DE1490548C2 - Verfahren zur Herstellung von Wider Standselementen fur elektrische Prazisions widerstände - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Widerstandselementen für elektrische Präzisionswiderstände, die aus einem dünnen biegsamen Widerstandsmaterial bestehen, das jeweils auf einen steifen, zumindest an seiner Oberfläche isolierenden Träger aufgeklebt ist, dessen Werkstoff seine Abmessungen im Laufe der Zeit oder unter dem Einfluß der Feuchtigkeit nicht verändert. Derartige Präzisionswiderstände werden im Meßgerätebau und auch in der Nachrichtentechnik viel verwendet.

Gegenwärtig weisen Drahtwiderstände die höchste Stabilität auf. Sie wird durch komplizierte, zeitraubende und kostspielige Bearbeitung des Drahtes und der daraus hergestellten Widerstände erreicht. Nach dem Ziehen wird der Draht angelassen, um die inneren Spannungen zu beseitigen, welche die Hauptursache der Instabilität bei elektrischen Drahtwiderständen sind. Es findet dabei jedoch eine Oxydation des Drahtes statt und einige Komponenten der Legierung, aus welcher der Draht besteht, verdampfen. Infolge Veränderungen der Zusammensetzung der Drahtoberflächenschicht tritt auch eine Verschlechterung des Temperaturganges des Widerstandes des Drahtes auf.

Das Anlassen bedingt ferner eine Veränderung der Zusammensetzung der Drahtoberflächenschicht und ruft den nachfolgenden spontanen'Vorgang eines Zusammensetzungsausgleiches (d. h. einer Homogenisierung) durch Diffusion hervor. Dieser Vorgang wird von unerwünschten Veränderungen des elektrischen Widerstandes im Laufe der Zeit begleitet, die seine Stabilität herabsetzen.

Bei der weiteren Behandlung des Drahtes ist wiederholt ein Auftreten von inneren mechanischen Spannungen möglich.

Das nachfolgende Anlassen eines mit einer Isolierschicht überzogenen Drahtes ist aber unzulässig, da die Isolation hohen Temperaturen in der Regel nicht zu widerstehen vermag.

Die fertigen Widerstände werden in zwei Etappen stabilisiert: Erst durch eine künstliche Alterung mittels einer thermischen Behandlung bei einer bestimmten Temperatur (die unter der Anlaßtemperatur des Metalles liegt) und dann durch eine natürliche Alterung mittels einer langdauernden Lagerung (bis zu einigen Monaten oder Jahren).

Dieselben Gründe erschweren aber in noch höherem Maße die Herstellung von Präzisionswiderständen aus dünnen Metallblechen oder Folien. Beim Aufbringen einer Folie auf einen steifen Träger treten naturgemäß bedeutende mechanische Beanspruchungen und innere Spannungen auf, die, wie erwähnt, Widerstandsänderungen verursachen. Es ist zwar bekannt, daß der durch Kaltbearbeitung hervorgerufene Widerstandsanstieg bei Metallen durch Erwärmung auf höhere Temperaturen, insbesondere die Rekristallisationstemperatur, zum Teil wieder zurückgeht, und daß auch der Temperaturkoeffizient durch besondere Wärmebehandlung klein gemacht werden kann; die durch die geringe Dicke einer Metallfolie bei einer derartigen Wärmebehandlung auftretenden Probleme sind bisher jedoch nicht befriedigend gelöst worden.

Die Herstellung stabiler Widerstände nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch Aufkleben elektrischer Widerstandsstreifen auf keramische Plätt-'■(·(· ■■ ist nkn ohne lanßdauernde Stabilisierung des Widerstandsmaterials und der fertigen Widerstände nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das die bei der Herstellung von Präzisionswiderständen zur Beseitigung innerer mechanischer Spannungen bisher erforderlichen, zum Teil langdauernden Stabilisierungsmaßnahmen vermeidet und eine einfachere und schnellere Herstellung derartiger Widerstände erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das als Widerstandsmaterial verwendete Metallblech vor dem Aufkleben auf den Träger, der einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der dem des Blechwerkstoffes nahekommt, in einer Preßform auf Temperaturen erwärmt wird, die zur Verkleinerung oder völligen Beseitigung der inneren mechanischen Spannungen im Blechmaterial erforderlich sind, wobei die Gesenke der Preßform an dem

so mit dem Metallblech in Berührung kommenden Arbeitsblechen eine Form aufweisen, die der Form des Trägers entspricht, und daß das Metallblech erst nach · seiner Abkühlung in der Preßform auf den Träger aufgeklebt wird.

Vorteilhaft werden mehrere Metallbleche zu einem Paket zusammengefügt in die Preßform eingelegt.

Die Metaljbleche werden vorzugsweise bis auf die Rekristallisationstemperatur ihres Werkstoffs erwärmt.

Für den steifen Träger wird vorteilhaft Metall mit einer Isolierstoffzwischenlage — z. B. dünnem Glasstoff oder Glasnetz — oder Isolierstoff — z. B. Glas, Keramik oder Kunststoff — verwendet. • Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert: Das dünne zur Herstellung des elektrischen Widerstandes bestimmte Metallblech wird in einer Preßform zwischen Gesenken gepreßt, deren Oberfläche der Form der Oberfläche des Trägers gleicht, auf welche nachfolgend das Blech geklebt wird. Das in der Preßform zusammengepreßte Blech wird bis auf eine Temperatur erwärmt, die zur Verkleinerung oder völligen Beseitigung der inneren mechanischen Spannungen im Blechmaterial erforderlich ist. Nach dem Abkühlen des Bleches in der Preßform wird es auf den steifen Träger geklebt.

Um der Entstehung von inneren mechanischen Spannungen im Blechmaterial während des Aufklebens vorzubeugen, wird zum Andrücken des Bleches ein steifes Hilfsstück verwendet, dessen mit dem Blech in Berührung kommende Oberfläche der Form des Bleches entspricht.

Es können auch mehrere Bleche zusammengelegt zu einem Paket in die Preßform eingelegt werden, um dadurch einen besseren Schutz der Blechoberfläche gegen unerwünschte Veränderungen während der Erwärmung zu erreichen. Durch dichtes Zusammenpressen mehrerer Bleche wird zumindest eine Oxydation aller innen liegender Bleche beim Erwärmen in einem sauerstoffhaltigen Medium oder eine Verdampfung flüchtiger Blechniaterialbestandteile, beispielsweise des Mangans, beim Erwärmen im Vakuum verhindert.

Eine besonders hohe Widerstandsstabilität wird erreicht, wenn die Bleche in der Preßform bis zu der

Temperatur erwärmt werden, bei der eine Rekristallisation ihres Werkstoffs stattfindet.

Der steife Träger, auf den das Blech nach dem Pressen aufgeklebt wird, ist aus einem Material her-

zustellen, das seine Abmessungen im Laufe der Zeit oder unter dem Einfluß von Feuchtigkeit nicht verändert und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der dem des Blechmaterials nahekommt. Dabei können sowohl Metalle als auch elektrische Iso- lierstoffe, z. B. Glas, Keramik oder Kunststoff, Verwendung finden.

Die besten Ergebnisse haben sich bei der Herstellung, des steifea,Trägers aus Metall derselben Zu-. sammensetzung wie das Blech selbst ergeben. In sol- ίο chen Fällen wird das Blech auf den Träger aufgeklebt, indem eine elektrische Isolierstoffschicht, beispielsweise aus dünnem Glasstoff oder Glasnetz, dazwischen gelegt wird. Wenn dagegen ein Träger aus . elektrischem Isoliermaterial verwendet wird, kann natürlich ohne Isolierzwischenlage geklebt werden.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht es, elektrische Präzisionswiderstände herzustellen, die aus einem auf einen steifen Träger aufgeklebten Metallblech bestehen, das frei von inneren mechanischen Spannungen und · homogen in seiner Zusammensetzung ist und für lange Zeit eine hohe Stabilität aufweist.

Es können elektrische Präzisionswiderstände, beispielsweise mit einer Genauigkeit von 0,001% vom Widerstandsnennwert und darüber hergestellt werden, ohne daß dafür eine künstliche Alterung oder langdauernde Lagerung der fertigen Widerstände vorgenommen werden müßte.

Bei der Herstellung elektrischer Widerstände aus derartigen Widerstandselementen sind nur solche Arbeitsgänge auszuschließen, die eine Verformungshärtung des Blechmaterials hervorrufen. Beispielsweise können die Widerstandselemente chemisch, elektrochemisch oder elektroerosiv behandelt werden.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht es, die Herstellung von Widerständen hoher Genauigkeit (und beliebiger Form) zu vereinfachen und wesentlich zu beschleunigen, und bietet neue umfassende Möglichkeiten bei der Verwendung gedruckter Schaltungen auf dem Gebiet des elektrischen Präzisionsgerätebaues.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Widerstandselementen für elektrische Präzisionswiderstände, die aus einem dünnen biegsamen Widerstandsmaterial bestehen, das jeweils auf einen steifen, zumindest an seiner Oberfläche isolierenden Träger aufgeklebt ist, dessen Werkstoff seine Abmessungen im Laufe der Zeit oder unter dem Einfluß der Feuchtigkeit nicht verändert, dadurch gekennzeichnet, daß das als Widerstandsmaterial verwendete Metallblech vor dem Aufkleben auf den Träger, der einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der dem des Blechwerkstoffes nahekommt, in einer Preßform auf Temperaturen erwärmt wird, die zur Verkleinerung oder völligen Beseitigung der inneren mechanischen Spannungen im Blechmaterial erforderlich sind, wobei die Gesenke der Preßform an dem mit dem Metallblech in Berührung kommenden Arbeitsblechen eine Form aufweisen, die der Form des Trägers entspricht, und daß das Metallblech erst nach seiner Abkühlung in der Preßform auf · den Träger aufgeklebt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Metallbleche in einem Paket zusammengefügt in die Preßform eingelegt werden.

3: Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbleche bis auf die Rekristallisationstemperatur ihres Werkstoffs erwärmt werden.

4. Verfahren nach'einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den steifen Träger Metall mit einer Isolierstoffzwischenlage, z.B. dünnem Glasstoff oder Glas-. netz, verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den steifen Träger Isolierstoff, beispielsweise Glas, Keramik oder Kunststoff, verwendet wird.