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Verfahren zum Herstellen von Thermistoren. Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zum Herstellen von Thermistoren, d.h. temperaturabhängigen elektrischen
Widerständen.
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Diese elektrischen Bauelemente- werden hauptsächlich unter Verwendung
verschiedener Metalloxides wie beispielsweise Eisenoxid (Fe 203) mit Titanoxid (Ti02)
-Zusatz, Eisenoxid (Fe 304) mit einem .Anteil an Lithiumo x1 id (Li.0), Nickeloxid
(Ni0)-mit Manganoxid (M:n 203 vermischt, aus Nickel-, Kupfer- oder Kobältoxid (Ni0,
-Cu20, Co0) mit geringem Zusatz an Lithiumoxid (Zi.20) oder auch aus einer Mischung
von Eisenoxid (Fe 304) und oxidischen Mischkristallen wie ZnFe204, MgTi204 oder
Nir4n204 hergestellt. Weiter eignen sich als Thermistorwerkstoffe noch einige Chrom,
Titan, Vanadium und Woüfram -enthaltende Oxide..
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Es ist darüber hinaus auch.bekannt, diese Grundwerkstoffe zusammen
mit verschiedenen, die Eigenschaften der Thermistoren im gewünschten Sinne beeinflussenden
Zusatzstoffen zu verwenden.
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Neben diesen unterschiedlichen Ausgangsmaterialien gehöre. auch verschiedene,
der jeweils herzustellenden Bauform entsprechende Fertigungsverfahren zum Stand
der
Technik, beginnend mit dem Zerkleinern und Vermischen der Metalloxide, dem Zusetzen
von Bindemitteln, um gewisse Pulvermengen in bestimmte, bleibende,Formen -bringen
zu können, die anschließend vorgebrannt und schließlich zur Stabilisierung ihrer-Eigenschaften
bei hohen Temperaturen gesintert werden.
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. Dem zu stabförmigen Thermistoren zu verarbeitenden Ausgangsmaterial
setzt man im allgemeinen organische Bindemittel zu, zersägt das durch eine.Strangpresse
gedrückte Material auf die gewünschte -Abschnittslänge und versieht deren Enden
mit Elektroden und den nötigen Zuleitungen durch Aufspritzen oder galvanisches Aufbringen
von Metallschichten, sowie dem Auf- . setzen von gegebenenfalls Zuleitungsdrähte
enthaltenden Metallklappen.
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Ein weiteres bekanntes, Thermistoren in Scheibenform ergebendes Verfahren
geht wieder von dem ein Bindemittel enthaltenden Metalloxidpulver aus, das getrocknet
und grob zerkleinert einer dis Scheibenformen auswerfenden. Presse zugeführt und
anschließend mit Kontakten versehen wird. Die Herstellung dieser Thermistoren -kann
noch durch nachfolgendes Justieren des Widerstandswertes in gewissen Grenzen durch
Abtragen von-Widerstandsmaterial vervollständigt und damit eine größere Anzahl von
Bau--elementen erhalten werden, die innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches
liegen.
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Neben den vorgenannten Fertigungsverfahren ist noch ein weiteres,
temperaturabhängige Widerstände in Perlenform ergebendes Verfahren bekannt, bei
dem die Oxidmasse auf vorwiegend aus-Platin oder dessen Legierungen bestehende Drähte
gebracht und die Anordnung zu ihrem mechanischen Schutz mit einer Schicht, beispielsweite
in Form einer Glasur, überzogen, in einen evakuierten oder gasgefüllten Glaskolben
eingebaut oder in Glasmasse eingeschmolzen wird.
Man hat auch schon
Thermistoren in Scheibenform, deren Herstellung oben beschrieben ist, in verschiedenartige,
ihre praktische Verwendung erleichternde Gehäuse eingebracht, beispielsweise in
zylindrische Metallhülsen, mit denen zusammen der Thermistor-in die zu überwachende
Flüssigkeit eingetaucht werden kann, oder in ein Metallgefäß anderer Form, das zur
schützenden Umhüllung des Meßelementes und zu dessen gut wärmeleitender Befestigung
an einer Gehäusewand dient.
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Darüber hinaus ist es auch bekannt, Thermistoren mit einer beispielsweise
aus Polypropylen oder«Acetalcopolymerisat bestehenden Hülse zu umgeben, die aus
einem gut wärmeleitenden Isolierstoff besteht, deren Innenraum mit einer Vergußmasse
abgeschlossen und mit einem gut wärmeleitenden Stoff ausgefüllt ist, wie z:B. A1203,
Be0, Mg0 oder SiO2 in Form eines Pulvers, das gegebenenfalls in einen elastischen
Isolierstoff wie Polyisobutylen, Weichgummi, Silikonkautschuk öder anderes eingebettet
wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die herkömmlichen Arten
der Fertigung von Thermistoren zu verbessern, sowie einfacher und-billiger zu gestalten
durch eine neue Verfahrensweise, die gleichzeitig ein leichtes Justieren ermöglicht,
sowie zu einem fertigen Bauelement mit wesentlich verbesserten Betriebseigenschaften,
wie einer höheren spezifischen Belastbarkeit, führt und daneben eine gute'Wärmezuführung
zum temperaturabhängigen Widerstand ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen gewährleistet.
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Die Erfindung ist auf ein Verfahren zum Herstellen von Thermistoren
gerichtet, das dadurch gekennzeichnet ist,
das das Widerstandsmaterial
im Siebdruckverfahren auf -eine die erste Elektrode bildende Unterlage aufgedruckt
und auf mindestens einem Teil seiner Oberfläche die zweite Elektrode vorzugsweise
in Form einer Schicht aufgebracht wird.
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Abweichend von den obenstehenden, im wesentlichen auf dem Wege des
Pressens bzw. Verdichtens des Widerstandsmaterials beruhenden Fertigungsgängen des
Widerstandskörpers mllei also der Thermistor bzw. seine Schichten mindestens teilweise
unter Anwendung der an sich bekannten Siebdrucktechnik hergestellt werden.
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Als Widerstandsmaterial wird vorzugsweise ein Stoff verwendet, der
Manganoxid als wesentlichen Bestandteil enthält. Die Verwendung anderer Substanzen
auch im überwiegenden Anteil soll dadurch nicht ausgeschlossen sein. Um diesem Ausgangsmaterial
eine die siebdrucktechnische Verarbeitung ermöglichende Beschaffenheit zu geben,
wird es mit entsprechenden Zusätzen versehen. Als Zusatzstoff eignet sich beispielsweise
Äthylenzellulose zusammen mit Terpineol besonders gut.
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Dieses Widerstandsmaterial wird nach der gleichmäßigen Vermengung
seiner Bestandteile im Siebdruckverfahren auf eine nachher die erste Elektrode des
Bauelementes bildende Unterlage aufgebracht. Diese Elektrode kann z.B. unter Verwendung
eines handelsüblichen Platin-Goldpräparates hergestellt sein. Sie wird vor dem Aufbringen
der weiteren Schichten einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 700 bis
10000 C unterworfen, durch die sie ihre endgültige Form erhält. Nach dem
Aufdrucken des Widerstandsmaterials schließt sich ein Trocknungsprozess.in Luft
bei einer Temperatur von etwa 100o C an4 Hierauf wird die Anordnung mit der zweiten,
vorteilhaft aus demselben Platin-Goldpräparat wie die erste Elektrode- bestehenden
zweiten Elektrode versehen. ,.";," , " ,""@,"
Es-liegt-auch im Sinne
der Erfindung,- außer dem Widerstandsmaterial auch wenigstens eine der Elektroden
durch Aufdrucken in Form einer Schicht herzustellen. Schließlich wird die gesamte
Anordnung bei etwa 1000 bis.1100o C in Luft gesintert und gegebenenfalls durch Anbringen
von Anschlußdrähten vervollständigt.
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Um eine möglichst große. Anzahl von Thermistoren zu erhalten, deren
Widerstand innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches.liegt; kann ein Teil des
Widerstands-und/oder Elektrodenmaterials abgetragen und damit der Widerstandswert-in
gewissen Grenzen korrigiert werden. Abweichend von dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren,
beidem man von einer als erste Elektrode dienenden leitenden Unterlage für den Schichtaufbau
ausgeht, liegt es auch im Sinne der Erfindung, so zu verfahren, daß die` Fertigung
des Thermstors unter Verwendung eines aus nichtleitendem Material bestehenden Trägers
erfolgt. Aluminiumoxid hat sich als für diesen Zweck. besonders geeignetes Trägermaterial
erwiesen, auf dessen Oberfläche die erste Elektrode, vorteilhaft in Form einer durch
Siebdruck aufgebrachten Schicht, erzeugt wird.
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Die Anschlußdrähte für den Thermistor können entweder an ihrer Stirnfläche
mit den schichtförmigen Elektroden in leitende Verbindung gebracht Werden. Eine
andere Verfahrensmöglichkeit besteht darin, sie auf einem Teil ihrer Umfangs'G-
ädre mit den Elektroden zu verbinden. Dieses Kontaktierungsverfahren eignet-sich
besonders dann, wenn die beiden Elektroden nicht einfach-als parallel.zueinander
verlaufende Schichten auf dem isolierenden Träger und dem Widerstandsmaterial erzeugt
werden,
sondern der Thermistoraufbau in der Weise erfolgt,- daß auf einem Teil der Stirnfläche
des isolierenden Trägers die erste Elektrode aufgebracht, ein Teil-dieser Elektrodenoberfläche
und der einen ihrer Seitenkanten benachbarten freien Trägeroberfläche mit dem Widerstandsmaterial
bedeckt und-,die zweit-e Elektrode teils auf die Stirnfläche des Widerstandsmaterials
und sich über dessen erwähnte Seitenkante fortsetzend auf einen Teil'der i-itirnfläche'de.s
Trägers aufgebracht wird. Die Anschlußdrähte werden dann mit einem Teil ihrer Umfangsfläche
mit den auf dem Träger freiliegenden Elektrodenschichten elektrisch leitend verbunden.
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Eine weitere vorteilhafte Abwandlung der beschriebenen Herstellungsverfahren
besteht darin, daß Elektroden und Widerstandsschichten auf einen mindestens teilweise
mit einer isolierenden Schicht bedeckten metallischen Träger aufgebracht werden,
der neben der einfachen Plattenform auch eine besondere, den Verwendungszweck des
Thermistors fördernde Gestalt haben kann, wie beispielsweise eine solche Form, daß
der Thermistor mit Hilfe dieses Trägers leicht mit dem Stoff oder Gegenstand mittelbar
in wärmeleitende Berührung gebracht werden kann,`dessen Temperatur überwacht bzw.
gesteuert, oder von dessen Temperaturänderungen abhängige Vorgänge ausgelöst werden
sollen.