Elektrisches Widerstandselement und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein hochtempera- turbeständiges Widerstandselement für elektrische Schaltungen, das durch ein hochtemperaturbestän- diges, elektrisch nichtleitendes Basismaterial mit einer aufgebrannten Schicht aus einem Widerstandsmaterial, das zum kleineren Anteil aus mindestens einem Edel metall und zum Hauptanteil aus einem nichtabsor bierenden, elektrisch nichtleitenden Bindematerial be steht, dessen Schmelzpunkt tiefer liegt als der des Edelmetalles, wobei das Edelmetall im Bindematerial fein und homogen verteilt ist,
gekennzeichnet ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Widerstandselementen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine viskose Mischung bildet, die einen flüchtigen, flüssigen Träger und Glaspulver und mindestens ein Edelmetall mit einem Schmelzpunkt, der oberhalb desjenigen des Glases liegt, oder eine in der Hitze reduzierbare organische Verbindung eines solchen Edelmetalles enthält, wobei die Feststoffe der Mi schung zum Hauptanteil aus dem genannten Glas und zum geringeren Teil aus dem Metall bzw.
der Metall verbindung bestehen, und dass man ferner die Mi schung zu einer Schicht ausbreitet, diese Schicht vor erst auf eine Zwischentemperatur zum Entfernen des darin enthaltenen flüchtigen Materials erhitzt, dann auf eine Temperatur erhitzt, die zumindest so hoch ist wie der Schmelzpunkt des Glases, jedoch niedriger als der Schmelzpunkt des Metallei, um eine homogene glasige Masse mit einer glatten Oberfläche und mit darin gleichmässig verteiltem Metall zu erzeugen.
Widerstandselemente wurden hergestellt durch Aufwickeln von Metalldraht oder -band auf nicht leitende Kerne oder flachen Unterlagen. Solche ge wickelten Widerstände sind durch gute Stabilität bei genauerKontrollmöglichkeitderWiderstandstoleranzen gekennzeichnet. Jedoch waren nur solche Metalle ver- fügbar, die einen verhältnismässig geringen Ohmschen Widerstand besitzen, wobei der Widerstandsbereich solcher gewickelter Widerstände durch diesen ge ringen Ohmschen Widerstandswert und durch die Mindestgrösse des Drahtes oder Bandes. begrenzt wird.
In manchen Verwendungsbereichen werden ge wickelte Widerstände nach dem Wickeln zu beson derer Gestalt für die Verwendung in besonderen Geräten gebogen oder geformt. Deshalb müssen die Kerne aus einem formbaren Material bestehen, das als Kernmaterial bei normalen Temperaturen zwar befriedigt, bei den höheren Temperaturen jedoch, die neuerdings in verschiedenen Verwendungsgebieten auftreten, ernstzunehmenden Einflüssen unterliegt, die zu einer raschen Verschlechterung der elektri schen Eigenschaften des Bauteils führen können.
Es wurden auch Widerstände hergestellt durch Aufbringen dünner metallischer Filme auf nicht leitende Trägermaterialien unter Verwendung von Spritz- oder Aufdampfverfahren. Hierfür wurden leitende Metalle mit verhältnismässig niedrigen Ohm- schen Widerstandswerten, wie Gold, Platin, Palla dium, Nickel usw., verwendet. Diese Metalle wer den in äusserst dünnen Filmen niedergeschlagen.
Für hohe Widerstandswerte werden Schichten aufgetra gen, die nur wenig grösser sind, als eine monomole kulare Schicht des Metallei, wobei der Widerstand aus dem geringen Querschnitt herrührt. Diese dünnen, auf verhältnismässig dicken Trägermaterialien auf getragenen Filme unterliegen jedoch der Zerstörung durch elektrische Ströme, Temperaturschwankungen und durch mechanische Beanspruchung und Abrieb.
Billige Widerstände werden durch Niederschlagen von Kohlenstoff und Borkohlenstoff auf nichtlei tende Trägermaterialien hergestellt, wobei der Ohm sche Widerstand der verschiedenen Kohlenstofformen etwas höher ist als die der obengenannten Metalle. Jedoch besitzen derartige Kohlenstoffniederschlag- Widerstandselemente unregelmässige Oberflächen, und ihre Temperatur- und Spannungs-Widerstands- koeffizienten sind veränderlich, so dass deren Ver wendung als veränderliche Widerstandselemente mit Schwierigkeiten verbunden ist.
Solche Nachteile weist das erfindungsgemässe Wi derstandselement nicht auf. Das eigentliche Wider standsmaterial ist hart, dauerhaft und gegen mechani sche Abnutzung widerstandsfähig und gegen Nässe, Feuchtigkeit und Schwammbildung im wesentlichen unempfindlich. Von besonderem Wert ist, dass sich solche Widerstandselemente für einen weiten Bereich von Widerstandswerten herstellen lassen und dass sie über einen weiten Bereich von Temperatur schwankungen stabil sind sowie einen vorherbestimm- baren Widerstandstemperaturkoeffizienten besitzen.
Solche Widerstandselemente können jede ge wünschte Gestalt aufweisen. Weil das Material eine glatte Oberfläche besitzt, lässt es sich zur Herstellung von Potentiometern und veränderlichen wie auch Festwertwiderständen verwenden. Weiter ist von Vor teil, dass die Schicht des Widerstandsmaterials ver hältnismässig dick ist; dies ist möglich, weil der Ohmsche Widerstand in erster Linie aus der Zusam mensetzung oder Struktur des Widerstandsmaterials herrührt und nicht aus der Dimensionierung des Querschnittes.
Vorzugsweise beträgt der Anteil des Metalles nicht mehr als 16 Gew. % und das Binde material nicht weniger als 84 Gew.%. Zweckmässige Schichtdicken des Widerstandsmaterials liegen in der Grössenordnung von 0,0127 bis 0,076 mm. Durch Kombinationen von Metallen lassen sich Widerstände von verschiedenen Werten und Bereichen herstellen.
Eine Verbesserung des Widerstandsmaterials ist da durch möglich, dass Spuren von Wismutoxyd' oder an deren keramischen Flussmitteln mit niedrigem Schmelzpunkt und !oder Spuren von Opaleszenzver- stärkern der Mischung von Bindematerial und Metall zugefügt werden, womit eine Verbesserung der Gleichmässigkeit der Widerstandsschicht erreicht wird.
Das erfindungsgemässe Widerstandselement wird zweckmässig in folgenden Stufen hergestellt: a) Zubereiten einer Mischung aus einem flüch tigen Träger, einem fein zermahlenen Bindematerial und einem Edelmetall; b) das Auftragen einer Schicht einer solchen Mi schung auf einen Träger und c) das Einbrennen der Schicht auf den Träger, und zwar zuerst bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur, um flüchtiges Material aus der Schicht zu entfernen, und danach bei einer verhältnismässig hohen Temperatur, wobei, ohne das gemahlene fein verteilte Metall zu schmelzen, eine homogene glasige Masse gebildet wird.
Oft ist es zweckmässig, nicht die Metalle, son dern ihre Salze organischer Säuren, vorzugsweise Resinate, zuzusetzen, wobei die organischen Bei mengungen durch Erhitzen der Mischung zersetzt werden und das Metall in der Mischung fein und gleichmässig verteilt wird.
In den Zeichnungen stellt dar: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die für Drehpotentiometer geeignet ist, Fig. 2 eine andere perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform, die für lineare Po tentiometer wie auch für Festwiderstände geeignet ist, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer wei teren Ausführungsform mit biegsamen Anschluss- drähten zum Einbau in eine elektrische Schaltung und Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer wei teren Ausführungsform, die als Knopfwiderstand ver wendet werden kann.
Bei dem Aufbau der Fig. 1 ist eine Schicht 10 aus Widerstandsmaterial auf einen Träger 11 aufge brannt, wobei an jedem Ende der Schicht 10 die Elektroden 12, 13 zum Anschluss an eine elektrische Schaltung vorgesehen sind. Dieses Widerstands element kann als Festwiderstand benutzt oder, mit einem drehbaren Kontaktarm versehen, als Dreh potentiometer verwendet werden. Der Träger 11 kann aus jedem geeigneten, elektrisch nichtleitenden Material bestehen, das den beim Aufbrennen des Widerstandsmaterials auftretenden erhöhten Tem peraturen widersteht. Für diesen Zweck sind ver schiedene keramische Materialien geeignet, vor allem solche, die eine glatte, fein gefügte Oberfläche be sitzen und die gegen Feuchtigkeit oder andere Flüs sigkeiten undurchdringlich sind.
Als Beispiele von zum Formen des Trägers 11 vorzuziehenden Ma terialien seien Steatit (Markenprodukt), Fosterit, gesinterte oder geschmolzene Tonerden und Zirkon- Porzellane genannt.
Die elektrisch leitenden Elektroden 12, 13 be stehen aus der üblichen Ausführung und können her gestellt werden, indem eine der bekannten leitenden Silber- oder anderen :Metallpasten auf die Wider standsmaterialschicht aufgetragen und die Einheit gebrannt wird, wobei sich die Paste zu einer Metall schicht umwandelt, die mit der Widerstandsschicht fest verbunden ist. Danach können an die Elektroden Drähte, etwa durch Anklemmen oder Anlöten ange schlossen werden.
Anderseits können die Anschluss- d'rähte in Form von Draht oder Band in Nuten oder Öffnungen in der Basis 11 vor dem Aufbrennen der Schicht 10 eingelegt erden, so dass der Draht oder das Band in die Schicht 10 hineinragt und beim Aufbrennen mit dieser verbunden wird.
Die Schicht 10 besteht aus einer geschmolzenen Mischung eines nichtleitenden Bindematerials mit Me tall, wobei je nach Wunsch Spuren gewisser anderer Materialien zugesetzt werden können. Der Binder darf keine Feuchtigkeit absorbieren, das heisst muss starker Nässe und Schwamm- oder Pilzbildung wider stehen und soll beim Erhitzen auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des beigemischten Me- talles oder Metalle zu einer glatten, homogenen und glasigen Masse verschmelzen. Es hat sich gezeigt, dass ein Glas für diesen Zweck geeignet ist, wobei Blei- Borsilikate bevorzugt werden, z. B.
EMI0003.0003
<I>Glas <SEP> Nr.1</I>
<tb> Bleimennige <SEP> 74,1 <SEP> Bleioxyd <SEP> 0,722
<tb> Zinkoxyd <SEP> 5,4 <SEP> Zinkoxyd <SEP> 0,050
<tb> Borsäure <SEP> 15,9 <SEP> Boroxyd <SEP> 0,090
<tb> Flint <SEP> 13,4 <SEP> Kieselsäure <SEP> 0,134
<tb> <I>Glas <SEP> Nr. <SEP> 2</I>
<tb> Bleimennige <SEP> 67,3 <SEP> Bleioxyd <SEP> 0,6570
<tb> Zinkoxyd <SEP> 5,4 <SEP> Zinkoxyd <SEP> 0,0540
<tb> Borsäure <SEP> 17,7 <SEP> Boroxyd <SEP> 0,0898
<tb> Ultrox <SEP> (Mar kenprodukt <SEP> 3,8 <SEP> Kieselsäure <SEP> 0,1749
<tb> Flint <SEP> 15,1 <SEP> Zirkonoxyd <SEP> 0,0239 Das Glas kann nach irgendeinem der üblichen Verfahren hergestellt werden. In allen Fällen ist anzustreben, dass es so homogen wie möglich wird. Zum Herstellen eines homogenen Glases ist z.
B. er forderlich das gründliche Durchmischen der trockenen Rohmaterialien, das Schmelzen der Mischung in keramischen Tiegeln zu einem klaren flüssigen Glas, das Abschrecken des geschmolzenen Glases durch Eingiessen in kaltes Wasser, das Trocknen des resul tierenden zersprengten Glases und das Zerbrechen und darauffolgende Zermahlen zu einem sehr feinen Pulver, dessen Teilchen kleiner sind als die, die durch ein Sieb mit ungefähr 130 Maschen pro Zentimeter hindurchgehen.
Die in der Mischung enthaltenen Me talle (oder das Metall) reagieren nicht mit den übri gen Bestandteilen der Mischung weder bei Raum temperatur noch bei den erhöhten Temperaturen, und sie oxydieren in normaler Atmosphäre auch bei erhöhten Temperaturen nicht. Diese Bedingungen erfüllen allgemein die Edelmetalle, z. B. Gold, Silber, Palladium, Platin, Rhodium und Iridium.
Für die Zubereitung des erfindungsgemässen Wi derstandsmaterials werden vorzugsweise der Glas binder, das oder die Metalle sowie weitere Bestand teile zusammengemischt unter Zusetzen eines flüch tigen oder verdampfbaren flüssigen Trägers, wobei eine gleichförmige Mischung anzustreben ist. Das Glas und;oder das Metall kann der Mischung in fein zerteilter Form oder als grosse Teilchen zugesetzt wer den, wobei die Mischung in einer Kugelmühle oder einer ähnlichen Einrichtung zu einer fein gemahlenen Mischung vermahlen wird.
Es ist anzustreben, dass die festen Teilchen der Mischung eine Siebgrösse be sitzen, die geringer ist als die, die durch ein Sieb mit ungefähr<B>130</B> Maschen pro Zentimeter hindurchgeht. Der flüssige Träger ist für die Durchführung der Erfindung nicht kritisch, wobei als Beispiel für ge eignete flüchtige Träger Toluol, Xylol, Öl, Isopropyl- alkohol und sogar Wasser genannt seien. Es kön nen auch Lacke verwendet werden.
Die Mischung kann zur Bildung der Schicht 10 auf den Träger 11 durch irgendein geeignetes Verfahren, wie Aufstrei- chen, Aufsprühen oder im Siebdruckverfahren, auf getragen werden. Die der Mischung zugesetzte Menge flüssigen Trägers ist so zu bemessen, dass diese eine für das Auftragsverfahren geeignete Viskosität ,erhält.
Nach dem Auftragen der Schicht auf den Träger lässt man beide in einem Warmluftstrom für kurze Zeit trocknen. Danach werden der Träger und die Schicht in einem Brennofen gebrannt, der aus einem der üblichen keramischen Brennöfen bestehen kann und vorzugsweise elektrisch erzeugte Hitze verwendet, da derartige Brennöfen eine reinere Atmosphäre auf weisen.
Der Zweck des Brennens ist die Verfestigung des Glases zu einer homogenen Masse, wobei die Metall teilchen in der Glasphase gleichmässig verteilt sind, ohne dass die Metallteilchen geschmolzen und ohne dass in der Oberfläche der Schicht Blasen oder Poren erzeugt werden. Die Temperatur, bei der die Schicht und der Träger gebrannt werden, ist insofern kritisch, als bei einem Brennen bei zu niedriger Temperatur keine gleichförmige Glasmasse mit der harten glatten Oberfläche erhalten wird, während beim Brennen mit zu hoher Temperatur Blasen oder Poren er zeugt werden und die Metallteilchen sich zusammen ballen.
Die Brenntemperatur hängt von dem ver wendeten Glas und dem Brennofen ab und kann nicht immer im voraus bestimmt werden, da die Heizeigen- schaften der einzelnen Brennöfen schwanken. Der Zeit und Temperatur-Kreislauf des Brennens ist im übrigen nicht kritisch, und ein Fachmann der kerami schen Technik kann eine Anzahl geeigneter Brenn- verfahren ausprobieren.
Nachstehend wird ein geeignetes Brennverfahren beschrieben. Der Träger mit der Widerstandsschicht wird in den Brennofen gelegt und die .Temperatur auf 540 C bei einer Steigerung von ungefähr 205 C pro Stunde erhöht.
Diese Temperatur von 540 C wird für ungefähr 30 Minuten gehalten, um das Entfernen aller flüchtigen und organischen Materia lien aus der Mischung sowie eine gleichförmige Ver- tzilung der Wärme durch den Träger und die Schicht zu sichern, bevor das Glas zu schmelzen beginnt. Da nach wird die Temperatur des Brennofens pro Stunde um 95 C bis auf 810 C erhöht. Die Temperatur wird 30 Minuten lang auf 810 C gehalten, um eine gleichmässige Wärmeverteilung zu sichern, wonach der Brennofen sich auf Raumtemperatur durch nor male Abstrahlung abkühlen darf.
Dieser besondere Brennzyklus wird bei einer Glasmischung verwendet, die aus 20% Glas Nr. 1 und 80% Glas Nr.2, wie oben beschrieben, besteht. Der Brennzyklus und die Temperatur können innerhalb eines weiteren Be reiches je nach den Erfordernissen der verschiedenen Glas-Zusammensetzungen und der verschiedenen Brennöfen verändert werden.
Es hat sich gezeigt, dass das Zusetzen von Pro zentbruchteilen oder Spuren eines oder mehrerer feuerfester Metalloxyde, allgemein als Opaleszenz- verstärker bekannt, zur Glas-Metall-Mischung den Kontaktwiderstand zwischen beweglichen Kontakten und der Oberfläche der verfestigten Glas-Metall- Mischung herabsetzt.
Werden Gläsern Opaleszenz- v erstärker in Mengen von weniger als 1 % hinzugefügt, so haben diese die Eigenschaft, sich gleichmässig als kolloidale Teilchen oder Flocken zu verteilen, wenn das Glas geschmolzen und darauf abgekühlt wird, wobei eine gleichmässigere Verteilung der Metallteil chen in dem Widerstandsmaterial bewirkt wird. Als Beispiel für solche Opaleszenzverstärker seien -ge nannt: Zinnoxyd, Antimonoxyd, Zirkonerde, Molyb- dänoxyd und Chromoxyd.
Vorzugsweise werden deshalb ein oder mehrere Opaleszenzverstärker in Mengen von weniger als 1 % der Glas-Metall-Mi- schung zugesetzt, besonders dann, wenn das Wider standselement in einem Potentiometer Verwendung finden soll.
Es hat sich gezeigt, dass der Zusatz von einem Bruchteil eines Prozentes eines keramischen Fluss mittels mit niedrigem Schmelzpunkt, wie Wismut- oxyd, Molybdänoxyd oder Vanadiumoxyd, zur Glas- Metall-Mischung eine Adhäsion der Metallteilchen an den Glasteilchen bei Temperaturen bewirkt, die unterhalb des Erweichungspunktes des Glases liegen, und einer Zusammenballung der Metallteilchen ent- g <B>-</B> e genwirkt,
wenn die Brenntemperatur ansteigt. Dem- entsprechend setzt man bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens der Metall-Glas-Mi- schung vorzugsweise eine Menge von weniger als 1 % bis eine Spur eines keramischen Flussmittels mit niedrigem Schmelzpunkt zu.
Wie gesagt, hängt der Widerstand der Schicht vor allem von ihrer Zusam mensetzung ab. Vorzugsweise beträgt bei fertigen Wi derstandselementen der Anteil des Glasbinders 84-99 Gewichtsprozent und der des Metalles 1-16 Gewichts prozent. Der besonders bevorzugte Bereich, in den die meisten erfindungsgemässen Widerstandselemente fallen, liegt bei 91-98 Gewichtsprozent Glas und 2-9 Gewichtsprozent Metall.
Geeignete Mischungen sind:
EMI0004.0045
Mischung <SEP> Nr. <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5
<tb> Glas <SEP> 95,507 <SEP> 97,401 <SEP> 93,331 <SEP> 95,82 <SEP> 91,672
<tb> Gold <SEP> 2,850 <SEP> 4,981 <SEP> 1,76 <SEP> 3,000
<tb> Platin <SEP> 2,251 <SEP> 1,461
<tb> Palladium <SEP> 1,623 <SEP> 2,10 <SEP> 4,801
<tb> Rhodium <SEP> 0,027 <SEP> 0,065 <SEP> 0,042 <SEP> 0,04 <SEP> 0,066
<tb> Silber
<tb> Wismutoxyd <SEP> 0,281 <SEP> 0,182 <SEP> 0,20 <SEP> 0,331
<tb> Zinnoxyd <SEP> 0,04 <SEP> 0,066
<tb> Chromoxyd <SEP> 0,04 <SEP> 0,066
<tb> Mischung <SEP> Nr.
<SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 9 <SEP> 10
<tb> Glas <SEP> 97,164 <SEP> 92,750 <SEP> 92,918 <SEP> 91,633 <SEP> 84,578
<tb> Gold <SEP> 1,875 <SEP> 2,598 <SEP> 2,260 <SEP> 2,246 <SEP> 2,451
<tb> Platin
<tb> Palladium <SEP> 0,627 <SEP> 4,190 <SEP> 3,655 <SEP> 3,601 <SEP> 2,317
<tb> Rhodium <SEP> 0,042 <SEP> 0,058 <SEP> 0,051 <SEP> 0,050 <SEP> 0,048
<tb> Silber <SEP> 0,761 <SEP> 2,120 <SEP> 10,264
<tb> Wismutoxyd <SEP> 0,208 <SEP> 0,289 <SEP> 0,253 <SEP> 0,250 <SEP> 0,242
<tb> Zinnoxyd <SEP> 0,042 <SEP> 0,058 <SEP> 0,051 <SEP> 0,050 <SEP> 0,048
<tb> Chromoxyd <SEP> 0,042 <SEP> 0,058 <SEP> 0,051 <SEP> 0,050 <SEP> 0,048 Die Ausgestaltung der Widerstandsmaterialschicht, die auf den Träger aufgetragen wird,
hängt von dem Widerstandsmerkmal der verwendeten besonderen Mischung und von dem gewünschten Gesamtwider stand des fertigen Widerstandselementes ab. Der aus der Widerstandsschicht bestehende ringförmige Strei fen 10 in der Fig. 1 kann beispielsweise einen Durch messer von ungefähr 12,7 bis 38,1 mm haben. Die Stärke der Widerstandsschichten schwankt, wo bei ein bevorzugter Bereich zwischen 0,0127 bis 0,076 mm liegt. Bei den meisten der gegenwärtig hergestellten Widerstandselemente liegt die Stärke in der Grössenordnung von 0,0254 mm.
Da die Wi derstandsschicht im Vergleich zu den aufgespritzten und aufgedampften metallischen Filmen bei einigen Widerständen eine beträchtliche Dicke besitzt, ist die Überwachung der Dicke bei dem erfindungsgemässen Widerstand viel weniger kritisch.
Bei dem fertigen Widerstandselement sind die amorphen Metallteilchen in dem verfestigten Glas gleichmässig verteilt und bilden einen halbleitenden Pfad durch das Widerstandsmaterial.
Bei der Herstellung des erfindungsgemässen Wi derstandsmaterials ist es oft von Vorteil, das Metall (oder die Metalle) dem feingemahlenen Glasbinder in Form von löslichen Metallverbindungen, die durch Hitze zersetzt werden können, zuzusetzen. Die Me tallverbindung (oder Verbindungen) kann in einem Lösungsmittel, etwa in einem der ätherischen öle, gelöst und mit dem zerpulverten Glas zur Herstellung einer gleichmässigen Mischung vermischt oder ver- mahlen werden.
Ein weiteres Lösungsmittel wird in diesem Falle gewöhnlich nicht benötigt, da das Lö sungsmittel für die Metallverbindungen dazu dient, die Mischung fliessfähig und zum Auftragen auf den Träger geeignet zu machen. Ein wichtiger Vorteil sol cher Metallverbindungen ist darin zu sehen, dass das Metall in kolloidaler Form anwendend ist, so dass bei der Zersetzung, wenn die Basis zusammen mit der aufgebrachten Widerstandsschicht gebrannt wird, das Metall in kleinsten Teilchen, praktisch von Molekül grösse, erhalten wird und diese Teilchen in der Schicht gleichmässig verteilt sind.
Als lösliche Metallverbin dungen, wie oben beschrieben, sind Verbindungen von Metallen mit organischen Säuren, wie Metall resinate oder -abietate, vorzuziehen. Die zuweilen in dem Widerstandsmaterial der Er findung verwendeten Metalloxyde, wie Wismutoxyd, Zinnoxyd und Chromoxyd, können gleichfalls der Mischung in Form von löslichen Metallverbindungen, wie nachstehend beschrieben, zugesetzt werden. Bei der Zersetzung der Metallverbindungen werden diese Metalle in Oxyde umgewandelt. Man kann auch das Bindematerial mit dem Me tall für sich schmelzen und dann pulverisieren. So erhält man ein Ausgangsmaterial, das leicht gelagert werden kann und für die Herstellung einer gewünsch ten Anzahl von Widerstandselementen je nach Er fordernis verwendet werden kann.
Zweckmässig wird dann so verfahren, dass der Glasbinder, das Metall (oder die Metalle) sowie Metalloxyde, wenn solche verwendet werden, gemischt oder gleichzeitig mit den Edelmetallen vermahlen werden, wobei die oxydier- baren Metalle in Form von löslichen Metallverbin dungen anwesend sind. Das Mischen wird so gründ lich durchgeführt, dass jedes Glasteilchen von den Metallösungen befeuchtet ist. Diese Mischung wird nach und nach unter beständigem Umrühren auf an nähernd 370 C erhitzt, um die flüchtigen und orga nischen Materialien aus der Mischung zu entfernen, die Metallverbindungen zu zersetzen und um die oxydierbaren Metalle zu oxydieren.
Das entstandene trockene Material wird zu einem feinen Pulver zer mahlen und bei ungefähr 455 C kalziniert. Das Produkt wird zu einem feinen Pulver zermahlen, vorzugsweise mit einer Teilchengrösse, die kleiner ist als solche, die durch ein Sieb mit 13 Maschen pro Millimeter hindurchgehen. So kann ein trockenes Material erzeugt werden, das sehr kleine Glasteilchen enthält, die mit einer extrem dünnen Schicht aus Me tall und Metalloxydteilchen überzogen sind. Diese Mischung kann für unbegrenzte Zeit ohne Verände rung oder Schlechtwerden gespeichert und in kleinen Mengen zur Herstellung einer begrenzten Anzahl von Widerstandselementen verwendet werden.
Sollen Widerstandselemente unter Verwendung des nach dem vorstehenden Absatz hergestellten Ma terials erzeugt werden, so wird dieses trockene Pulver mit einem geeigneten flüssigen Träger unter Bildung einer fliessfähigen Zusammensetzung gemischt, die auf die Basis aufgetragen werden kann. Danach wird die Basis zusammen mit der aufgetragenen Schicht in derselben Weise, wie oben beschrieben, gebrannt und die gleichförmige Phase verfestigten Glases erzeugt.
Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Widerstandselementes, bei der eine Widerstandsmaterialschicht 15 auf eine recht eckige Basis 16 aufgetragen ist, wonach die Elektro den 17, 18 an den Enden der Schicht 15 hinzugefügt werden. Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders für lineare Potentiometer geeignet.
Nach der Fig. 3 dient ein Röhrchen 20 als Basis für eine Schicht 21 aus Widerstandsmaterial, wobei die an den Enden des Röhrchens 20 angebrachten zylindrischen Elektroden 22, 23 über die Enden des Röhrchens und die Schicht 21 hinausragen. Um die Elektroden 22, 23 sind die biegsamen Anschluss- drähte 24, 25 herumgewunden und an die Elek troden angelötet.
Die Fig. 4 zeigt einen knopfähnlichen Festwider stand mit einer auf eine Basis 29 aufgebrannten Schicht Widerstandsmaterial 28, wobei die Elektroden 30, 31 an diametral gegenüberliegenden Stellen der Schicht 28 aufgebrannt und die biegsamen Anschluss- drähte 32, 33 an die Elektroden 30 bzw. 31 an gelötet sind. Die Materialien, aus denen die Wider stände der Fig. 2, 3 und 4 bestehen, und die Her stellungsverfahren sind die gleichen, wie bei der Fig. 1 beschrieben, und die verschiedenen Widerstände un terscheiden sich nur äusserlich.
<I>Beispiel</I> Man vermischt
EMI0005.0042
<B>85,25%</B> <SEP> Glas,
<tb> 7,5 <SEP> % <SEP> feines <SEP> leitfähiges <SEP> Silber,
<tb> 5,1 <SEP> % <SEP> Gold <SEP> in <SEP> Form <SEP> einer <SEP> 12%igen <SEP> Resinat lösung,
<tb> 2,1 <SEP> <B>%</B> <SEP> Palladium <SEP> in <SEP> Form <SEP> einer <SEP> 9%igen <SEP> Resinat lösung,
<tb> <B><I>0,05%</I></B> <SEP> Rhodium <SEP> in <SEP> Form <SEP> einer <SEP> 5%igen <SEP> Resinat lösung. Die obigen Bestandteile werden in einem Mörser pulverisiert und gemischt, und anschliessend wird das Gemisch bei einer Temperatur von l40 C getrock net, um flüchtige Substanzen zu entfernen; dann wird die Temperatur des Ofens auf 260 C erhöht, um die verbleibenden kohlenstoffhaltigen Materialien zu zer setzen.
Das entstehende Gemisch wird dann zu einem genügend feinen Pulver zerkleinert, dass es ein Sieb mit Öffnungen von 0,15 mm passiert, und das Pulver etwa 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 500 C kalziniert, wonach es zu einem Pulver ge mahlen wird, das ein Sieb mit öffnungen von 0,06 mm passiert. Zu diesem Gemisch wird ein orga nisches Seidensiebmedium, beispielsweise 7% Her- culese EHRC (Markenprodukt), zugesetzt.
Etwa 1 Gewichtsteil Siebmedium sollte für 4 Gewichtsteile Pulver verwendet werden. Dann wird das Gemisch durch ein Seidensieb auf eine hitzebeständige Basis aufgetragen und danach während 30 Minuten bei an nähernd 550 C gebrannt, um alle organischen Ma terialien zu eliminieren, wonach die Temperatur auf etwa 800 C erhöht und etwa 30 Minuten auf dieser Höhe gehalten wird. Die Basis mit den darauf abge lagerten Widerstandsschichten kann in dem Ofen, in dem das Erhitzen stattgefunden hat, abkühlen ge lassen werden. Bei einer Schichtdicke von 0,025 mm, wie sie durch richtiges Handhaben des Seidensiebes erzielt werden kann, wurde der Widerstand zu 14 Ohm !quadratische Fläche gefunden, und der Temperaturkoeffizient wurde zu +540 Teile pro Million pro Grad C bestimmt.