DE1665880B2 - Ceramic electrical resistor with a positive temperature coefficient of the resistance value and contact assignments without a barrier layer, as well as a method for its production - Google Patents
Ceramic electrical resistor with a positive temperature coefficient of the resistance value and contact assignments without a barrier layer, as well as a method for its productionInfo
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Description
GewichtsprozentWeight percent
Silber (Ag) etwa 48,5Silver (Ag) about 48.5
(in Blättchenform mit mittlerem Durchmesser von 1 bis
30μτη)(in the form of leaflets with an average diameter of 1 to
30μτη)
Indium (In) etwa 18,6Indium (In) about 18.6
Gallium (Ga) etwa 3,7Gallium (Ga) about 3.7
Feinteilige Trägerkörnchen ... etwa 3,7Finely divided carrier granules ... about 3.7
Wismutoxid (Bi2O3) etwa 1,1Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) about 1.1
Blei-Bor-Silikatglas etwa 2,0Lead-boron-silicate glass about 2.0
Organische Bestandteile etwa 22,4Organic constituents about 22.4
hiervon: 33% Nitrozellulose, 40% Äthylalkohol, 13,5% Benzol, 13,5% Butylglykol, und daß in dieser Suspension Indium und Gallium auf den feinteiligen Trägerkörncher· angereichert ist. 6. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Einbrennsüberschicht (2, 3) eine weitere Schicht aus einer Silbersuspension folgender Zusammensetzung:of which: 33% nitrocellulose, 40% ethyl alcohol, 13.5% benzene, 13.5% butyl glycol, and that in this suspension indium and gallium are enriched on the finely divided carrier granules. 6. A method for producing a resistor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that on the stoving layer (2, 3) a further layer of a silver suspension the following composition:
Silber (Blättchen von 1 bis 20 μπι),
2,7% Glasfluß (Blei-Borsilikat),
3 % WismutGxid,
30,3 % organische BestandteileSilver (leaves from 1 to 20 μm),
2.7% glass flux (lead borosilicate),
3% bismuth gxide,
30.3% organic components
(33% Nitrocellulose, 40% Äthylglykol, 13,5% Benzol, 13,5% Butylglykol) (33% nitrocellulose, 40% ethyl glycol, 13.5% benzene, 13.5% butyl glycol)
aufgetragen und eingebrannt wird.is applied and baked.
Die Erfindung betrifft einen keramischen elektrischen Widerstand mit positivem Temperaturkoefnzienten des Widerstandswertes, bestehend aus Perowskitstruktur besitzenden ferroelektrischen, durch Dotierung mit gitterfremden Ionen halbleitend (n-leitend) gemachten Materialien, der mit sperrschichtfreien und in ihrer Haftfestigkeit normalen Einbrennsilberschichten entsprechenden Kontaktbelegungen versehen ist, die in Nachbarschaft zum Keramikkörper aus neben Haftoxiden überwiegend Silber sowie Indium und Gallium enthaltenden Materialien bestehen und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a ceramic electrical resistor with a positive temperature coefficient of the resistance value, consisting of ferroelectric having a perovskite structure Doping with non-lattice ions semiconducting (n-conducting) made of materials that are made with baked-in silver layers that are free of a barrier layer and normal in terms of their adhesive strength corresponding contact assignments are provided in the vicinity of the ceramic body made of materials containing mainly silver as well as indium and gallium in addition to adhesive oxides exist and a process for its production.
Derartige Widerstände sind aus der BE-PS 6 73 266Such resistors are from BE-PS 6 73 266
bekannt, wobei die Kontaktbelegungen in Nachbarschaft zur Keramik mit Indium allein oder Indium zusammen mit Gallium angereichert sind, d. h., das Indium oder Indium-Gallium ist in der Kontaktbelegung inhomogen verteilt. Die Anreicherung der Einbrennsilberkontaktbelegung mit Indium oder mit Indium zusammen mit Gallium nimmt nämlich zur Keramikoberfläche hin zu, wobei nach der Außenfläche der Kontaktbelegung hin von Indium oder Indium-Gallium freies Silber vorliegt. Die Anreicherung mit Indium oder Indium-Gallium beginnt vor-known, the contact assignments in the vicinity of the ceramic with indium alone or indium are enriched together with gallium, d. i.e., the indium or indium gallium is in the contact assignment inhomogeneously distributed. Enrichment of the burn-in silver contact assignment with indium or with Namely, indium together with gallium increases towards the ceramic surface, whereby towards the outer surface the contact assignment of indium or indium-gallium-free silver is present. The enrichment with indium or indium-gallium begins first
.50 zugsweise erst von der halben Stärke der Kontakibelegung ab..50 preferably only from half the strength of the contact occupancy away.
Weiterhin ist aus der genannten Patentschrift ein Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes der eben geschilderten Art bekannt, das in seinen Grundzügen darin besteht, daß die Oberfläche des oxydierend gebrannten Körpers aus ferroelektrischer Keramik wenigstens im Bereich der anzubringenden Kontaktbelegungen mit metallischem Indium oder mit metallischer Indium-Gallium-Legierung in einer Schichtdicke von etwa 0,1 bis 10 μπι, vorzugsweise 3 μΐη, versehen wird, wonach auf diese Schicht das Einbrennsilberpräparat in an sich bekannter Weise aufgetragen wird und dann der so vorbereitete Körper zum Einbrennen der Kontaktbelegung bei Ternperatüren zwischen 500 und 75O0C in einem Zeitraum von 3 bis 45 Minuten einer oxydierenden Atmosphäre unterworfen wird. Das Auftragen der Indium-Gallium-Schicht wird dabei durch Bestreichen der Keramik-Furthermore, a method for producing a resistor of the type just described is known from the patent mentioned, the main features of which are that the surface of the oxidizing fired body made of ferroelectric ceramic at least in the area of the contact assignments to be made with metallic indium or with metallic indium-gallium Alloy is provided in a layer thickness of about 0.1 to 10 μm, preferably 3 μm, after which the stoving silver preparation is applied to this layer in a manner known per se and then the body prepared in this way for burning in the contact assignment at temperatures between 500 and 750 0 C is subjected to an oxidizing atmosphere for a period of 3 to 45 minutes. The indium-gallium layer is applied by painting the ceramic
oberfläche mit einem mit dem Metall getränkten Stoffgewebe, vorzugsweise aus Kunststoffaser oder Filz, bei Raumtemperatur vorgenommen.surface with a fabric impregnated with the metal, preferably made of plastic fiber or Felt, made at room temperature.
Keramische elektrische Widerstände der oben beschriebenen Art sollen im folgenden als Kaltleiter bezeichnet werden.Ceramic electrical resistors of the type described above are referred to below as PTC thermistors are designated.
Als Perowskitstruktur besitzende ferroelektrische Materialien kommen beispielsweise Bariumtitanat BaTiO3 oder Misch titanate wie Barium-S<rontium-Titanate (Ba5Sr)TiO oder Barium - Blei - Titanate (Ba1Pb)TiO3 in Frage, bei denen also im Katicnenteil wenigstens zwei zweiwertige Metalle vorhanden sind. Auch Perowskitstruktur besitzende Materialien, die im Anionenteil ebenfalls mindestens zwei Metalle enthalten, wie z. B. Barium-Titanai-Stannat Ba(Ti7Sn)O3 oder Barium - Titanat - Zirkonat Ba(Ti1Zr)O3, und auch Materialien, die sowohl im Kationen- als auch im Anionenteil mindestens zwei zwei- und zwei vierwertige Metalle enthalten, wie z. B. (Ba,Sr) (Ti1Sn)O3, kommen in Frage. Als Dotierungssubstanz zur Erzielung der erwünschten Leitfähigkeit werden in das Kristallgitter bei der Herstellung der keramischen Körper gitterfremde Metalle eingebaut, z. B. einzeln oder gemeinsam Antimon, Niob, Wismut, Wolfram oder seltene Erden. Kaltleiter der genannten Art, auch solche mit sperrschichtfreien Kontaktbelegungen mit Indium oder Indium-Gallium in der Kontaktbelegungsschicht, sind bekannt.Ferroelectric materials with a perovskite structure include, for example, barium titanate BaTiO 3 or mixed titanates such as barium S <rontium titanate (Ba 5 Sr) TiO or barium lead titanate (Ba 1 Pb) TiO 3 , i.e. at least two in the cantilever part divalent metals are present. Materials that have a perovskite structure that also contain at least two metals in the anion part, such as, for. B. barium titanate stannate Ba (Ti 7 Sn) O 3 or barium - titanate - zirconate Ba (Ti 1 Zr) O 3 , and also materials that contain at least two bivalent and two tetravalent in both the cation and the anion part Contain metals, such as B. (Ba, Sr) (Ti 1 Sn) O 3 , are possible. As a dopant for achieving the desired conductivity in the crystal lattice in the preparation of the ceramic bodies grid foreign metals are incorporated, z. B. individually or together antimony, niobium, bismuth, tungsten or rare earths. PTC thermistors of the type mentioned, including those with contact coverings without a barrier layer with indium or indium-gallium in the contact cover layer, are known.
Die an sperrschichtfreie Kontaktbelegungen zu stellenden Forderungen bestehen darin, daß einerseits an der Berührungsfläche vom keramischen halbleitenden Körper zur Kontaktbelegung keine den Widerstandswert des Kaltleiters beeinflussende, d. h. erhöhende Sperrschicht vorliegt und daß andererseits die Kontaktbelegung sehr fest mit dem Keramikkörper verbunden ist, so daß selbst bei hohen Abreißkräften eine Trennung der Kontaktbelegung vom kaltleiterkörper nicht eintritt. Auf die Kontaktbelegung wird närrlich in aller Regel ein Stromzuführungselement angelötet, das meist aus einem Draht besieht, so daß die Kontaktfläche zwischen Stromzuführungselement und Kontaktbelegung nicht sehr groß ist, wodurch schon bei relativ geringem Zug am Stromzuführungselement hohe Abreißkräfte an der Kontaktbelegung resultieren.The demands to be made of contact assignments free of a barrier layer are that on the one hand on the contact surface of the ceramic semiconducting body for contact assignment none the Resistance value of the PTC thermistor influencing, d. H. increasing barrier is present and that on the other hand the contact assignment is very firmly connected to the ceramic body, so that even with high tear-off forces a separation of the contact assignment from the PTC thermistor body does not occur. On the contact assignment foolishly, a power supply element is usually soldered on, which usually consists of a wire, so that the contact area between the power supply element and the contact assignment is not very large, whereby even with a relatively low tension on the power supply element, high tear-off forces on the contact assignment result.
Die bekannten Indium oder Indium-Gallium enthaltenden, hauptsächlich aus Silber bestehenden Kontaktbelegungeu werden an sich diesen Forderungen gerecht, jedoch muß bei der Herstellung dieser Kontaktbelegungen besondere Sorgfalt aufgewendet werden, damit beim späteren Anlöten der Stromzuführungselemente im Bereich der Lötstelle die Anreicherung mit Imdium oder Indium-Gallium in Nachbarschaft zum Keramikkörper nicht in der Richtung gestört wird, daß das Silber die stark mit Indium oder Indium-üallium angereicherte Schicht noch stärker durchlegiert und Kontakt mit dem Keramikkörper nimmt. Tritt eine solche Veränuerung der Verteilung des Indiums oder Indium-Galliums innerhalb der Kontaklbelegungsschicht auf, dann kann eventuell erneut eine unerwünschte Sperrschicht entsiehen. Vor allen Dingen aber wird die Abreißfestigkeit verringert, weil das nun mit der Keramik in Berührung stehende Silber wegen der geringeren Löttemperatur nicht fest genug eingebrannt ist bzw. die vorher vorhandene gute Haftfestigkeit gestört wird.The known contact layouts containing indium or indium-gallium and consisting mainly of silver meet these requirements per se, but must be used in the production of these contact assignments special care must be taken so that when the power supply elements are later soldered on In the area of the soldering point, the enrichment with Imdium or Indium-Gallium in the vicinity of the ceramic body is not in the same direction what is disturbed is that the silver still has the layer, which is heavily enriched with indium or indium-allium more heavily alloyed and makes contact with the ceramic body. Such a change in distribution occurs of indium or indium-gallium within the contact layer, then possibly Remove an undesired barrier again. Above all, however, the tear-off strength is reduced, because the silver now in contact with the ceramic is not solid because of the lower soldering temperature enough has been baked in or the previously existing good adhesive strength is disturbed.
Neben diesen sich auf die Festigkeit angelöteter Stromzuführungselemente auswirkenden Schwierigkeiten bereitet das bekannte Verfahren auch noch fabrikationsmäßig insofern Schwierigkeiten, als eine voll- oder halbautomatische Fertigung großer Stückzahlen mit diesem Verfahren kaum durchführbar ist. Eine solche Fabrikation erfordert ein Verfahren, bei dem die Kontaktbelegungen möglichst in einem einzigen Arbeitsgang und möglichst mit vorhandenen Mitteln, wie Siebdruckapparaten u. ä., auf einfache Weise aufgetragen werden können, ohne daß beimIn addition to these difficulties affecting the strength of soldered-on power supply elements the known method is also manufacturing difficulties insofar as one fully or semi-automatic production of large quantities is hardly feasible with this method. Such a fabrication requires a method in which the contact assignments as possible in a single Work process and, if possible, with available means, such as screen printing machines and the like, in a simple manner Way can be applied without the
ίο späteren Einbrennen eine besonders große Sorgfalt nötig ist.ίο Take special care afterwards is necessary.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für Kaltleiter der eingangs genannten Art sperrschichtfreie Einbrennsilber-Kontaktbelegungen zu schaffen, bei denen der Auftrag nur einen Arbeitsgang erfordert und die trotzdem gut lötbar sind und deren Haftiestigkeit am Keramikkörper derjenigen von normalen Einbrennsilberschichten auf Keramik entspricht und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.The invention is based on the object for PTC thermistors of the type mentioned at the beginning without a barrier layer To create burn-in silver contact assignments in which the order only requires one operation and which are nevertheless easy to solder and their adhesion to the ceramic body is that of normal ones Burn-in silver layers on ceramic and to specify a method for their production.
Diese Aufgabe wird bei einem keramischen elektrischen Widerstand der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktbelegungen aus einer Einbrennsilberschicht bestehen, in der Indium und Gallium auf der Oberfläche feinteiliger Trägerkörnchen von 10 bis 50 μπι Durchmesser aus metallischem Silber oder aus Al2O3 an gereichert sind, und daß diese Körnchen gleichmäßig in der Einbrennsilberschicht verteilt sind.This object is achieved according to the invention with a ceramic electrical resistor of the type specified at the outset in that the contact coverings consist of a burn-in silver layer in which indium and gallium are applied to the surface of finely divided carrier grains of 10 to 50 μm diameter made of metallic silver or of Al 2 O 3 are enriched, and that these granules are evenly distributed in the stoving silver layer.
Die Bezeichnung Einbrennsilber wird hier für solche Silberpräparate verwendet, die aus pulverisiertem Silber und/oder Silberoxid, aus Haftoxiden, wie z. B. Blei-Bor-Silikaten, die als niedrigschmelzende Glasfritte dem Silberpulver zugesetzt sind und/oder aus Wismutoxid, das ebenfalls als Haftoxid wirkt, sowie aus einem organischen Suspensionsmittel, beispielsweise überwiegend Nitrocellulose, gelöst in Äthylenglykolnionoäthyläther, besteht. Die Haftoxide dienen dabei der Haftung der Silberschicht am Körper, wobei sie die Haftung meist sogar erst bewirken oder erhöhen. Der überwiegende Bestandteil nach dem Einbrennen, bei dem die organischen Bestandteile entweichen, ist Silber, der Haftoxidanteil beträgt nach dem Einbrennen nur etwa bis 5 % der Gesamtmenge. Das Auftragen des Einbrennsilbers wird in der Weise vorgenommen, daß durch Bestreichen, Bedrucken oder Besprühen die Teile des Keramikträgers behandelt werden, an denen später Kontaktbelegungen erwünscht sind. Dem Auftragen des Einbrennsilbers folgt ein kurzer Trocknungsvorgang, worauf der soThe term burn-in silver is used here for silver preparations made from powdered Silver and / or silver oxide, from adhesive oxides, such as. B. lead-boron silicates, which are used as a low-melting glass frit are added to the silver powder and / or made of bismuth oxide, which also acts as an adhesive oxide, and from an organic suspension medium, for example predominantly nitrocellulose, dissolved in ethylene glycol ionoethyl ether, consists. The adhesive oxides serve to adhere the silver layer to the body, whereby they usually even cause or increase the adhesion. The major part after baking, in which the organic components escape is silver, the adhesive oxide content is after the baking only about up to 5% of the total amount. The application of the stoving silver is done in the way made that treated by painting, printing or spraying the parts of the ceramic support on which contact assignments are desired later. Applying the stoving silver a short drying process follows, whereupon the so
vorbereitete Körper dem eigentlichen Einbrennprozeß unterworfen wird. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Einbrenntemperaturbereich von 500 bis 8OOCC, vorzugsweise bei 700° C, in oxydierender Atmosphäre und einem Zeitraum von etwa 3 bis 10 Minuten erwiesen. Während auf das Einhalten der angegebenen Temperaturen ein besonderes Augenmerk zu richten ist, ist die Einhaltung der Einbrennzeit nicht von so entscheidender Bedeutung. Die untere Grenze der Einbrennzeit ist durch die Forderung gegeben, daß dasprepared body is subjected to the actual burn-in process. Particularly advantageous has a Einbrenntemperaturbereich of 500 to 8OO C C, preferably proven at 700 ° C, in an oxidizing atmosphere and a time period of about 3 to 10 minutes. While particular attention must be paid to maintaining the specified temperatures, observing the stoving time is not so important. The lower limit of the burn-in time is given by the requirement that the
Einbrennsilber überhaupt einbrennt, während Überschreitungen der Einbrennzeit um das Doppelte nicht ausschlaggebend sind.Burn-in silver burns in at all, while the burn-in time is not doubled when the burn-in time is exceeded are decisive.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Inciiumanteil größer als der Galliumanteil ist, weil dann die angestrebten Eigenschaften, nämlich Sperrfreiheit des Kontaktes und seine Haftfestigkeit, besonders ausgeprägt in Erscheinung treten. Bei den bekannten indium- und galliumhaltigen Kontaktbelegungen fürIt is also advantageous if the inciium is greater than the gallium content, because then the desired properties, namely freedom from blocking of the Contact and its adhesive strength are particularly pronounced. With the known contact assignments containing indium and gallium for
Kaltleiter mußte zur Herstellung ein eutektisches Gemisch zwischen Gallium und Indium, das bei 85% Gallium und 15% Indium liegt, verwendet werden, weil sich dieses eutektische Gemisch wegen seines Schmelzpunktes in der Nähe der Raumtemperatur besonders gut auftragen läßt. Verwendet man bei diesem bekannten Verfahren eine Indium-Gallium-Legierung mit einem höheren Indiumanteil, als es dem eutektischen Gemisch entspricht und insbesondere mit einem höheren Anteil als der Galliumanteil, so tritt schon nach kurzer Zeit Entmischung in eutektisches Metall und Indium ein, wobei dann beim Einbrennen der Silberschichten das Eutektikum nicht lötfähige Bereiche im Silberbelag verursacht. Bei der Entmischung bilden sich auf dem Kaltleiter außerdem Gebiete mit zu dünner Vormetallisierung, so daß der fertig eingebrannte Silberbelag durchlegiert und dann nicht mehr ausreichend sperrfrei ist, wodurch sich zu hohe Kaltwidersfände ergeben. Es ist beim bekannten Verfahren somit erforderlich, die Einbrennsilbersuspension unmittelbar nach der Vormetallisierung mit Indium/Gallium aufzutragen und einzubrennen. Auch diese Forderung wirkt sich ungünstig auf den Fabrikationsprozeß aus.PTC thermistors had to produce a eutectic mixture between gallium and indium, which is 85% Gallium and 15% indium are used because this mixture is eutectic because of its Melting point near room temperature can be applied particularly well. Is used at this known process an indium-gallium alloy with a higher indium content than it corresponds to the eutectic mixture and in particular with a higher proportion than the gallium proportion, see above After a short time, the eutectic metal and indium segregate, and then at Burning in of the silver layers, the eutectic causes non-solderable areas in the silver coating. In the Segregation also forms on the PTC thermistor areas with too thin pre-metallization, so that the completely burned-in silver coating is alloyed through and is then no longer sufficiently free of locks, which leads to it result in high cold resistance. In the known method, it is therefore necessary to use the stoving silver suspension to be applied and burned in immediately after the pre-metallization with indium / gallium. This requirement also has an unfavorable effect on the manufacturing process.
Demgegenüber treten bei der hier beanspruchten Ausbildung der Kontaktbelegungen diese Schwierigkeiten nicht auf.In contrast, these difficulties arise in the case of the configuration of the contact assignments as claimed here not on.
Die in Nachbarschaft zum Keramikkörper befindliche Einbrennsilberschicht ist vorzugsweise wie folgt zusammengesetzt:The burn-in silver layer in the vicinity of the ceramic body is preferably as follows composed:
GewichtsprozentWeight percent
Silber (Ag) etwa 62,4Silver (Ag) about 62.4
Indium (In) etwa 24,0Indium (In) about 24.0
Gallium (Ga) etwa 4,8Gallium (Ga) about 4.8
Feinteilige Trägerkörnchen etwa 4,8Finely divided carrier granules about 4.8
Wismutoxid (Bi2O3) etwa 1,4Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) about 1.4
Blei-Bor-Silikatglas etwa 2,6Lead-boron-silicate glass about 2.6
Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen mit sperrschichtfreien Kontaktbelegungen versehenen Kaltleiters sieht vor, daß Indium und Gallium auf 60°C erwärmt und miteinander verschmolzen werden, daß dann die feinteiligen Trägerkörnchen zugefügt werden und das Gemisch erneut auf 60cC erwärmt und so lange vermengt wird, bis ein gleichmäßig anthrazitfarbiges Pulver entsteht, das dann einer die anderen Einbrennsilberbestandteile enthaltenden Suspension zugefügt und mit ihr gut durchmischt wird, vorzugsweise unter Verwendung von Glaskugeln mit einem Durchmesser von etwa 1 mm, von denen etwa 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge der Suspension, notwendig sind. Die Glaskugeln werden nach Fertigstellung der Suspension wieder aus derselben herausgesiebt.A process for the preparation of such a PTC thermistor provided with barrier-free contact assignments provides that indium and gallium at 60 ° C be heated and fused to each other, that then the fine-particle carrier granules are added and the mixture heated again to 60 c C, and is mixed so long until a uniformly anthracite-colored powder is produced, which is then added to a suspension containing the other stoving silver components and mixed thoroughly with it, preferably using glass spheres with a diameter of about 1 mm, of which about 10 percent by weight, based on the total amount of the suspension, is necessary are. The glass spheres are sieved out of the suspension again after the suspension has been completed.
Durch die Anreicherung des Indiums und Galliums auf den Trägerkörnchen gelangt genügend Indium-Gallium-Legierung in die Nachbarschaft der Keramik und gleichzeitig ist genügend die Haftfestigkeit, bestimmendes Einbrennsilber vorhanden, so daß die elektrische Leitfähigkeit der Kontaktbelegung ausreichend hoch, die erwünschte Haftfestigkeit vorhanden und die geforderte Sperrschichtfreiheit gewährleistet ist.Due to the accumulation of indium and gallium on the carrier granules, sufficient indium-gallium alloy is obtained in the vicinity of the ceramic and at the same time the adhesive strength is sufficient Burn-in silver present so that the electrical conductivity of the contact assignment is sufficient high, the desired adhesive strength is present and the required freedom from barrier layers is guaranteed is.
Zur Herstellung eines mit sperrfreien Kontaktbelegungen versehenen keramischen elektrischen Widerstandes eignet sich vorzugsweise eine aus folgenden Bestandteilen zusammengesetzte Silbersuspension:For the production of a ceramic electrical with lock-free contact assignments Resistance is preferably a silver suspension composed of the following components:
GewichtsprozentWeight percent
Silber (Ag) etwa 48,5Silver (Ag) about 48.5
(in Blättchenform mit mittlerern
Durchmesser von 1 bis 30 μΐη)(in leaflet form with medium
Diameter from 1 to 30 μΐη)
Indium (In) etwa 18,6Indium (In) about 18.6
Gallium (Ga) etwa 3,7Gallium (Ga) about 3.7
Feinteilige Trägerkörnchen etwa 3,7Finely divided carrier granules about 3.7
Wismutoxid (Bi2O3) etwa 1,1Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) about 1.1
Blei-Bor-Silikatglas etwa 2,0Lead-boron-silicate glass about 2.0
ίο Organische Bestandteile etwa 22,4ίο Organic ingredients about 22.4
(hiervon sind: 33% Nitrozellulose, 40% Äthylalkohol, 13,5% Benzol, 13,5% Butylglykol),(of which are: 33% nitrocellulose, 40% ethyl alcohol, 13.5% benzene, 13.5% butyl glycol),
wobei Indium und Gallium auf den feinteiligen Trägerkörnchen angereichert ist.with indium and gallium on the finely divided carrier granules is enriched.
In der Zeichnung ist in F i g. 1 schematisch ein keramischer Kaltleiter mit sperrschichtfreien Belegungen nach der Erfindung und Stromzuführungselementen gezeigt, während F i g. 2 den Ausschnitt If aus F i g. 1 zeigt.In the drawing, FIG. 1 schematically shows a ceramic PTC thermistor with assignments free of a barrier layer shown according to the invention and power supply elements, while F i g. 2 the section If from Fig. 1 shows.
Der keramische Kaltleiterkörper 1 (F i g. 1) ist mit den Kontaktbelegungen "K und 3 versehen, an welche die Stromzuführungselemente 4 und 5 angelötet sind. Die Kontaktbelegungen 2 und 3 bestehen aus Einbrennsilber, dem an ihren Ober^ächen mit Indium/Gallium angereicherte Trägerkörnchen 6 (F i g. 2) zugefügt wurden. Die Anreicherungsschichten 7 auf den Trägerkörnchen 6 gehen an der Berührungsfläche zwischen Kontaktbelegung 2 und Keramik 1 auf die Keramik über und' bilden dort einen sperrschichtfreien Kontakt.The ceramic PTC thermistor body 1 (FIG. 1) is provided with the contact assignments "K and 3, to which the power supply elements 4 and 5 are soldered. The contact assignments 2 and 3 consist of burned-in silver with indium / gallium on their surfaces Enriched carrier granules 6 (FIG. 2) were added.
Für die oben beschriebene Herstellung der Einbrennsilbersuspension können im Handel befindliche Silbersuspensionen verwendet werden. Eine solche Silbersuspension A besitzt folgende Zusammensetzung:For the production of the stoving silver suspension described above Commercially available silver suspensions can be used. Such a silver suspension A has the following composition:
67 % Silber (Blättchen von 1 bis 30 μιτι),
2,7% Glasfluß (Blei-Borsilikat),
30,3 % organische Bestandteile67% silver (flakes from 1 to 30 μm),
2.7% glass flux (lead borosilicate),
30.3% organic components
(33% Nitrocellulose, 40% ÄthyiglykoS.(33% nitrocellulose, 40% ethyiglycos.
13,5% Benzol, 13,5% Butylglykol).13.5% benzene, 13.5% butyl glycol).
Eine andere im Handel befindliche Silbersuspension B besitzt folgende Zusammensetzung:Another commercially available silver suspension B has the following composition:
64% Silber (Blättchen von 1 bis 20 μΐη),
2,7% Glasfluß (Blei-Borsilikat),
3 % Wismutoxid,
30,3 % organische Bestandteile64% silver (flakes from 1 to 20 μm),
2.7% glass flux (lead borosilicate),
3% bismuth oxide,
30.3% organic components
(32 °r Nitrocellulose, 410% Äthylglykol 13,5% Benzol, 13,5% Butylglykol).(32 ° r nitrocellulose, 410% ethylglycol 13.5% benzene, 13.5% butyl glycol).
Zur Herstellung einer Einbrennsilbersuspensior nach der vorliegenden Erfindung werden für das be vorzugte AusführungsbeispielTo produce a stoving silver suspension according to the present invention, be preferred embodiment
37 Gewichtsprozent Silbersuspension A und
37 Gewichtsprozent Silbersuspension B sowie 18,6 Gewichtsprozent Indium,
3,7 Gewichtsprozent Gallium,37 weight percent silver suspension A and
37 percent by weight silver suspension B and 18.6 percent by weight indium,
3.7 weight percent gallium,
3,7 Gewichtsprozent feinteilige Trägerkörnchen (Aluminiumoxid oder metallisches Silber)
und zusätzlich Blei-Bor-Silikatgias in Font
von feinen Glaskugeln mit einem Durch messer von etwa 1 mm3.7 percent by weight of finely divided carrier granules (aluminum oxide or metallic silver)
and in addition lead-boron-silicate glass in font of fine glass spheres with a diameter of about 1 mm
miteinander vermischt, wobei vor dieser Mischung dii Anreicherung der Trägerkörnchen mit indium ummixed together, prior to this mixture dii Enrichment of the carrier granules with indium
97G97G
Gallium in der beschriebenen Weise vorgenommen wird. Nach Fertigstellung der Suspension werden die Glaskugeln aus dieser entfernt.Gallium is made in the manner described. After the suspension is complete, the Glass balls removed from this.
Dauerversuche mit gemäß der Erfindung kontaktierten keramischen Kaltleitern haben ergeben, daß bei Raumtemperatur (~20cC) trocken gelagerte Proben ihren Kiltwiderstand (stets gemessen bei 2O0C) von etwa 13 Ω cm über mehr als 13000 Stunden konstant gehalten haben, wobei die Streuung der Widerstandswerte der einzelnen Proben praktisch Null ist. Bei den bekannten Kaltleitern .steigt der Kaltwiderstand im gleichen Zeitraum etwa um 5% an. Die Lagerung bei 100% relativer Feuchte und Raumtemperatur im Dauerversuch über mehr als 13000 Versuchsstunden führte zu einem Anstieg des KaHwiderstandes von 14 auf 16,5 Ω. Bei den gleichen Versuchsbedingungen mit in bekannter Weise kontaktierten Kaltleitern stieg der Widerstandswert im Mittel von etwa 14 Ω auf etwa 15,5 Ω, wobei jedoch der Streubereich der einzelnen Proben wesentlich größer wurde und bereits nach 2500 Versuchsstunden zwischen +5 Ω und —2 Ω betrug. Duration experiments according to the invention contacted ceramic PTC thermistors have shown that at room temperature (~ 20 c C) Samples stored dry their Kiltwiderstand (always measured at 2O 0 C) of about 13 Ω cm for more than 13,000 hours constant thought, wherein the dispersion the resistance values of the individual samples is practically zero. In the case of the known PTC thermistors, the cold resistance increases by approximately 5% over the same period. Storage at 100% relative humidity and room temperature in a long-term test for more than 13,000 test hours led to an increase in the KaH resistance from 14 to 16.5 Ω. Under the same test conditions with PTC thermistors contacted in a known manner, the average resistance value rose from about 14 Ω to about 15.5 Ω, although the scatter range of the individual samples was significantly larger and was between +5 Ω and -2 Ω after 2500 hours of testing .
Bei 1400C und normaler Feuchte im Dauerversuch gelagerte Proben zeigten einen bei Raumtemperatur gemessenen Widerstandswert, der nach 13000 Stunden im Mittel von 13 auf knapp 15Ω angestiegen war. Zu etwa dem gleichen Ergebnis führten die bekannt kontaktierten Kaltleiter.Samples stored in a long-term test at 140 ° C. and normal humidity showed a resistance value measured at room temperature, which after 13,000 hours had risen on average from 13 to almost 15 Ω. The PTC thermistors with which they are known led to roughly the same result.
Die Dauerversuche zeigen, daß die Güte der vorgeschlagenen Kontaktierung hinsichtlich der Sperrschichtfreiheit mindestens der bekannter Kontaktierungen entspricht. Der besondere Vorteil der ErfindungThe endurance tests show that the quality of the proposed contact with regard to the absence of a barrier layer at least corresponds to the known contacts. The particular advantage of the invention
ίο liegt in der wesentlichen Vereinfachung der Herstellung der sperrschichtfreien Kontaktbelegungen durch einen einzigen Verfahrensschritt bei diesem Auftrag, der überdies mit an sich bekannten Mitteln (Siebdruck, Spritzen usw.) durchgeführt werden kann.ίο lies in the substantial simplification of the production the barrier layer-free contact assignments through a single process step in this order, the can also be carried out with means known per se (screen printing, spraying, etc.).
Die Lötbarkeit der vorgeschlagenen Kontaktbelegungen ist gut, und angelötete Anschlußdrähe halter den an sich üblichen Abreißbedingungen stand. Sollten jedoch extrem hohe Zugkräfte zu erwarten sein, ohne daß es zur Zerstörung der Kontaktierung kommt, se empfiehlt es sich, auf die nach der Erfindung aufgetragene Einbrennsilberschicht eine weitere Einbrenn silberschicht aus der Einbrennsilbersuspension B aufzutragen und einzubrennen.The solderability of the proposed contact assignments is good, and soldered connection wires holder the usual tear-off conditions. However, extremely high tensile forces should be expected without that it comes to the destruction of the contact, se it is recommended that applied according to the invention Burn-in silver layer to apply a further burn-in silver layer from the burn-in silver suspension B. and burn in.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
$09520/$ 09520 /
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (1)
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1967
- 1967-02-23 DE DE19671665880 patent/DE1665880C3/en not_active Expired
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| DE19708584A1 (en) * | 1996-03-06 | 1997-09-11 | Murata Manufacturing Co | Exothermic body e.g. for radiant heater plate |
Also Published As
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |