DE1035738B

DE1035738B - Verfahren zur Herstellung von Hochohmwiderstaenden

Info

Publication number: DE1035738B
Application number: DES28681A
Authority: DE
Inventors: Hartwig Lohse
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-05-24
Filing date: 1952-05-24
Publication date: 1958-08-07

Description

Verfahren zur Herstellung von Hochohmwiderständen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hochohmwiderständen durch Niederschlagung leitender Schichten aus thermisch zersetzbaren gasförmigen Verbindungen.
In der Elektrotechnik, insbesondere der Nachrichtentechnik, werden unter anderem auch sogenannte Hochohmwiderstände in sehr großen Stückzahlen benötigt. Um einerseits die sehr großen Stückzahlen fabrikationstechnisch einfach herstellen zu können und andererseits für höchste Qualität dieser Widerstände zu sorgen, haben sich im Laufe der Jahre viele Verfahren entwickelt, die meist in Abhängigkeit von dem Widerstandswert und der gewünschten Belastungsfähigkeit Anwendung finden. Besonders verbreitet, weil die erzielten Qualitäten sehr hoch liegen, ist das Verfahren des thermischen Zersetzens von Kohlenwasserstoffen, wobei sieh eine sogenannte Hartkohle auf einem als Träger der Widerstandsschicht dienenden Isolierstoffstäbchen niederschlägt.
Bei dem skizzierten Verfahren ist man durchaus in der Lage, durch Regelung der Abscheidungsgeschwindigkeit ganz bestimmte Rohwerte zu erhalten. die bei der nachfolgenden weiteren Bearbeitung des Widerstandes zu den gewünschten Sollwerten führen. Werden nun Widerstände mit besonders hohem Widerstandswert gefordert, dann ist auch die Herstellung derartiger Widerstandswerte durchaus möglich, indem man nur sehr dünne Kohlenstoffüberzüge erzeugt. Jedoch entstehen in diesem Gebiete gewisse Schwierigkeiten dadurch, daß die Schichten infolge ihrer geringen Stärke mechanisch leicht verletzlich sind und daß weiterhin die Belastungsfähigkeit abnimmt und schließlich auch der gewünschte Sollwert nicht mehr so genau gesteuert werden kann wie bei dicken Schichten, weil der Zusammenhang zwischen den einzelnen niedergeschlagenen Kohlenstoffteilchen teilweise bereits recht locker wird. Schließlich sind derart dünne Schichten besonders empfindlich gegen Feuchtigkeit, die hier zu besonders großer Instabilität des Widerstandswertes führt.
Für die Herstellung extrem hoher Widerstandswerte hat man unter Beibehaltung des gleichen Erzeugungsverfahrens auch schon vorgeschlagen, an Stelle kohlenstoffhaltiger Gase siliziumhaltiges Gas zu verwenden und den Niederschlag von Silizium als Widerstandsschicht zu benutzen. Hiermit werden aber nur Bereiche extrem hoher Widerstandswerte erfaßt. Außerdem sind diesen Widerständen die hervorragenden sonstigen Eigenschaften einer Hartkohleschicht nicht eigen.
Will man daher zur Erzielung hoher Widerstandswerte trotzdem Kohlenstoffschichten ohne die vorerwähnten Nachteile verwenden, dann empfiehlt es sich zunächst, entsprechend verändert übertragen, ein Verfahren anzuwenden, das in der deutschen Patentschrift 366 626 beschrieben steht. Danach wird der Leiterwerkstoff fein unterteilt mit einem entsprechend verteiltem Nichtleiterwerkstoff vermischt, d. h., der gut leitende Werkstoff wird durch den Nichtleiter verdünnt, so daß trotz der erzielten hohen Widerstandswerte sich noch gut zusammenhängende Schichten ergeben.
Da es sich bei den hauptsächlich interessierenden Schichten um durch thermische Zersetzung niedergeschlagene Hartkohleschichten handelt, die in der bekannten Art nicht verdünnt werden können, und um gleichzeitig die erwähnte hohe Feuchtigkeitsempfindlichkeit der hochohmigen Schichten gering zu halten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, gleichzeitig mit Kohlenstoff od. dgl. Silizium in an sich bekannter Weise aus einer Siliziumverbindung, beispielsweise aus Siliziumwasserstoff, Siliziumtetrasilan oder Siliziumtetrachlorid, niederzuschlagen und nach Erreichen des gewünschten Widerstandswertes das Niederschlagen des Kohlenstoffes od. dgl. einzustellen, jedoch den Niederschlagsprozeß des Siliziums zur Erzielung einer Schutzschicht weiter fortzuführen. Hierdurch entsteht auf der Oberfläche des Widerstandsträgerkörpers ein ineinander verwobenes Netzwerk einerseits aus leitenden Bestandteilen, beispielsweise Kohlenstoff, und andererseits aus Siliziumteilchen. Das Silizium wirkt gleichsam als Verdünnungsmittel für die leitenden Bestandteile, wodurch sich besonders hochohmige Widerstände herstellen lassen. Weiterhin aber wird die Haftfähigkeit beider Systeme infolge der größeren Teilchenmenge, die auf der Oberfläche des Trägerkörpers verankert wird, ganz wesentlich vergrößert, und schließlich ist die gesamte Schichtstärke der aufgebrachten Schicht erheblich größer, so daß sie auch weiterhin in Rücksicht auf den verhältnismäßig harten Stoff Silizium mechanisch äußerst widerstandsfähig und gleichzeitig feuchtigkeitsunempfindlich wird, insbesondere wenn die Oberfläche der Siliziumdeckschicht durch nachträgliche Oxydation in Siliziumoxyd übergeführt wird, wodurch ein bereits bekannter Vorschlag, nämlich aufgeschmolzene Kieselsäure als Schutzschicht für Widerstände zu benutzen, praktisch realisiert ist. Auch ist mit einer hohen Belastungsfähigkeit derartiger Mischschichten zu rechnen.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich nicht wesentlich von dem bisher geübten Verfahren. Durch Regelung der Abscheidungsmenge des leitenden Bestandteiles ist, grundsätzlich gesehen, der erzielte Sollwiderstandswert regelbar. Durch mehr oder weniger große Einbettung von Siliziumteilchen ist aber ebenfalls Einfluß auf diesen Widerstandswert zu gewinnen, so daß beide Stoffe mit entsprechender Geschwindigkeit und entsprechender Menge niedergeschlagen werden müssen, um zum gewünschten Rohwert zu gelangen.
Ein besonders zweckmäßiger Verfahrensschritt ist hierbei, die Niederschlagung des leitenden Bestandteiles abzubrechen, wenn erfahrungsgemäß der gewünschte Rohwert erzielt ist, jedoch die Niederschlagung des Siliziums weiter fortzusetzen, um damit auf dem erzeugten Widerstandselement eine nur aus Silizium bestehende Deckschicht anzubringen, die gleichzeitig einen ausgezeichneten mechanischen, elektrisch isolierenden und chemischen Schutz gewährleistet. Hierbei kann man auch gegebenenfalls durch ein besonderes, an anderer Stelle beschriebenes Verfahren die Deckschicht oxydieren. Der geringe Mehraufwand, der bei der Erzeugung der Widerstandsschicht durch Steuerung zweier Niederschlagsverfahren getrieben werden muß, wird dadurch weitgehend wettgemacht, da der Arbeitsschritt der Anbringung einer Schutzschicht entfallen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Hochohinwiderständen durch Niederschlagung leitender Schichten aus thermisch zersetzbaren gasförmigen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit Kohlenstoff od. dgl. Silizium in an sich bekannter Weise aus einer Siliziumverbindung. beispielsweise aus Siliziumwasserstoff, Siliziumtetrasilan oder Siliziumtetrachlorid, niedergeschlagen wird und daß nach Erreichen des gewünschten Widerstandswertes das Niederschlagen des Kohlenstoffes od. dgl. eingestellt, jedoch der Niederschlagsprozeß des Siliziums zur Erzielung einer Schutzschicht weiter fortgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Regelung der Niederschlagsmenge der beiden Komponenten, insbesondere durch Regelung der Abscheidungsgeschwindigkeit, der Ausgangswert des Hochohmwiderstandes geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Deckschicht oxydiert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 171309, 366 626, 407111.