DE1154186B

DE1154186B - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Metallschichtwiderstaenden

Info

Publication number: DE1154186B
Application number: DEV18973A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Curt Biebach; Curt Bresslein; Dr-Ing Herbert Henniger; Rudolf Pamin; Dipl-Mineraloge Erhar Schippel
Original assignee: WERK fur BAUELEMENTE DER NACH
Current assignee: WERK fur BAUELEMENTE DER NACH
Priority date: 1960-07-11
Filing date: 1960-07-11
Publication date: 1963-09-12

Description

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Metallschichtwiderständen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Schichtwiderständen durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäuben von Metallen, geeigneten Metallegierungen oder Metallverbindungen auf Trägerkörper, z. B. aus Glas, Keramik, Glimmer, Quarz oder Plasten.
Metallschichtwiderstände bestehen bekanntlich aus einem Trägerkörper mit einer auf dessen Oberfläche aufgebrachten dünnen Schicht eines geeigneten Metalls oder einer Metallegierung. Zum Aufbringen dieser dünnen metallischen Widerstandsschicht bedient man sich zwar auch chemischer oder fotochemischer Verfahren oder des Einbrennens einer Metallsuspension; die Praxis hat aber gezeigt, daß besonders geeignete Widerstandsschichten durch die Methode der Bedampfung im Hochvakuum oder die der Kathodenzerstäubung unter Beigabe eines Inertgases erzielt werden, wobei aus technologischen Gründen der ersteren der Vorzug zu geben ist. In beiden Fällen ist die Forderung nach einer gleichmäßigen Schichtstärke nur erfüllbar, wenn jede Stelle der Oberfläche des Trägerkörpers den gleichen Bedampfungs- bzw. Zerstäubungsverhältnissen ausgesetzt wird. Man geht daher bei der Beschichtung größerer Stückzahlen so vor, daß man die als Röhrchen ausgebildeten Trägerkörper auf kreisförmig um die Bedampfungs- oder Zerstäubungsquelle angeordneten Spindeln aufreiht und diese Spindeln z. B. mittels eines Planetengetriebes sowohl um ihre eigene Achse als auch um die Bedampfungs- oder Zerstäubungsquelle sich drehen läßt.
Diese Herstellungsverfahren und -einrichtungen sind mit einer ganzen Reihe von Unzulänglichkeiten verbunden.
Schichtwiderstände treten in elektrischen Geräten regelmäßig in großer Anzahl auf. Man strebt daher zu ihrer Herstellung Verfahren an, welche eine Massenfertigung zulassen. Während für andere Schichtwiderstände, insbesondere Kohleschichtwiderstände, Verfahren entwickelt wurden, welche dieser Forderung weitgehend genügen, ist der Metallisierungsvorgang für Metallschichtwiderstände aus den aufgezeigten Gründen auf relativ kleine in dem Metallisierungsruum unterbringbare Chargen mit hchen Beschickungszeiten beschränkt.
Ferner sind weitere Verfahren und Einrichtungen bekannt. die es gestatten, auch volle Trägerkörper mit einer MetalischichG zu versehen, wobei das Prinzip eines geordneten Durchlaufens der in einem Vorratsbehälter befindlichen Charge durch den Metallisiprungsraum angewendet wird. Solche Einrichtungen sind verhältnismäßig kompliziert im Aufbau, und das Verfahren selbst gewährleistet keine zeitlich einheitlichen Bedampfungsbedingungen für die durchlaufende gesamte Charge.
Die bekannten Beschichtungsverfahren führen auch zu empfindlichen qualitativen Mängeln der Widerstände, die aus folgender überlegung hervorgehen.
Die praktisch zur Verwendung kommenden zylindrischen Trägerkörper haben mikroskopisch gesehen eine sehr vielgestaltige Oberfläche, so daß die Oberflächenelemente des Körpers sehr verschiedene Winkel mit der Verbindungslinie zur quasi optisch abstrahlenden Dampfquelle bilden. Die Folge ist eine stark schwankende Beschichtungsstärke der wahren Oberfläche des Körpers. Damit ergeben sich bei solchen Widerständen aber Quellen für Unstabilität des Widerstandswertes. Die Folge sind partielle Unterschreitungen der zulässigen Schichtstärke, verbunden mit partieller Überlastung, erhöhten Widerstandsänderungen und Eigengeräuschen.
Auch schlecht haftende Metallanteile führen zu Veränderungen der Stabilität des Verhaltens des Widerstandes. Diesen Mantel versucht man zwar durch zusätzliches Erhitzen der zu beschichtenden Körper zu beheben; jedoch gelingt dieses nur unvollständig, so daß mit einem gewissen Abrieb der Schicht bei der Weiterbearbeitung des Widerstandes zu rechnen ist.
Besonders entscheidend dafür, daß Metallschichtwiderstände trotz ihrer dennoch besseren elektrischen Eigenschaften nicht in gleichem Maße Einsatz finden können wie z. B. Kohleschichtwiderstände, sind ihre gegenüber letzteren größeren Baumaße, welche durch die derzeitige Röhrchenform der Trägerkörper bedingt sind und dem Bestreben nach Miniaturisierung derartiger Bauelemente entgegenstehen. Die Röhrchenform erschwert das Anschweißen axialer Anschlußdrähte an die Widerstandskappen und macht die Herstellung kappenloser Metallschichtwiderstände mit axialen Anschlüssen zu einem Problem.
Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Verfahren, welches die Beschichtung von Trägerkörpern beliebiger geometrischer Gestalt mit einer gleichmäßigen und abriebfesten metallischen Widerstandsschicht gewährleistet, sowie nach einer Einrichtung, welche bei relativ geringer Beschickungszeit eine große Anzahl von Trägerkörpern dem Bedampfungs-bzw. Zerstäubungsvorgang aussetzt, und zwar so, daß die gesamte Oberfläche der Trägerkörper, also auch deren Stirnflächen, mit der Metallschicht überzogen ist, und letzten Endes nach einem Metallschichtwiderstand als Vollkörper mit geringen Baumaßen und der Möglichkeit des kappenlosen axialen Anschlusses.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die gesamte Charge der zu beschichtenden, beliebig gestalteten Trägerkörper als Schüttgut in einem beliebig gestalteten, rotierenden Metallisierungsraum befindet und während der gesamten Beschichtungszeit zur gleichmäßigen statistischen Exposition aller Oberflächenteile der Körper gegenüber der Bedampfungs- oder Zerstäubungsquelle fortlaufend umgelagert wird, wobei alle statistischen Schwankungen der abdampfenden oder abstäubenden Quelle sich in gleicher Weise der gesamten Charge mitteilen.
Das Verfahren gestattet eine intensive Vorheizung der eingebrachten und der Umwälzung unterworfenen Trägerkörper vorzüglich mittels der Bedampfungs-oder Zerstäubungsquelle selbst, so daß sich eine fest haftende Schicht ausbilden kann. Die Abriebfestigkeit der Schicht wird noch dadurch verbessert, daß durch die gegenseitige Reibung der Körper nicht fest haftende Metallteile abgestoßen werden.
Nach dem Verfahren hergestellte Widerstände haben sehr gleichmäßige Eigenschaften. Durch die Umwälzung der Körper unterliegt - statistisch gesehen - jedes Flächenelement den gleichen Bedampfungsbedingungen. Ferner weist der Widerstandswert der erzeugten Schicht bei allen Trägerkörpern einer Charge eine nur geringe Streuung auf als Beweis für das Vorliegen gleichmäßiger Beschichtungsbedingungen.
Bei der Anwendung des neuen Verfahrens besteht kein Anlaß mehr, hohle Trägerkörper zu verwenden. Es können die gleichen oder ähnliche volle und vor allem kleine Trägerkörper benutzt werden, wie sie für andere Schichtwiderstände üblich sind. Da auch die Stirnflächen und eventuell in diesen vorgesehene Sacklöcher ebenfalls beschichtet sind, lassen sich die üblichen Verfahren zur Befestigung und Kontaktierung axialer Anschlüsse auf derartige Metallschichtwiderstände übertragen.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine rotierende Trommel, innerhalb welcher die Bedampfungs- oder Zerstäubungsquelle - es können auch deren mehrere sein - unabhängig von der Drehbewegung untergebracht ist. Letztere können auch außerhalb der Trommel angeordnet sein, wobei es natürlich notwendig ist, die Wandung der Trommel gitter- oder siebartig auszugestalten. Die Trommel selbst kann jede beliebige Gestalt haben. Sie kann einen kreisförmigen oder jeden von der Kreisform abweichenden Querschnitt haben und zentrisch oder exzentrisch gelagert sein. Sie kann auch die Form einer Kugel haben und vorzugsweise kardanisch so aufgehängt sein, daß sie eine taumelnde Drehbewegung ausführt. Stege od. dgl. an der Innenwand der Trommel vermögen die Umwälzung der zu metallisierenden Körper zu unterstützen.
Mit dieser Einrichtung kann auch innerhalb derselben Beschickung ein Ionenbeschuß der unbeschichteten oder eine Temperung der beschichteten Trägerkörper mittels der Dampfquelle selbst vorgenommen werden. Sie eignet sich auch für eine anschließende Aufbringung einer isolierenden Schutzschicht durch Bedampfung, z. B. mit Silizium-Monoxyd oder Quarz.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Schichtwiderständen durch Aufdampfen im Vakuum oder Kathodenzerstäubung unter Beigabe eines Inertgases von Metallen, Metallegierungen oder Metallverbindungen auf Trägerkörper, z. B. aus Glas, Keramik, Glimmer, Quarz und Plasten, dadurch gekennzeichnet, daß sich die gesamte Charge -der zu beschichtenden, beliebig gestalteten Trägerkörper als Schüttgut in einem beliebig gestalteten rotierenden Metallisierungsraum befindet und während der gesamten Beschichtungszeit zur gleichmäßigen statistischen Exposition aller Oberflächenteile der Körper gegenüber der Bedampfungs- oder Zerstäubungsquelle fortlaufend umgelagert wird, wobei alle statistischen Schwankungen der abdampfenden oder abstäubenden Quelle sich in gleicher Weise der gesamten Charge mitteilen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Charge im Metallisierungsraum vorzüglich mittels der Bedampfungs- oder Zerstäubungsquelle selbst auf eine bestimmte Temperatur vorgeheizt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Charge im Metallisierungsraum einem Ionenbeschuß ausgesetzt wird, wobei vorzugsweise die Bedampfungsquelle selbst als Abglimmelektrode verwendet wird.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen beliebig gestalteten rotierenden Behälter, der im Inneren die Bedampfungs- bzw. Zerstäubungsquelle enthält und die zu beschichtende Charge als Schüttgut aufnimmt, welche während der Beschichtung fortlaufend durch die Eigenbewegung des Behälters umgelagert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 702 524.