation elektrischer Widerstände kann wie folgt vorgegangen wer den <I>1.</I> L'berziehen <I>oder</I> Hetallisiercii.
Eine runde Scheibe von 114,3 nim Durch messer aus Natronlkalkglas wird 48 Stunden in eine 20 ö ige wässrige Chromsäurelösung ge taucht, in destilliertem Wasser gewaschen und trocknen gelassen. Dadurch wird das Glas vor dem Aufbringen der Metallisierlösung chemisch rein.
Die gereinigte Glasplatte wird nun auf' einem rotierenden Teller, der sieh in einem Kasten befindet, dessen Innentemperatur auf 23 C gehalten wird, festgeklemmt. Der Teller ist über ein Getriebe mit einem Elektromotor verbunden und dreht sich in der Horizontal ebene um eine Vertikalaehse. Man gibt 4 cm3 der vorstehend genannten Metallisierlösung in die Mitte der Glasscheibe, die man hierauf mit 1800 Touren 5 Minuten laufen lässt.
Nach dieser Zeit hat sich die Metallisierlösung als dünner gleichmässiger Film über die Oberfläche der Scheibe ausgebreitet, und die rasche Dre hung bei verhältnismässig hoher Temperatur trocknet den Film an, so dass man die Scheibe aus dem Kasten nehmen kann, ohne den Film zu beschädigen.
Die überzogene Platte wird nun in einei2 Ofen gebracht und auf 420 C erhitzt, wobei man innert 70 Minuten von Zimmertempera tur auf die IIöchsttemperatur aufheizt und 20 Minuten auf der Höchsttemperatur hält. Der Widerstand des eingebrannten Legie- rungsbelages beträgt etwa 20 Ohm pro Quadrat.
<I>3.</I> Plaotoätzicn.g.
4 ein3 mit Biehromat sensibilisierter Photo- gravurleim werden auf die metallisierte Glas platte gebracht und diese wiederum während 5 Minuten mit 1800 Touren rotiert (Tem peratur 23 C). Es entsteht so ein dünner, gleichmässiger Filni auf der metallisierten Fläche der Scheibe.
Nun bringt, man ein photographiselies Ne gativ der gewünschten Widerstandszeichnun gen einschliesslich der schleifenförmigen Abschnitte mit dem lichtempfindlichen Leim film in Kontakt und belichtet, je nach der Lichtquelle und deren Abstand vom Negativ, 2 bis 10 Minuten.
Die exponierte Scheibe wird dann entwik- kelt, indem man sie 3 Minuten in kaltem Wasser wäscht und trocknen lässt. Sie wird dann 20 Minuten im Ofen auf 280 bis 300 C erhitzt, um das Leimbild zu härten und in eine Reserve umzuwandeln.
Die Seheibe wird nun in ein gepuffertes Ätzbad gebracht, das aus einer Lösung von 1-lalogen in einem aliphatischeen Alkohol oder einem Ester desselben gebildet ist. Eine solche Lösung besteht vorzugsweise aus 98 % Amyl- laetat und 2 % Brom. Die Scheibe wird bei 30 C 10 Minuten darin gelassen, bis der Legie rungsfilm von den nicht durch das Leimbild gesehützten Stellen entfernt ist.
:Mach dem I@tzen wird die Scheibe in Was ser gespült und getrocknet.
<I>4.</I> Anbringen <I>der</I> Kontakte. Zwischen den Reihen von Widerstands zeichnungen werden einander gegenüberlie- ().ende Streifen aus Silberpaste aufgetragen. Die Scheibe wird dann auf 600 C erhitzt, um die Leimreserve wegzubrennen und die Silber paste in einen haftenden Silberbelag überzu führen. Die Scheibe wird dann in eine An zahl einzelner Widerstände zerschnitten, an welche die Endkappen angesehweisst werden.
<I>5.</I> Justierung <I>des</I> Widerstandswertes. Die Ifiderstände werden schliesslich auf den .erforderlichen Widerstand abgestimmt, indem man einen oder mehrere der schleifen- förmigen Abschnitte im Widerstandsbild aus schaltet, wonach man den Widerstand mit einem oder mehreren Überzügen aus isolieren dem, wasserbeständigem Silikonharzlack ver sieht.
Um die Erfindung vollkommen verständ- lieh zu machen, sollen zwei bevorzugte Aus führungsformen unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung beschrieben werden.
Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Glas platte, auf welcher der Widerstand aufge- ballt werden soll. Fig. 2 ist eine gleiche Ansicht und zeigt den dünnen Belag aus 80:20-Gold-Platin- Legierung auf der obern Fläche der Glas platte.
Fig. 3 zeigt die metallisierte Glasplatte mit ; einer lichtempfindlichen, auf den Metallbelag aufgebrachten Leimschicht.
Fig. 4- zeigt den Gegenstand nach der Be lichtung und Entfernung des nicht veränder ten Leims.
Fig. 5 zeigt die nächste Stufe, in welcher der Metallbelag, der keinen Leim trägt, weg geätzt wurde.
Fig. 6 zeigt den Gegenstand nach Weg brennen der Leimreserve.
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf den Wider stand und zeigt die Anordnung des Leiters ein schliesslich der Anschlussklemmen.
Fig. 8 zeigt eine weitere Massnahme bei der Herstellung des fertigen Widerstandes. Fig. 9 zeigt eine bevorzugte Ausführungs form der Anschlussklemme, und Fig. 10 und 11 zeigen die Anwendung der Erfindung bei der gleichzeitigen Herstellung einer Anzahl gleicher Widerstände aus einer einzigen Glasscheibe.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 7 der Zeichnung ist in Fig. 1 eine Glasscheibe 1 dargestellt, welche als Grundlage für den Wi derstand dient, und zunächst durch Eintau chen in ein geeignetes saures Reinigungsbad, Wie 20 % ige wässrige Chromsäurelösung, chemisch rein gemacht wurde, worauf man sie spült und trocknet.
Auf die gereinigte Oberfläche der Glas platte wird durch Rotation, das heisst durch Rotieren der Scheibe in horizontaler Ebene mit hoher Geschwindigkeit um eine Vertikal achse, eine Lösung, die eine Mischung aus Goldsulforesinat und Platinsulforesinat ent hält, wobei Gold und Platin im Verhältnis 80:20 vorhanden sind, in einem geeigneten Lösungsmittelgemisch wie das im vorstehen den Beispiel angegebene, aufgebracht, so dass ein dünner Film, der gleichmässig über die ganze Fläche verteilt ist, entsteht.
Die überzogene Glasscheibe wird dann bei etwa 500 C gebrannt, um die organischen Bestandteile zu zersetzen und zu verbrennen und auf der Glasunterlage einen festhaftenden Belag 2 (Fig. 2) aus 80:20-Gold-Platin-Le- gierung zurückzulassen.
Das metallisierte Blatt wird nun mit einer Sehicht 3 (Fig. 3) aus lichtempfindlich ge machtem Photogravurleim überzogen, was vor zugsweise nach der obengenannten Rotations methode geschieht, und dann trocknen gelassen.
Das so überzogene Gebilde wird dann durch ein photographisches Negativ der gewünsell- t en X# 'iderstandszeichnung hindurch belichtet, die nicht exponierten Stellen durch Waschen in kaltem Wasser entfernt und die Scheibe wiederum 20 Minuten bei 280 bis 300 C ge brannt, nm das Leimbild zu härten und in eine Reserve überzuführen. Das Ergebnis dieser Massnahmen ist in Fig. -1 dargestellt, in wel cher 4 das Widerstandsmuster aus gehärtetem Leim darstellt.
Der nächste Verfahrensschritt ist die Ent fernung des Legierungsbelages 2, der nicht vom gehärteten Leim 4 bedeckt ist. Dies erfolgt durch Eintauchen der Scheibe in eine Lösung von 2 Gewichtsteilen Brom in 98 Gewichts teilen Amy llactat. Das Ergebnis dieses Vor ganges ist in Fig. 5 dargestellt.
Gegenüberliegende parallele Streifen 5 (Fig. 5) aus Silberpaste werden nun aufge bracht, um verdickte Stellen zu erzeugen, und die Platte wird nun wiederum bei etwa 600 C gebrannt, um die Leimreserve und die organi schen Bestandteile der Silberpaste zu entfer nen, so dass das Leitersystem aus Metall frei wird und das Silber am Glas haftet. Das so erhaltene Produkt ist in Fig. 6 dargestellt.
Das durch die beschriebenen Verfahrens stufen erhaltene Metalleitersystem ist in Fig. 7 dargestellt, und man bemerkt, dass es an einem Ende eine Reihe von schleifenförmigen Ab schnitten 6 aufweist, von denen jeder durch die Verbindung 7 mit dem verdickten Streifen 5 in Verbindung stehen.
Die gegenüberliegenden Seitenkanten der Scheibe 1 werden dann wie bei 8, 8, 9, 9 (Fig. 7 und 8) weggeschliffen, wobei hervor stehende keilförmige Teile 10, 10 gebildet wer den, wie das in Fig. 8 schematisch dargestellt ist, in welcher 13 und 14 zwei drehbare Wellen sind, auf denen je ein Paar imprägnierte Dia mantschleifräder 15, 15 und 16, 16 sitzen, deren Umfang, wie bei 15a und 16a, dargestellt, ab geschrägt ist, um die gewünsehte Keilform zu erreichen.
Zur Bildung der keilförmigen Teile 1.0, 10 wird die Scheibe 1 zwisehen die rotie renden Schleifscheiben<B>15,15</B> und<B>16,16</B> ge- braelit,wobei die Wellen 13 und 1.4 während des Schleifvorganges im erforderliehen Mal;@e gegeneinander bewegt werden.
Die Anschlussklemmen 11, 11 haben die in Fig. 9 gezeigte Form. Sie bestehen, ans einem flachen Streifen 11a. ans Messing mit aufstehenden divergenten Seiten <B>111</B> mit naeli aussen gekrümmten Kanten 11c und einer mittleren Verlängerung 111. Die Klemmen 11 werden an der Scheibe 1. befestigt, indem man sie auf die keilförmigen Teile 10, 10 legt und durch Driaekeinwirkung die Seiten 11.b der Klemmen über und um die Kanten des Teils 10 presst, was durch die nach aussen ge krümmten Kanten 11c erleichtert wird.
Die Klemmen 11 werden dann mit dem Silber streifen 5 und die Leitungen 12, 12 mit den Verlängerungen 11d der Klemme verlötet.
Der Widerstandsweit des Widerstands systems wird in der Regel innerhalb 10 des erforderlichen Wertes liegen, und man kann, um denselben auf den richtigen Wert zu bringen, eine oder mehrere der Verbin dungsleitungen 7, wie durch den Pfeil dar gestellt (Fig. 7), durchschneiden, wozu ein geeignetes Werkzeug verwendet, werden kann, um den Gesamtwiderstand ztt erhöhen.
Der fertige Widerstand erhält zum Schluss noch einen oder mehrere L'berzüge aus isolie rendem, feuchtigkeitsbeständigem Firnis, z. B. einem Silikonharzfirnis, und wird schliesslich 2 Stunden bei 170 C eingebrannt. .1Zasse-nproduktion. Fig. 10 und 11 zeigen die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens für die Mas senproduktion von hochohmigen elektrischen Widerständen.
Wie in Fig. 10 gezeigt, werden auf einer Glasscheibe 18 eine Mehrzahl von Widerstands- mustern 17 aus einer 80 : 20-Gold-Platin-Legie- rung, wie oben beschrieben, aufgebracht. Sil berbänder 19 (Fig. 11) werden nach dem be kannten Filmdruckverfahren aufgebracht und die Seheibe 18 dann in eine Anzahl i#echtwink- liger Streifen zerlegt, von denen jeder eine Anzahl Widerstandsmuster enthält.
Dies ge- schielit mit einer Sehneidevorrichtung mit Dia- inantseheiben längs den gestriehelten Linien 2'0.
Wie aus Fig. 17. ersichtlich, weist, jedes Sillicrliand einen keilförmigen Teil 1_9a, auf, (ler dem keilförmigen Teil 10 des fertigen \Viderstandes entspricht.
.Jeder Streifen wird nun weiter zet:sehnit.- ten, wobei die einzelnen reehteekigen Wider standselemente entstehen und die nicht recht eckigen Stücke verworfen werden.
Die Enden jedes Widerstandes werden dann längs der Umfangslinie der Bänder 19, 1.9a. abgeschliffen, die Anschlussklemmen an- ,(#.ebraeht und der Widerstandswert, wie früher besehrieben, abgestimmt.
Die gemäss dem vorstehenden Massenpro- duktionsverfahren hergestellten elektrischen Widerstände mit beispielsweise einem Strom weg von 0,127 mm Breite, einem Zwischen raum von 0,076 mm und 838,2 mm Länge besitzen, wie sich zeigte, vor der endgültigen .Justierung einen Widerstand von 120 000 Ohm + 10% und einen Widerstands-Temperatur- koeffizienten von ungefähr 0,028.
Es ist leicht. zu erkennen, dass das verbes serte Herstellungsverfahren gestattet., kom pakte, flache Widerstände herzustellen, die eine metallische Leitung von sehr hoher elek trischer Stabilität aufweisen, welche mit der jenigen vergleichbar ist, die mit niedriger- ohmigen, aus Draht gewundenen Widerstän den des üblichen Typs erhältlich ist.
Die metallische Leitung gewährleistet ausserdem eine Geräuschfreiheit, die mit Koh lenstoff oder Palladiumoxyd enthaltenden Wi derständen vom Filmtypus nicht erreichbar ist.
Stellt man eine Mehrzahl von Widerstän den nach dem Massenproduktionsverfahren gleiehzeitig aus einer einzelnen Platte her, so ist es möglich, bis zu 100 Widerständen mit einheitlichen Charakteristiken und Wider standswerten von 10 % des gewünschten Wertes gleichzeitig herzustellen, wobei die Justierung des Widerstandes leicht in der be schriebenen Weise erfolgen kann.
Die Produktionskosten sind, wie sich zeigte, niedrig, da in einem Arbeitsgang eine Mehr zahl von Widerständen hergestellt wird und nur ein äusserst dünner Metallfilm von bei spielsweise 11.10 00o min verwendet wird.
Infolge der Flachheit der Widerstände kann man.eine grosse Zahl derselben auf klei nem Raum stapeln, wodurch man in be schränktem Raume sehr hohe Widerstands werte erhalten kann. Die Widerstände eignen sich auch gut für gedruckte Schaltungen .
Die Erfindung umfasst auch elektrische Widerstände, die nach dem verbesserten Ver fahren hergestellt sind.
Process for making electrical resistors. The invention relates to a method for producing electrical resistors, in particular those in which the opposing element consists of a metal layer adhering to an insulator.
The powerful development of electronic devices in the military, industrial and social fields in the last decade promoted intensive research into an electrical resistor of high stability which at the same time can be produced economically in large quantities.
A fundamental requirement that is made of the resistance value of highly stable resistors is that it should remain practically constant under different working conditions. The resistance should vary by no more than + 1% and in certain cases even by no more than 0.2% of its original value if it is under electrical stress for several months or if it is followed by repeated changes in high humidity and heat exposed to low temperatures.
In addition to the high stability, such resistors should have a low, positive temperature coefficient and operate practically without noise. Furthermore, as a result of the modern tendency to reduce the size of the components in electrical circuits as much as possible, as is the case with the recently developed printed circuits, it is very desirable, if not essential, that the resistance be small and of such a shape is that it fits into any circuit.
Up to now, highly stable resistors have been manufactured in such a way that each resistance is produced individually, and the work methods required for this require great manual dexterity in most cases. Highly stable, non-reactive resistances of up to 100,000 ohms have been available for years, which are manufactured by winding specially prepared alloy wires onto fittings with a usually circular cross-section. The properties of the wire are permanent and reproducible, and the wire creates a so-called metallic conduction, which gives the resistor a high level of stability.
In the manufacture of these resistors, however, you need very fine wires, and winding the wire onto the individual fittings requires a lot of time and care.
Resistors with a higher value, e.g. B. from 7.00000 ohms to 5 megohms, could not be made with the same stability as the aforementioned wire-wound resistors ago. Such high resistance resistors usually use thin films containing carbon or palladium oxide. These films have no metallic conductivity but are semiconducting and their stability is impaired by gases or moisture. In a metallic conductor, the metal or alloy has a uniform and fixed structure over the entire path of the conductor, and the electrons can regularly pass through the crystal lattice.
In a semiconductor, traces of impurities such as trapped gases or a slight rearrangement of the structure change the conductivity, which has a detrimental effect on stability. Resistors that have such films must therefore be completely enclosed in glass envelopes to prevent the entry of gases and moisture and to achieve high stability. This work is difficult and expensive and he in turn demands that each resistance be dealt with separately.
The invention now aims to provide a method for producing electrical resistors of high resistance and high stability in use.
This method allows for economical mass production, while at the same time the reproducibility of the resistance value and other properties in a given batch or from one batch to another is guaranteed.
It has been found that the aforementioned objects can be achieved by covering a plate made of electrically insulating, inorganic, heat-resistant material on at least one side with an adhesive uniform coating made of noble metal or a noble metal alloy, for the purpose of forming a current path , and then subdivided this coating into strips by a photo-etching process in order to extend the current path.
In the present case, heat-resistant material is understood to mean that material which can withstand a temperature of at least 500.degree.
It has also been found that the best results are obtained when the metal coating consists of a gold-platinum alloy, since such alloys are generally stable, form a perfect metallic line and are not oxidized even in the form of a thin coating. The term thin coating or film is understood here to mean in particular a coating or film with a thickness of 350 to 10,000 Angstroms, but preferably not more than 1000 Atigström thickness.
To produce the narrow strips from the metal or alloy coating, a photo-etching process is used, as such the generation of an extremely fine band-shaped conductive path of about 0.025 to 0.125 mm wide, which makes it possible, please include on a resistor from Format 25.4 X 12.7 mm to create a conductive path of at least 1.8 to 3.4 m.
According to one embodiment of the invention, a high-quality electrical resistance is obtained by placing 60 to 90 parts of gold on a plate made of non-conductive, heat-resistant material on at least one side of an adhesive, uniform, thin film or coating made of an oxold-platinum alloy 10-40 parts of platinum is applied, after which this coating is divided into strips by a photo-etching process in order to lengthen the current path. If desired, you can thicken the Be lay at the opposite ends of the path to facilitate the attachment of the connection lines.
The coating is preferably made of an 80:20 platinum-gold alloy, which has the lowest temperature coefficient of resistance and the highest resistance of all binary gold-platinum alloys. The covering can be produced by applying a solution to the plate which contains a gold compound and a platinum compound, e.g.
B. the Sulforesinate of these metals, in the necessary proportions in a suitable Neten solvent mixture with or without the addition of a suitable, adhesion-accelerating agent, after which the resulting coating is heated to burn the organic material and burn the coating firmly to make the document liable.
The base plate made of non-conductive, inorganic material and carrying the alloy coating can e.g. B. made of glass, ceramic material or mica, but it has see "" shows that the most satisfactory results are achieved with glass.
Although the metallizing solution can be applied to the substrate in any suitable way, it has been found that in order to ensure a uniform coating that is evenly distributed over the surface of the substrate and to avoid local overheating which leads to changes in resistance resistance value or would lead to breakdown of the resistance in operation, the solution should expediently be applied according to a centering method, e.g.
B. by bringing the solution on a plate which is in a horizontal position and then at a speed of e.g. B. 2000 tours 1 minute is rotated around a vertical axis, whereby a thin film of the solution is evenly distributed over the entire surface of the plate.
To facilitate the attachment of connecting conductors, it is desirable, but not absolutely necessary, to attach thickening strips or bands of conductive material to opposite sides of the resistor, which correspond to the opposite ends of the current path. This sehielit advantageous len at the Stel concerned by a strip of metallizing render paste, z.
B. applies a suitable, commercially available silver paste, which is then burned in the usual way to produce a clinging silver coating.
According to a particular embodiment, by applying a solution which contains a mixture of gold and platinum compounds dissolved in the required ratio in a suitable solvent mixture, by rotating the glass plate and then firing to remove the organic substance and to firmly adhere the Topping with the t 'las, a topping made of an 80:20 Cxold-platinum alloy evenly distributed. upset.
This coating is divided into narrow strips by a photo-etching process in order to lengthen the current path and increase the resistance. The opposite ends of the sheet can then be thickened in order to facilitate the connection of connecting lines.
The photo-etching of the current path pattern is preferably carried out by coating the metallized surface with a film of light-sensitive photogravure glue, exposing the film to produce a positive image that represents a narrow resistance current away, converting this image into a reserve, removing the reserve covered material and finally firing the covered article to remove the reserve.
If, as mentioned above, you want to apply thickening strips, you can also carry out the last firing stage after these strips have been applied, so that firing is sufficient.
Means are preferably provided in order to be able to make a final adjustment of the resistance value of the current path. For this purpose, the current path can have a plurality of loops at one end, which are connected in parallel to one end of the resistance circuit, whereby more resistance can be switched on as required by cutting one or more of the parallel connections.
The present improved method is particularly useful for the mass production of electrical resistors. So you can create several resistance units on a plate made of glass, where you cut the support in elongated strips, each of which has a number of resistance units and these strips divided into the individual resistors.
More specifically, the method can be carried out by placing a plate of heat-resistant glass on at least one side with an adhesive, uniform, thin coating of a gold-platinum alloy in the ratio of 60 to 90 parts of gold to 10 to 40 parts of platinum covers, this coating divided into strips by means of a photo-etching process. To generate a plurality of narrow, separated, ribbon-shaped current paths, each of which has a plurality of parallel-connected loop-shaped sections, onto the plate treated in this way Applies metal strips, divides the plate into strips,
by cutting through these two neighboring metal strips, after which each strip is subdivided transversely to its longitudinal direction into individual resistors with opposite, thickened ends which form the connections and finally the resistance value of each resistor is adjusted as required by one or connects a plurality of the loop-shaped sections in the current path.
The following is an example of a gold-platinum solution suitable for producing the metal coating
EMI0004.0007
Gold Sulforesinate <SEP> 280 <SEP> parts
<tb> Platinum sulforesinate <SEP> 140 <SEP> "
<tb> Rhodium sulforesinate <SEP> 60 <SEP> "
<tb> Vanadium resinate <SEP> 70 <SEP> "
<tb> Boric acid solution <SEP> in <SEP> Benzyl alcohol <SEP> 10 <SEP> "
<tb> Cy <SEP> clohexanol <SEP> 250 <SEP> "
<tb> Rosin <SEP> 100 <SEP> "
<tb> Lav <SEP> endelöl <SEP> 20 <SEP> "
<tb> Rosemary Oil <SEP> 20 <SEP> "
<tb> turpentine <SEP> 20 <SEP> "
<tb> Nitrobenzene <SEP> 30 <SEP> "
<tb> 1000 <SEP> parts This solution has the following percentage composition gold 5.60 platinum 1.40 rhodium 0.14 vanadium pentoxide 0,
11-% boron oxide 0.07 solvent and resin components 92.65 When using the above-mentioned solution in the mass production of electrical resistors, the following procedure can be used <I> 1. </I> coating <I> or </ I > Hetallisiercii.
A round disk 114.3 mm in diameter made of soda-lime glass is immersed in a 20% aqueous chromic acid solution for 48 hours, washed in distilled water and allowed to dry. This makes the glass chemically clean before the plating solution is applied.
The cleaned glass plate is now clamped onto a rotating plate which is located in a box, the internal temperature of which is kept at 23 ° C. The plate is connected to an electric motor via a gear and rotates in the horizontal plane around a vertical axis. 4 cm3 of the above-mentioned metallizing solution are placed in the middle of the glass pane, which is then allowed to run for 5 minutes at 1800 cycles.
After this time, the metallizing solution has spread over the surface of the disk as a thin, uniform film, and the rapid rotation at a relatively high temperature dries the film so that the disk can be removed from the box without damaging the film.
The coated plate is then placed in an oven and heated to 420 C, heating from room temperature to the maximum temperature within 70 minutes and holding it at the maximum temperature for 20 minutes. The resistance of the burned-in alloy coating is around 20 ohms per square.
<I> 3. </I> Plaotoätzicn.g.
4 and 3 photo-engraving glue sensitized with Biehromat are applied to the metallized glass plate, which in turn is rotated for 5 minutes at 1800 speeds (temperature 23 C). This creates a thin, even film on the metalized surface of the pane.
Now you bring a photographiselies negative of the desired resistance drawings including the loop-shaped sections with the photosensitive glue film in contact and exposed, depending on the light source and its distance from the negative, 2 to 10 minutes.
The exposed disc is then developed by washing it in cold water for 3 minutes and allowing it to dry. It is then heated in the oven to 280 to 300 C for 20 minutes to harden the glue pattern and convert it into a reserve.
The disk is now placed in a buffered etching bath, which is formed from a solution of 1-halogen in an aliphatic alcohol or an ester thereof. Such a solution preferably consists of 98% amyl acetate and 2% bromine. The disk is left in it at 30 ° C. for 10 minutes until the alloy film has been removed from the areas not protected by the glue pattern.
: After etching, the window is rinsed in water and dried.
<I> 4. </I> Attaching <I> the </I> contacts. Between the rows of resistance drawings, opposite () .end strips of silver paste are applied. The pane is then heated to 600 C to burn away the glue reserve and transfer the silver paste into an adhesive silver coating. The disc is then cut into a number of individual resistors to which the end caps are welded.
<I> 5. </I> Adjustment <I> of </I> resistance value. Finally, the I resistances are matched to the required resistance by switching off one or more of the loop-shaped sections in the resistance image, after which the resistor is insulated with one or more coatings of water-resistant silicone resin varnish.
In order to make the invention fully understandable, two preferred embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.
1 is a cross section through a glass plate on which the resistor is to be balled up. Fig. 2 is a similar view and shows the thin coating of 80:20 gold-platinum alloy on the upper surface of the glass plate.
Fig. 3 shows the metallized glass plate with; a light-sensitive glue layer applied to the metal coating.
Fig. 4- shows the object after exposure and removal of the non-veränder th glue.
Fig. 5 shows the next stage in which the metal covering, which does not carry glue, has been etched away.
Fig. 6 shows the object after burning away the glue reserve.
Fig. 7 is a plan view of the counter and shows the arrangement of the conductor, including the terminals.
Fig. 8 shows a further measure in the production of the finished resistor. Fig. 9 shows a preferred embodiment of the terminal, and Figs. 10 and 11 show the application of the invention in the simultaneous manufacture of a number of the same resistors from a single sheet of glass.
Referring to Fig. 1 to 7 of the drawings, a pane of glass 1 is shown in Fig. 1, which serves as the basis for the resistance, and first made chemically pure by immersion in a suitable acidic cleaning bath, such as 20% aqueous chromic acid solution whereupon you rinse and dry them.
A solution containing a mixture of gold sulforesinate and platinum sulforesinate, with gold and platinum in a ratio of 80:20, is applied to the cleaned surface of the glass plate by rotation, i.e. by rotating the disc in a horizontal plane at high speed around a vertical axis are present, applied in a suitable solvent mixture like that given in the example above, so that a thin film is created that is evenly distributed over the entire surface.
The coated glass pane is then fired at about 500 ° C. in order to decompose and burn the organic constituents and to leave a firmly adhering coating 2 (FIG. 2) made of 80:20 gold-platinum alloy on the glass substrate.
The metallized sheet is now coated with a visual layer 3 (Fig. 3) made of photosensitive ge photogravure glue, which is preferably done in front of the above rotation method, and then allowed to dry.
The structure coated in this way is then exposed through a photographic negative of the desired X # 'resistance drawing, the unexposed areas are removed by washing in cold water and the pane is again baked for 20 minutes at 280 to 300 ° C. in order to harden the glue pattern and put in a reserve. The result of these measures is shown in Fig. -1, in wel cher 4 represents the resistance pattern of hardened glue.
The next step is the removal of the alloy coating 2 that is not covered by the hardened glue 4. This is done by immersing the disc in a solution of 2 parts by weight of bromine in 98 parts by weight of amy lactate. The result of this process is shown in FIG.
Opposite parallel strips 5 (Fig. 5) of silver paste are now brought up to produce thickened areas, and the plate is now again fired at about 600 C to entfer the glue reserve and the organic constituents of the silver paste so that the metal conductor system is exposed and the silver adheres to the glass. The product thus obtained is shown in FIG.
The metal conductor system obtained by the process steps described is shown in FIG. 7, and it is noted that it has a series of loop-shaped sections 6 at one end, each of which is connected to the thickened strip 5 through the connection 7.
The opposite side edges of the disc 1 are then ground away as at 8, 8, 9, 9 (Fig. 7 and 8), protruding wedge-shaped parts 10, 10 formed who, as shown in Fig. 8 schematically, in which 13 and 14 are two rotatable shafts on each of which a pair of impregnated diamond grinding wheels 15, 15 and 16, 16 sit, the circumference of which, as shown at 15a and 16a, is beveled in order to achieve the desired wedge shape.
To form the wedge-shaped parts 1.0, 10, the disk 1 is braeled between the rotating grinding disks <B> 15, 15 </B> and <B> 16, 16 </B>, the shafts 13 and 1.4 during the Grinding process in the required times; @e are moved against each other.
The connection terminals 11, 11 have the shape shown in FIG. 9. They consist of a flat strip 11a. to the brass with upright divergent sides 111 with naeli outwardly curved edges 11c and a central extension 111. The clamps 11 are attached to the disk 1. by placing them on the wedge-shaped parts 10, 10 and through The action of the force presses the sides 11.b of the clamps over and around the edges of the part 10, which is facilitated by the outwardly curved edges 11c.
The terminals 11 are then with the silver strip 5 and the lines 12, 12 soldered to the extensions 11d of the terminal.
The resistance range of the resistance system will usually be within 10 of the required value, and you can, in order to bring the same to the correct value, one or more of the connec tion lines 7, as shown by the arrow (Fig. 7), cut through a suitable tool can be used to increase the total resistance.
The finished resistor is finally given one or more Lberzüge made of insulating, moisture-resistant varnish, z. B. a silicone resin varnish, and is finally baked at 170 C for 2 hours. .1 Class production. 10 and 11 show the application of the method according to the invention for the mass production of high-value electrical resistors.
As shown in FIG. 10, a plurality of resistor patterns 17 made of an 80:20 gold-platinum alloy, as described above, are applied to a glass pane 18. Silver ribbons 19 (FIG. 11) are applied according to the known film printing process and the disk 18 is then divided into a number of true-angled strips, each of which contains a number of resistance patterns.
This is done with a tendon with diamond disks along the striated lines 2'0.
As can be seen from FIG. 17, each sillic rim has a wedge-shaped part 1_9a, (which corresponds to the wedge-shaped part 10 of the finished resistor.
Each strip is now further zet: sehnit.- ten, whereby the individual square-teak resistance elements are created and the not rectangular pieces are discarded.
The ends of each resistor are then along the circumference of the bands 19, 1.9a. sanded off, the connection terminals on, (#. ebraeht and the resistance value, as described earlier, matched.
The electrical resistors produced according to the above mass production process with, for example, a current path of 0.127 mm wide, a gap of 0.076 mm and 838.2 mm long, have, as has been shown, a resistance of 120,000 ohms + before the final adjustment 10% and a temperature coefficient of resistance of approximately 0.028.
It is easy. to recognize that the improved manufacturing process allows. to manufacture compact, flat resistors that have a metallic line of very high electrical stability, which is comparable to the one with the lower-ohmic, wire-wound resistors of the usual Type is available.
The metallic line also ensures freedom from noise, which is not achievable with resistors of the film type containing carbon or palladium oxide.
If a plurality of resistors are produced simultaneously from a single plate using the mass production process, it is possible to manufacture up to 100 resistors with uniform characteristics and resistance values of 10% of the desired value at the same time, with the resistance being easily adjusted in the be written way can be done.
The production costs are, as has been shown, low, since a majority of resistors are produced in one operation and only an extremely thin metal film of 11.10 00o min is used for example.
As a result of the flatness of the resistors, a large number of them can be stacked in a small space, so that very high resistance values can be obtained in a limited space. The resistors are also good for printed circuit boards.
The invention also includes electrical resistors made according to the improved method.