DE1596851C3 - Elektrischer Widerstand aus einem keramischen Grundkörper und einer glasigen Widerstandsschicht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Widerstand gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Widerstand ist aus der US-PS 30 52 573 bekannt.

Bisher wurden in großem Umfang als leitendes fein-disperses Material in glasigen Widerstandsschichten elektrischer Widerstände Edelmetalle angewandt. Aus der US-PS 26 95 275 ist ein Leitlack auf der Basis von Silber mit hoher elektrischer Leitfähigkeit zur Herstellung metallisierter Überzüge auf Keramikkörpern bekannt. Dazu wird ein wäßriges Anstrichmittel mit guter elektrischer Leitfähigkeit vor dem Trocknen auf die Unterlage aufgebracht und durch einen Brennvorgang zu einer Metallschicht aus Silber reduziert. Als Bindemittel dient Polyvinylchlorid. Aus der US-PS 30 52 573 ist ein elektrischer Widerstand aus einem keramischen Grundkörper und darauf einer Widerstandsschicht bekannt. Diese Widerstandsschicht besteht aus einer Glasmatrix mit Palladiumoxid als feirt-dispefses leitendes Material. Neben Palladiumoxid und gegebenenfalls Rheniumoxid können auch noch weitere Edelmetallpulver enthalten sein, wie z. B. Platin, das einen hohen Schmelzpunkt besitzt.

Aufgabe der Erfindung ist nun die Herstellung eines elektrischen Widerstands, der nicht so kostspielig ist als die oben mit Hilfe von Edelmetallen in Glasgrundmassen hergestellten Widerstände, die sich durch einen großen Bereich ihres spezifischen Widerstandes bei kleinem Temperaturkoeffizient auszeichnen.

Diese Aufgabe wird bei einem Widerstand der genannten Art erfindungsgemäß durch die Maßnahmen nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Das Verhältnis der Nitride zu

ίο den Metallen kann 0,5 : 1 bis 5 : 1 betragen. Bevorzugt liegt in dem Gemisch das Nitrid des Metalls, welches in metallischer Form enthalten ist, vor.

Für die Herstellung der Widerstände wird eine Glasfritte mit einem Schmelzpunkt unter dem der Bestandteile des leitenden Materials verwendet, ins_: besondere in Form von Borosilicat-Glas und Erdalkali-Borosilicat-Fritten, enthaltend Wismut, Cadmium, Barium oder Calcium. In üblicher Weise werden Glasfritte, Metall und Metallnitrid auf im wesentlichen gleiche Feinheit gemahlen, insbesondere auf eine mittlere Größe von <2 μπι. Das Mahlen kann zweckmäßigerweise naß erfolgen mit Wasser als Mahlhilfsmittel oder einem organischen Medium wie »Butylcarbitolacetat« (Diäthylenglykolmonobutylätheracetat), gegebenenfalls mit zusätzlich Toluol. Die Masse mit entsprechender Viskosität wird dann auf den Keramikkörper aufgetragen. Dieser kann in üblicher Weise aus Glas, Porzellan, Steatit, Bariumtitanat, Tonerde oder dergleichen bestehen. Es wird dann in einem Ofen die Glasfritte eingeschmolzen, vorzugsweise in inerter Atmosphäre wie Argon, Helium oder Stickstoff, oder in reduzierender Atmosphäre wie Wasserstoff, gegebenenfalls mit zusätzlich Stickstoff. Die Stabilität des elektrischen Widerstands steigt mit steigender Brenntemperatur. Die Brenntemperatur ist zwar in erster Linie abhängig von der Glasfritte, jedoch kann man durch verschiedene Zusätze wie Ton die Brenntemperatur etwas hinaufsetzen, ohne die elektrischen Eigenschaften des Widerstandes nachteilig zu beeinflussen.

In der Tabelle I ist die Zusammensetzung de" Widerstandsschicht für verschiedene erfindungsgemäße elektrische Widerstände angegeben. Bei diesen Beispielen war das Nitrid Tantalnitrid und die Glasfritte ein Barium-Calcium-Borosilicatglas. Die Herstellung erfolgte in der Weise, daß Glasfritte, Metall, Metallnitrid und Ton in Gegenwart von Butylcarbitolacetat in einer Kugelmühle gemahlen, auf einen zylindrischen Keramikkörper aufgetragen und in Stickstoffatmosphäre etwa 30 min bei 970° C gebrannt Wurden. Die Eigenschaften der Widerstände sind in der Tabelle Il zusammengefaßt:

Tabelle I

(Volumen-%)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Glasfritte	63,6	65,7	71,6	71,6	74,9	73,0	70,8	57,5	69,5	64,3
Ton	12,5	12,1	11,0	11,0	10,3	10,6	11,2	13,7	10,2	12,6
TaN	16,0	18,4	12,3	14,0	9,9	11,0	12,1	19,3	10,4	16,2
Ta	7,9	3,8	5,1	3,4	4,9	5,4	5,9	9,5
Nb									9,9
W										6.9

Tabelle II Tabelle III

Relat. Widerstandswert Temperaturkoeffizient des Widerstands Ω/Π %/grd

+25 bis 105⁰C -55 bis +25⁰C

1	100	+0,0053	+0,0072
2	1600	-0,0101	-0,0124
3	2 000	-0,0077	-0,0063
4	30 000	-0,0422	-0,0449
5	3 500	-0,0115	-0,0102
6	1250	-0,0054	±0,0034
7	312	±0,0016	±0,0024
8	31	+0,0122	+0,0168
9	100	-0,0014	±0,0005
10	5 000	-0,0548	-0,0542

In den Tabellen III und IV sind Zusammensetzung der Widerstandsschicht und Eigenschaften der Widerstände zusammengefaßt, wobei als leitendes Material andere Nitride, jedoch gleiche Glasfritte zur An-Wendung gelangten.

(Volumen- %)	11	2O	12	13	14	15	3	0C	-55 bis	+25°	C
Glasfritte	76,8		80,6	63,1	69,8	64,	9
5 Ton	8,1		7,8	8,2	7,4	9,
NbN	10,1	7,8
Cr2N3			20,4
TiN				14,2		2
10 MoN					17,
Nb	5,0	3,8
Cr			8,3
Ti				8,6		6
15 Mo					8,
Tabelle IV						Temperaturkoeffizient des Widerstands
Relat. Widerstandswei t		%/grd
Ω/D	+25 bis 105

11	200
12	250
13	40
25 14	20
15	250

+0,030
+0,039
±0,125
+0,009
-0,042

+0,036 ±0,048 +0,138 +0,006 -0,062

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Widerstand aus einem keramischen Grundkörper und einer darauf angeordneten glasigen Widerstandsschicht, enthaltend ein leitendes fein-disperses Material aus Metallverbindungen und hochschmelzenden Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 50 bis 95 Vol.-% Glasfritte und 50 bis 5 Vol.-% leitendes Material in Form eines Gemisches von einem pulverförmigen feuerfesten Nitrid eines der Metalle Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram mit einem pulverförmigen Metall aus der Gruppe Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän oder Wolfram besteht.

2. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Nitride zu den Metallen 0,5 : 1 bis 5 : 1 beträgt.

3. Widerstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall das des Nitrids ist.