DE1804911A1

DE1804911A1 - Duennschicht-Schiebewiderstand

Info

Publication number: DE1804911A1
Application number: DE19681804911
Authority: DE
Inventors: Yutaka Watano
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1967-10-24
Filing date: 1968-10-24
Publication date: 1969-06-19
Also published as: US3629776A; GB1239235A

Description

Case 71.

Ilippon lio^aku, K.IC,

7, 1-chome, iiihonbashi-dohri

Tokyo / Japan

Lünnschicht-Schiebewiderstand

Die iirfinduiiff betrifft einen Dünnschichtwiderstand aus einer . .etallschicht als Unterlage und einer Palladiumschicht, die zusarinen die wesentlichen Teile eines Dürmschicht-ochiebev/iderstands für Meßinstrumente ausmachen.

üblicherweise v/erden als dünne Widers tancls schien ten Schichten aus ICoIilenstoff, aus Chromnickellegierung oder aus einer Dopwolschicht Chrom/Gold benutzt, üei den üblichen ICohlenstoffsciiichtsn treten starke Änderungen des l'Jiderstandsv;ertes mit zunehuender Zahl von Gleitbewegungen des Schiebers auf, und der Widerstand hat nur 2^eriⁿS^e Genauigkeit, Chromnickellegierungen werden im allgemeinen als Dünnschichtwiderstände mit Metallschicht benutzt, deren Hachtcil jedoch in dem grossen unterschied der I/iderstandswerte bei ruhendem und bewegtem Schieber liegt, und diese Differenz lürjt sich auch dann nicht beseitigen, wenn für den Schieber das bestgeeignete Material benutzt wird, r/enn jedoch der Schieber mit einem ziemlich hohen Druck angepreßt Wird, ist der Unterschied des Widerstandswertes bei b^^JoAj"/^ J³·³* stillstehendem Schieber we-

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niger erheblich, nur nimmt nun der Verschleiß mit der Zahl der Schieberbewegungen noch stärker zu, und die Belastung der Betätigungsorgane des Widerstands wächst an. Schließlich ist auch eine leitende Schicht benutzt worden, die aus einer Chromschicht als Unterlage und einem darübergelegten Goldfilm besteht, jedoch wächst der Verschleiß mit der Zahl der Scliiebebeiiegungen erheblich, und daher tritt eine starke Änderung des Widerstandswertes ein. Als Schaltelement für lief?) inst rumen te, insbesondere für Belichtungsmesser in der photographischen Technik, werden Widerstände aus dünnen Kohlenstoffschichten verwendet, und dünne Widerstandsschichten aus Chromnickelnetall werden nur als Hilfsmittel, etwa als Elemente für die Filmempfindlichkeitseinstellung benutzt. Allgemein betrachtet, wird als dünne Widerstandsschicht für Ließinstrumente ein Dünnschicht-Widerstand gesucht, der mit geringem Auflagedruck verwendbar ist, der gleichen W'iderstandsitfert am gleichen Funkt, unabhängig davon, ob der Schieber bexfegt wird oder stillsteht,-aufweist, dessen bewegte Fläche hohe Abriebfestigkeit besitzt, und dessen Widerstandswert hohe Stabilität hat; unter den bekannten Widerständen findet sich jedoch keine Widerstandsschicht, die diesen hohen Anforderungen genügt.

Hit der Erfindung soll ein Dünnschicht-Schiebewiderstand für Meßinstrumente angegeben werden, der bei Bewegung nur geringen Auflagedruck erhält, dessen Widerstandswert ausserordentlich stabil ist, der unabhängig von dem Bewegungszustand des Schiebers an einem bestimmten Punkt immer den gleichen Widerstandswert aufweist, und dessen bewegte Fläche hohe Abriebfestigkeit zeigt.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, einen Dünnschicht-Schiebewiderstand herzustelleiij dessen Widerstandswert an einem Punkt unabhängig von dem liewegungszustand des Schiebers der gleiche ist, dessen durch Abrieb oder durch Alterung verursachte Änderung des Widerstandswertes gering ist, dessen Kontaktdruck zwischen Widerstandsschicht und Schieber ohne Beeinträchtigung

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der oben angeführten günstigen Wirkungen niedrig gehalten werden kann, dessen Kraftaufwand für das Bewegen des Schiebers demzufolge gering ist, und bei dem die Belastung der Bewegungsmecliaaik verringert und die Handhabung des Instruments erleichtert werden kann. VJenn die Erfindung an Meß instrumenten, insbesondere an Stromkreiselementen für Belichtungsmesser für photographische Zwecke benutzt wird, laßt sich das Meßinstrument besonders klein halten, wobei gleichzeitig seine Lebensdauer günstig beeinflußt wird.

Die Erfindung besteht aus einem bünnschicht-Schiebewidorstand für Meßinstrumente, bei dem ein Dünnschichtwiderstand vorgesehen ist, der sich aus zwei Schichten zusammensetzt, nämlich einer Scnicht eines Grundmetalls oder einer Legierung dieses Metalls als Unterlage und einer Palladiumschicht als Decklage, oder aus einer filmartigen Mischung aus Grundmetall und Palladium als Zwischenlage zwischen den beiden Schichten, oder· aus zwei Schichten, nämlich einr Schicht eines Grundmetalls oder einer Legierung dieses Metalls als Unterlage und einer Palladiumschicht als Decklage, oder aus einer filmartigen Mischung aus Grundmetall und Palladium als Zwischenlage zwischen den beiden Schichten in Streifenform, wobei die Streifen auf die Dünnschichtwiderstands-Schicht hohen T.^riders tandswert auf der isolierenden Unterlage gelegt werden.

Die Erfindung wird nun genauer anhand der Zeichnungen beschrieben, die folgendes darstellen:

Fig. 1 einen Grundriß einer Ausführungs form der Erfindung; Pig, 2 eine Seitenansicht der gleichen Ausführungsform;

Fig. 3 einen Grundriß einer weiteren AusEüh rungs form der Erfindung .

In den Fig.. 1 und 2 ist 1 eine isolierende Grundplatte, auf

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der ein "widerstand 2 aus einer dünnen Doppe !schicht aus Carom und Palladium angebracht ist, an deren einem Ende sich eine Elektrode 3 befindet; der Schieber ist mit 4 bezeichnet. Der den Schieber berührende Dünnschichtwiderstand ist entsprechend den obigen Angaben zusammengesetzt, und der Schieber weist daher einen gebogenen Phosphorbronzedraht von etwa o,3 mm " Durchmesser auf; ein Kontaktdruck von wenigen Gramm ist ausreichend. Die Änderung der Breite der !Widerstandsschicht folgt der .änderung der Widerstandsfunktion, nachstehend wird eine Erläuterung über die Chrom-Palladium-Poppelschicht ^egeoen, Die Chrom-Palladium-Schicnt ist ein Doppelschicht-überzug, der durch Aufstäuben eines Chromüberzugs als untere Schicht auf die Grundplatte hergestellt wird und durch Aufstäuben eines Pallauiumüberzugs auf die Chr.omscliicht; es tritt kein von den Bewegungszustand des Schiebers abhängiger Unterschied "des Widerstandswertes an ein und demselben Punkt auf, unabhängig von dem We rkstoff, aus dem der Schieber besteht, und auch bei geringem ICon- · taktdruck zwischen Schieber und Widerstandsschicht; die Abriebfestigkeit ist hervorragend uhd die mit der Zahl der Schieberbex\regungen einhergehende Änderung des Widers tandswertes sehr gering. Bei einer Dicke des Chromüberzugs zwischen 100 X und 1000 Ä und einer Stärke des Palladiumüberzugs zwischen 200 R und 2000 & kann ein Dereich des Widerstandswertes zwischen 2οΛ /Q und lXl/Q erzielt werden, wenn jedoch die Stärke der jeweiligen Oberzüge eingestellt wird, läßt sich der Widerstandswert Vielter erhöhen.

Wenn andererseits die Zwischenschicht des Doppelschichtüberzugs aus einem Gemisch von Chrom und Palladium in geeignetem Verhältnis bestellt, und wenn das Mischungsverhältnis in Richtung der Stärke allmählich verändert wird, kann der Temperaturkoeffizient des Widerstandswertes verringert werden. Der Chromüberzug verbessert die Haftung an der Grundplatte, und daher kann die erfinderische Wirkung nicht beeinträchtigt werden, wenn statt Chrom¹ Chromnickel als Chromlegierung oder andere Grundmetalle,· wie Mangan, Titan, Beryllium, Tantal oder Nickel, be-

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nutzt werden. lian kann einen besonders starken überzug herstellen, wenn er unter Bedingungen hergestellt wird, bei denen die Temperatur der Grundplatte oberhalb von 20O⁰C und der Druck unterhalb 5 . ίο" Torr liegt. Us erübrigt sich, hinsichtlich der herstellung dieses Überzugs besonders zu erwähnen, daß er nach den üblichen Zerstäubungsverfahren hergestellt werden kann; darüber hinaus hat der Palladium-Überzug hervorragende Abriebfestigkeit und ist kaum oxydierbar - zwei unentbehrliche Eigenschaften für einen Schiebewiderstand - und ist darüber hinaus stabil gegenüber hohen Temperaturen oberhalb von 200⁰C, ist feuchtigkeitsbeständig und überlastbar.

l^;ig. 3 zeigt im Grundriß eine Aus führungs form, bei der der erfindungsgenässe VJiderstand in Streifenform ausgeführt ist; iiierbei ist 2' der streifenförmige Chron-Palladium-Überzug und 4^f ein Schieber, der mehr als zwei Streifen berührt. Hin Dünnschichtwiderstand 5 weist höheren "Widers tandswert auf als ihn der Streifen 2' hat, und 5 kann hoher als 2¹ liegen oder umgekehrt. Zwischen den gestrichelten Linien 6 und 7 liegt die Jahnspur der Kontaktstelle des Schiebers; 3 ist eine Blektrode. Aus dieser Aus führungs form ergibt sich, daß das IContakteleitient des Schiebers die gleichen Eigenschaften aufweist wie bei der Ausführungsform nacn Fig. 1, und es läßt sich ein Widerstand erreichen, dessen lüderstandswert an seiner oberen Grenze so hoch ist, wie er mit einem Chrom-Palladium-überzug allein nicht zu erzielen ist. Bei Verwendung -der beschriebenen Bauform kann eine Schutzschicht, z.B. ein .Siliziumoxydfilm, auf den Teil 5 des Überzugs aufgetragen v/erden, nachdem die Überzüge 5 und 2 aufgebracht sind; die Stabilität des Widerstandes wird dadurch erhöht. Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß die Ouergronze weiter erhöht werden kann, indem Widerstände von höherem Widerstandswert in Serie hinzugefügt und die Zahl der Streifen erhöht wird.

Man kann auch die Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 3 in

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einer Kombination vereinigen, und dabei können die Teile 2 und 2' gleichzeitig hergestellt v/erden, was sehr zweckmässig ist. Der Kontaktteil des Schiebers kann im Bereich zwischen 6' und 7' auf dem Widerstand 5 vorgesehen werden (Fig. 3). Uenn jedoch der Xontaktbereich des Schiebers zwischen den Teilen 6¹ und 7» vorgesehen wird, sollte man den Film 2" oben auf den FiIn 5 geben. Bei dem angegebenen Streifenaufbau erfolgt die "widerstandsänderung in Stufenschritten, aber die Stufenhöhe kann mit üblichen Mitteln genügend eng gehalten werden, so daß damit kein Nachteil in technischer Kinsiclit verbunden ist.

Patentansprüche;

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Claims

'Patentansprüche :

1. DünnschicLt-Cchiebewiderstand für lie-ins truiuente, gekennzeichnet durch einen Dünnschichtwiderstand aus mindestens zwei Schichten (2), wobei die untere Schicht als Grundmetall auf eine isolierende Platte (1) aufgebracht ist, während die obere Schicht als Palladium-Überzug auf die untere Schicht aufgebracht jst.

Dünnschicht-Schiebewiderstand für Meßinstrumente, gekennzeichnet durch einen Dünnschichtwiderstand aus zwei- Schichten (2), wobei die untere Schicht in Form einer Legierung eines Grundmetalls auf eine isolierende Platte (1)" aufgebracht ist, während die obere Schicht als Palladium-Schicht auf die untere Schicht aufgebracht ist.

3. Dünnschicht-Schiebewiderstand nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß ein gemischter Oberzug aus einem Grundmetall und Palladium zwischen die untere und die obere Schicht eingelegt ist.

4. Dünnschicht-Schiebev/iderstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein gewischter Überzug aus einem Grundmetall und Palladium zwischen die untere und die obere Schicht eingelegt ist.

5. Dünnschicht-Schiebewiderstand für Meßinstrumente, gekenn-

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zeichnet durc.-i einen streifenförnic; angeordneten Dünnscnichtv.'iderstand (2') aus nindestens zwei Schienten, deren untere aus Grundnietall und deren obere aus Palladium besteht, und dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtwiderstand (2^r) in Streifenforr.i über einen auf einer isolierenden Platte angebrachten Dünnschichtüberzu,^ honen :;iderstandswerts angeordnet ist.

6. TKAnnscliicht-ScLiebewiderstanu für i^:o"geräte, gekennzeichnet durch einen streifenf «grilligen Drains cn i ca tv; i de rs t and aus mindestens zwei Schichten (2¹), deren untere aus einer Legierung von urimdmetall besteht, während die obere Lage ein Palladitm-überzug ist und dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtwiderstand (2¹) in Streifenform über einem auf einer isolierenden Platte angebrachten Dünnscuichtüberzug hohen '/iderstandswerts angeordnet ist.

7. Dünnschicht-Schiebewiderstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemischter überzug aus einem Grund· metall und Palladium zwischen die untere und die obere Schicht eingelegt ist.

o. Dümischicht-ijchiebewidorstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemischter Überzug aus einem Grund-•netall und Palladium zwischen die untere und die obere Schicht eingelegt ist.

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