DE1690237A1 - Verfahren zum Herstellen von Thermistoren - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Thermistoren

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DE1690237A1
DE1690237A1 DE19681690237 DE1690237A DE1690237A1 DE 1690237 A1 DE1690237 A1 DE 1690237A1 DE 19681690237 DE19681690237 DE 19681690237 DE 1690237 A DE1690237 A DE 1690237A DE 1690237 A1 DE1690237 A1 DE 1690237A1
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Werner Bauer
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Alcatel Lucent Deutschland AG
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Standard Elektrik Lorenz AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/04Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

  • Verfahren zum Herstellen von Thermistoren. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Thermistoren, d.h. temperaturabhängigen elektrischen Widerständen.
  • 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..
  • Es ist darüber hinaus auch.bekannt, diese Grundwerkstoffe zusammen mit verschiedenen, die Eigenschaften der Thermistoren im gewünschten Sinne beeinflussenden Zusatzstoffen zu verwenden.
  • 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.
  • . 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1.) Verfahren zum Herstellen von Thermistoren, d a d u r c h g e k e n n z e i c_h n e t , daß das Widerstandsmaterial im Siebdruckverfahren .auf eine d-ie erste Elektrode bildende Unterlage aufgedruckt und auf mindestens einen Teil seiner Oberfläche die zweite Elektrode,.vorzugsweise in Form einer Schicht aufgebracht wird. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein als wesentlicher Bestandteil Manganoxid enthaltendes Widerstandsmaterial aufgedruckt wird. 3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Widerstandsmaterial vor dem Aufdrucken eine Emulsion aus Äthylenzellulose und Terpineol zugesetzt wird. _ 4.) eierfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode in Form einer Schicht auf ein isolierendes Trägermaterial aufgebracht und bei etwa 700 bis 1000o C gesintert wird. 5.) Verfahren nach. Anspruch l bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumoxid als Trägermaterial verwendet wird: 6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, Jdaß als Trägermaterial ein Metall verwendet wird. 7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der ersten Elektrode eine isolierende Schicht auf das Trägermaterial aufgebracht wird. 8.) Verfahren nach Anspruch 1 bis ?,dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial vor dem Aufbringen der zweiten Elektrode getrocknet wird. 9.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Platin und Gold bestehendes Elektrodenmaterial auf das Trägermaterial und/oder die Widerstandsschicht aufgebracht wird. 10.) Verfahren nach Anspruch 1_ bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Anschlußdraht an seiner Stirnseite mit mindestens einer Elektrode leitend verbunden wird. 11.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Schichtsystem bei einer Temperatur von etwa 1000 bis-,1100 o C gesintert wird. 12.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 1.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden sowie die Widerstandsschicht parallel zueinander liegend auf das Trägermaterial aufgebracht -werden. 13.) Verfahren nach Anspruch "1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode auf einen Teil der Stirnfläche des Trägermaterials aufgebracht, das Widerstandsmaterialdanach auf mindestens einem Teil d-er Oberfläche der ersten Elektrode und Über eine seiner Seitenkanten hinweg auf einem. Teil der freien Oberfläche -des Trä-ger-Materials aufgebrachu wird, daß die zweite Elektrode auf mindestens einem Teil der Stirnfläche des rIiderstandsmaterials, dessen eine Seitenfläche und einem Teil der angrenzenden freiliegenden Oberfläche des Trägermaterials aufgebracht wird und daß die Anschlußdrhhte mit einem Teil ihrer Umfangfläche mit den auf dem Trägerkörper freiliegenden Oberflächenteilen der ersten und zweiten Elektrode verbunden werden. 1¢.) Verfahren-nach Anspruch 1 bis 1.3, dadurch gekennzeich- net, daß,der Widerstandswert des Thermistors durch .teilweises Abträgen des Widerstands- und/oder Elektrodenmaterials Justiert wird.
DE19681690237 1968-02-12 1968-02-12 Verfahren zum Herstellen von Schicht-Heißleitern Pending DE1690237B2 (de)

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DE1690237B2 DE1690237B2 (de) 1975-02-20

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2815003A1 (de) * 1977-04-14 1978-10-19 Milton Schonberger Verfahren zum einstellen des widerstandes eines thermistors

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DE2815003A1 (de) * 1977-04-14 1978-10-19 Milton Schonberger Verfahren zum einstellen des widerstandes eines thermistors

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