Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes, bei dem eine irisierende Schicht auf eine vorgeformte Platte aus Glas oder keramischem Material oder auf eine mit einer Schicht aus Glas oder kerami schem Material versehene vorgeformte Platte auf getragen und die Platte mit Endelektroden versehen wird.
Irisierende Schichten bestehen nach den heuti gen Kenntnissen zur Hauptsache aus Metalloxyden, doch wird vermutet, dass diese Schichten im wei teren auch die Metalle als solche und Sauerstoff enthalten, die zusammen nicht in echter Oxydform vorliegen.
Es ist bekannt, sogenannte irisierende Schichten aus Metalloxyd als Widerstände zu verwenden. Bei spielsweise werden derartige Schichten in Form eines Gittermusters auf Windschutzscheiben von Kraft fahrzeugen aufgebracht, um als Abtaueinrichtung zu dienen. Bei derartigen Verwendungen dieser Schich ten sind gewisse Schwankungen des Widerstands wertes unerheblich, da in diesem Falle nur eine gleichmässige Wärmeverteilung über die ganze Fläche hin angestrebt wird.
Die Verwendung von irisierenden Schichten als Widerstandselemente für elektronische Schaltungen und Apparate war bisher nicht oder nur in ganz be schränktem Umfang möglich, weil die Widerstands schicht nicht in geeigneter Weise gegen äussere Ein wirkungen geschützt werden konnte. Widerstände in Form von irisierenden Schichten haben aber ge wisse vorteilhafte Eigenschaften, z. B. einen sehr kleinen Temperaturkoeffizienten ihres Widerstandes und (wenn sie vor äussern Einwirkungen sicher ge schützt werden können) eine erhebliche Stabilität, die sie für solche Schaltungen ausserordentlich ge- eignet erscheinen lässt. Es wurde daher nach einem geeigneten Schutz für die Oxydschicht gesucht.
Diese Versuche scheiterten bisher jedoch daran, dass die Schutzschichten sich entweder schnell zersetzten, insbesondere bei gewissen Temperatur- und Feuch tigkeitsverhältnissen, oder Feuchtigkeit und Sauer stoff in kleinen Mengen durchliessen.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile und die Schaffung einer Schutzschicht für irisierende Schichten, die sich leicht aufbringen lässt, eine grosse Lebensdauer hat und die irisierenden Schichten vor äussern Einwirkungen, insbesondere Feuchtigkeit, schützt, so dass ihre guten Eigen schaften erhalten bleiben.
Die Erfindung betrifft deshalb ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes, gemäss welchem eine irisierende Schicht auf eine vorgeformte Platte aus Glas oder keramischem Ma terial oder auf eine mit einer Schicht aus Glas oder keramischem Material versehene vorgeformte Platte aufgetragen und die Platte mit Endelektroden ver sehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf der iri sierenden Schicht ein. die Schicht vollständig be deckender Film aus Glas aufgebracht wird.
Es ist bereits bekannt, elektrische Widerstände durch eine Glasschicht zu schützen. Es ist ferner be kannt, dass Glas sich gut mit Metall verbindet, wenn dessen Oberfläche oxydiert ist, da das geschmol zene Glas das Oxyd absorbiert und dabei fest an dem Metall haftet. Es wurde daher bereits vorgeschla gen, spannungsabhängige Widerstandskörper, insbe sondere für überspannungsableiter, dadurch herzu stellen, dass ein aus Widerstandsstoffpulver und Glaspulver bestehendes Gemisch auf die Erwei- chungstemperatur des Glases erwärmt und in. war mem Zustand einem hohen Druck ausgesetzt wird.
Hierbei verbindet das Glas sich mit der äussern Oxydschicht der verhältnismässig grossen Körner des Widerstandsstoffpulvers, wobei diese äussern Schich ten durch das Glas aufgelöst oder absorbiert werden und nur der Kern der einzelnen Körner unverändert bleibt.
Infolge der bekannten Tatsache, dass geschmol zenes Glas ein Metalloxyd auflöst, war anzunehmen, dass eine Metalloxydschicht von derart geringer Stärke, wie sie die bekannten irisierenden Schichten aufweisen, durch Aufbringung geschmolzenen Glases gänzlich zerstört werden würde.
Es wurde jedoch gefunden, dass dies entgegen der Erwartung nicht der Fall ist, und dass beispiels weise durch Aufschmelzen eines Films aus Glas auf eine irisierende Metalloxydschicht ein Widerstand mit ausserordentlich günstigen Eigenschaften, insbe sondere grosser Temperaturunabhängigkeit und Stabi lität, geschaffen werden kann, der für elektrische Schaltungen von elektronischen Einrichtungen in hohem Masse geeignet ist.
Es können aber auch Widerstände anderer Gattung hergestellt werden, z. B. Heizwiderstände von verschiedensten Typen, denn in den meisten Fällen ist es wünschenswert, dass der Widerstands streifen sowohl vor atmosphärischen als auch vor mechanischen Einwirkungen geschützt bleibt.
Weitere Einzelheiten des Verfahrens nach der Erfindung werden an Hand der beiliegenden. Zeich nung beispielsweise erläutert. Es zeigen: Fig.l im Grundriss einen bei elektronischen Schaltungen üblichen Widerstand, und zwar im An fangsstadium der Herstellung, Fig.2 im grösseren Massstab eine Seitenansicht dieses Widerstandes und Fig.3 und 4 weitere Ansichten entsprechend Fig. 2, aber in weiteren Herstellungsstadien, Fig. 5 eine Seitenansicht einer Widerstands anordnung, in welcher ein Widerstandselement gemäss Fig. 4 verwendet ist,
und Fig. 6 eine Variante zu Fig. 3.
Das dargestellte Widerstandselement weist eine Glasplatte 10 auf, an deren Enden Elektroden 11 auf ihrer Oberseite befestigt sind. Ferner haftet eine irisierende Schicht 12 ebenfalls an dieser Ober seite (Fig.l, 2). Eine dünne Schicht einer ge mahlenen Glasfritte 13 wird auf diese Schicht 12 aufgelegt (Fig. 3) und derart geschmolzen, dass sie einen die Schicht vollständig bedecken den Film 13a über der Schicht 12 bildet (Fig.4).
Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer Widerstands anordnung, in welcher ein Widerstandselement gemäss Fig.4 verwendet wird und zeigt die Befestigung einer Zuleitung 22 an dem Widerstand. Eine zweite Glasplatte 20, die mit einer weiteren Elektrode 21 versehen ist, wird auf die Glasplatte 10 aufgelegt, so dass die Endelektrode 21 über die Endelektrode 11 zu liegen kommt.
Die Zuleitung 22 ist zwischen den Elektroden 11 und 21 angeordnet und ist vorzugs weise, zwecks Bildung eines starren Ganzen, an die Elektroden 11 und 21 gelötet. Zweckmässigerweise wird der Raum zwischen den Platten 10 und 20 der nicht durch die Zuleitung 22 und die genannte irisierende Schicht besetzt ist, mit einer dritten Platte 23 ausgefüllt, welche den Raum zwischen den Endelektroden einnimmt und die gleiche Breite auf weist wie die Glasplatte 10.
Die irisierende Schicht 12 besteht beispielsweise in an sich bekannter Weise aus Zinnoxyd oder aus andern Metalloxyden und bildet einen Widerstands film von wählbarem Widerstand pro Flächeneinheit. Solche aus Metalloxyden bestehenden Filme werden gewöhnlich dadurch hergestellt, dass ein Metallsalz, z. B. flüssiges Antimonpentachlorid (SbCh), mit einer Flüssigkeit, z. B. kristallwasserfreies Zinn tetrachlorid (SnCI.,) vermischt und auf die heisse Glasplatte gespritzt wird. Man nimmt an, dass die dadurch entstandene Schicht vornehmlich aus einem Metalloxyd besteht, obwohl die genaue Zusammen setzung nicht bekannt ist.
In der nachstehenden Be schreibung wird daher nur von irisierenden Schichten gesprochen, ohne dass damit eine besondere Zu sammensetzung gemeint ist.
Verschiedene Metallsalze können als Ausgangs material für die Herstellung dieser irisierenden Schichten verwendet werden, beispielsweise Salze von Zinn, Indium, Cadmium und Kombinationen dieser Metallsalze, mit oder ohne Beimischung von kleinen Mengen Zink, Kupfer, Eisen, Magnesium, Cobalt und Vanadium. Besonders vorteilhaft sind Salze von Zinn oder ein Gemisch von Zinn, Antimon und Indium.
Die vorgeformte Platte 10 besteht aus Glas. Sie könnte aus gewöhnlichem Scheibenglas, aus wärme beständigem Glas oder aus keramischem Material bestehen; sie könnte auch eine Metallplatte sein, die lediglich mit einer Glas- oder keramischen Schicht versehen ist und sollfite zweckmässigerweise eine glatte, porenlose Oberfläche haben.
Die in Fig.3 dargestellte Glasfritte kann eine gewöhnliche Fritte sein. Wenn der Widerstand Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, ist es zweckmässig, für die Fritte ein Material zu wählen, das mindestens annähernd den gleichen oder einen um wenig kleineren Ausdehnungskoeffizienten als die Platte hat. Es ist zweckmässig, dass die Fritte bei einer Temperatur schmilzt, die für die Schicht 12, die Elektrode 11 und die Platte 10 nicht schädlich ist. Wenn die Fritte sehr schnell erhitzt und verschmolzen wird, ist es möglich, mit Tempera turen zu arbeiten, die den andern Elementen nicht schädlich sind, auch sogar dann, wenn die Platte annähernd den gleichen Schmelzpunkt wie die Fritte hat.
Die Fritte muss so weit schmelzen, dass ihre Par tikel miteinander zur Bildung eines die Schicht voll ständig bedeckenden Films schmelzen. Wenn die Wärme nur kurz einwirkt, werden nur Teile der Fritte schmelzen. Insbesondere wird die Oberfläche der Partikel schmelzen, während ihr Kern praktisch fest bleibt. Dies ist aber im allgemeinen zur Bil dung eines kontinuierlichen, die Schicht vollständig bedeckenden Films ausreichend.
In Anbetracht dessen können auch Fritten ge mischt werden, die nicht alle bei der gleichen Tempe ratur schmelzen.
Der Film kann auch durch Aufbringen einer einzigen Schicht oder eines Streifens auf die irisie rende Oxydschicht gebildet werden.
Eine Fritte kann z. B. in folgender Weise auf getragen werden: Die gemahlene Fritte wird mit einer Mischung von 501a Äthylcellulose mit 951/o Kiefernöl gemischt, und zwar in folgenden Propor- tionen: 75% Fritte und 25% Mischung von Äthyl- cellulose mit Kiefernöl. Das Kiefernöl kann ver dunsten oder verdampfen.
Alle Zugaben sind schliess lich verdampft oder verbrannt, wenn die Fritte auf die Schmelztemperatur gebracht wird.
Man muss genügend Fritte verwenden, um die gewünschte Dicke des Films zu erhalten, wobei selbstverständlich die Dicke des Films wesentlich kleiner ist als die der Fritte. Die Durchschnittsdicke ist z. B. bei üblichen Spannungen etwa 0,1 mm.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1-4 liegen die Endelektroden 11 unter der irisierenden Schicht 12. Nach Fig. 6 wird zuerst die irisierende Schicht 12' aufgetragen. Die Endelektroden 11' werden nacher angebracht und überdecken die Enden der irisierenden Schicht 12'. Dieser Unterschied ist un wesentlich bezüglich der Leistung und der Herstel lung des Widerstandes. In beiden Fällen ist es vor teilhaft, irisierende Schicht und Elektroden im ge wünschten Muster aufzutragen. Schwierigkeiten sind bei der Herstellung der irisierenden Schicht auf Elektroden aus Silber entstanden. Wenn die Elek troden zuerst angebracht werden, empfiehlt es sich, ein anderes Metall als Silber für diese zu verwen den.
Umgekehrt bieten silberne Elektroden keine Schwierigkeiten, wenn die irisierende Schicht zuerst aufgetragen wird.
Zweckmässig kann die Glasplatte 10 aus gewöhn lichem Scheibenglas und die irisierende Schicht 12 aus Zinnoxyd bestehen. Die irisierende Schicht wird dann teilweise weggeätzt, um eine Grundfläche für die Endelektroden zu erhalten. Diese können bei spielsweise aus einer Mischung von gemahlener Glas- fritte und Silberpulver, die auf die Glasplatte aufge schmolzen wird, hergestellt werden, wobei die Enden der irisierenden Schicht überlappt werden. Die elek trische Verbindung über die irisierende Schicht zwi schen den Elektroden ist befriedigend, und Leitun gen 22 können an den Elektroden angelötet werden, wodurch das Ganze starrer wird.
Die Glasfritte be- steht vorzugsweise aus 69% Bleioxyd, 9% Boroxyd und 22% Kieselerde.
Der Glasfilm kann beispielsweise auf die irisie rende Schicht gespritzt werden, wodurch z. B. der Widerstand gemäss Fig.4 entsteht. Zum Spritzen des flüssigen Glases wird vor zugsweise eine Vorrichtung verwendet, die identisch ist mit ähnlichen Vorrichtungen zum Spritzen von flüssigem Metall. Es muss beachtet werden, dass flüssiges Glas eine sehr korrosive Wirkung auf die bei Schmelztemperatur des Glases oxydbildenden Metalle der Spritzvorrichtung hat. In der Tat löst das flüssige Glas die Oxyde, und das wieder blanke Metall wird weiter oxydiert usw. Durch häufigen Kontakt mit geschmolzenem Glas werden die Me tallteile der Spritzvorrichtung schnell verbraucht.
Die Teile der Spritzvorrichtung, die direkt mit dem ge schmolzenen Glas in Kontakt stehen, werden daher zweckmässig mit einem Platinfilm überzogen. Schon sehr dünne Platinüberzüge sind genügend wider standsfähig.
Die Glasplatte gemäss Fig. 2 wird vorzugsweise vor dem Spritzen erhitzt. Wenn allerdings das ge schmolzene Glas heiss genug ist, kann von einer Erhitzung der Glasplatte abgesehen werden.
Wenn gewisse Teile, z. B. Teile der Elektroden, von dem Film nicht überdeckt werden sollen, so werden sie abgeschirmt. Abschirmungen können nahe an der Glasplatte oder direkt auf den zu schützenden Teilen angebracht werden. Diese Teile können dabei mit einer Dispersion überzogen wer den, beispielsweise einem anorganischen Mate rial, wie Titandioxydpulver, das in Kiefernöl disper- giert ist und dabei eine flüssige oder teigige Masse bildet. Nach dem Aufbringen des Glasfilms kann die Titandioxydschicht zusammen mit dem Barauf liegenden Glasfihn weggebürstet werden.
Obwohl geschmolzenes Glas eine lösende Wir kung auf Metalloxyde hat, bleibt es auf der irisieren den Schicht 12 wirkungslos, obwohl diese Schicht beispielsweise eine Dicke.von nur etwa 0,000025 mm haben kann.
Anstelle der Fritte oder des gespritzten Glases kann ein Glasblatt verwendet werden. Dieses wird auf die irisierende Schicht aufgelegt und erhitzt, bis es schmilzt. Zweckmässig wird es zur Herstellung eines guten Kontaktes aufgepresst.
Bei dieser letzten Variante können dadurch Schwierigkeiten entstehen, dass Luft unter dem Glas blatt zurückgehalten wird. Wenn aber diese Luft blasen von der Aussenluft vollständig abgetrennt sind, können keine Schäden für die irisierende Schicht entstehen.
Hierbei wird vorzugsweise für das Blatt ein Glas gewählt, dessen Ausdehnungskoeffizient annähernd gleich dem der Glasplatte 10 ist. Das Glasblatt braucht nicht aus durchsichtigem Glas zu bestehen.