DE1811864C3 - Verfahren zum Entfernen von Teilen einer auf einem isolierenden Trägerkörper aufgebrachten Widerstandsschicht mittels gebündelter Laserstrahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betiilft ein Verfahren zum Entfernen von Teilen einer auf einem isolierenden Tragerkörper autgebrachten Widerstandsschicht mittels gebündelter Laserstrahlung.

Ein solches Verfahren ist aus der »Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik« (1965), S. 151. bekannt. Dort wird der Schichtwiderstand mit Hilfe des Lasers durch ein den Widerstand aufnehmendes Glasgefäß hindurch fein abgeglichen.

Aus der »VDl-Zeitschrift« (1964). S. 791. ist es ferner bekannt, in Widerstandsschichten mit Hilfe einer Priizisions-Drchmaschine Wendelrillen einzuarbeiten. Lediglich zur Feinabstimmung des Widerstandswertes weiden dort mit Hilfe eines Laserstrahls durch einen den Widerstand aufnehmenden Glaszylinder hindurch Teile der Widerstandsschicht am Ende der Wendelrille weueebrannt.

Aus der »Siemens-Zeitschrift« (1968). S. 265 bis 267. ist es bekannt, daß der CO.,-daslaser sich durch große Dauerstrichleistung, hohen Wirkungsgrad, leichte Bedienbarkeit und große Zuverlässigkeit bei einfachem technischen Aufbau auszeichnet und zum F.infräsen von Rillen in Goldschichten verwendet werden kann.

Aus der »Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik« (1965), S. 150 und 151. ist es bekannt, daß durchsichtiges Material, wie Glas, bei l.eistuncsdichten von K)" bis 10^T W cm- im aligemeinen nur dann um Lasersirahlen beeintIuBt wird, wenn eine Absorptionsschicht zufällig vorhanden oder absichtlich aufgebracht wird.

Auch" Kohleschichten, die als elektrische Widerstandsschichten weit verbreitet sind, lassen die Strah-. lung des CO.,-Gaslasers fast ungeschwächt hindurch. Hierdurch erwärmt sich in erster Linie der isolierende Trägerkörper, wodurch er unbrauchbar werden kann, z. B. indem er schmilzt, rissig wird oder zerspringt, während die Kohleschicht nicht abgetragen wird.

Impulslaser für hohe Leistungen, z. B. der Rubinlaser, sind für eine schnelle Herstellung der Wendelrille bei gleichzeitig guter Randausbildung der Wende! nicht geeignet, da der impulsweise Betrieb keine fortlaufende Bahn, sondern eine Folge von mehr oder weniger laugen Bahnteilstücken erz.eugt, die nur bei relativ geringem Vorschub eine geschlossene Br.hn bilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so weiterzubilden, daß es bei Kohleschichtwiderständen die schnelle Herstellung einer über die ganze Länge gleichmäßig breiten rückstandsfreien Wcndelrille ermöglicht, deren Kanten keine Einrisse aufweisen, nicht verschmiert oder verkohlt sind und bei der die stehenbleibende Schicht weder mechanisch beschädigt noch chemisch-physikalisch verändert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf eine zu bearbeitende Widerstandsschicht aus Kohle eine dem Laser zugewandte Deckschicht aufgebracht wird, die für die angewendete Laserstrahlung eine hohe Absorptionsfähigkeit besitzt und Zusatzstoffe enthält, die beim Bestrahlen Sauerstoff abspalten, der mit der zu entfernenden Kohleschicht reagiert, wobei in die Widerstandsschicht mit einem kontinuierlich arbeitenden Laser eine Wendelrille eingebrannt wird.

Beim Verfahren nach der Erfindung dient die zusätzlich aufgebrachte Deckschicht, die sich von der zu bearbeitenden Kohlewiderslandsschicht unterscheidet, als Absorptionsschicht. Die Laserstrahlungsenergie wird in dieser Absorptionsschicht in Wärme umgewandelt und erwärmt dann die unmittelbar darunterliegende Widerstandsschicht aus Kohle, wodurch die Erwärmung des Trägerkörpers stark verringert wird. Dabei ist der Laserstrahl zu einem Brennfleck auf der Widerstandsschicht gebündelt. Unter diesen Bedingungen reagiert der aus den Zusatzstoffen der Deckschicht abgcspa'.lc.ie Sauerstoff mit · dem Kohlenstoff der Kohlewidcrstandsschicht unter Bildung von gasförmigem Kohlenoxid. Auf diese Weise entsteht die sauber ausgeräumte Wendclrille ohne Einrisse an den Kanten: die Erwärmung des isolierenden Trägerkörpers ist nämlich stark verringert. Die Laserleistung kann besser ausgenutzt und die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht werden.

Aus der Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb; (1968). Heft 1. S. 55, ist ein Gerät zum Laser-Schneiden mit Gasstrahl von Stahlblech bekannt, bei dem koaxial zu den Laserstrahlen ein Sauerstoffstrom aus einer Sauerstoffkammer austritt. Bei diesem Gerät wird das Blechmaterial durch den Laserstrahl so weit erhitzt, bis die exotherme Eisen-Sauerstoff-Reaktion in Gang kommt. Im Gegensalz zur Erfindung bilden sich dabei dort flüssige Metalloxide, die vom Gasstrahl weggeblasen werden.

Vorteilhaft verwendet man beim Verfahren aernäß

der Erfindung für die Deckschicht ein durch Zugabe von Pigmenten, z. B. Bariumsulfat, auf die angewendete Wellenlänge abgestimmten Lack. Damit ist es möglich, den Absorptionsgrad der Deckschicht zu variieren bzw. in gewünschter Weise abzustimmen.

Für die Deckschicht können fesU' Fluorkohlenwasserstoffe, z. B. Polyteirafiuoräthylen, verwendet werden. Diese Deckschichten verbleiben auf der Widerstandswendel.

Unter Umständen ist es vorteilhaft, Deckschichten zu wühlen, die nach dem Bestrahlungsvorgang wieder entfernt werden können, z. B. durch Ablösen oder Abschmelzen. Dies ist besonders dann angezeigt, wenn die stehenbleibende Kohlewiderstandsschicht weiterbearbeitet werden soll oder wenn die Deckschicht am fertigen Produkt störend wirkt.

Verbleibt die Deckschicht auf der nicht bearbeiteten Kohleschicht, so muß sie bekanntlich verschiedene Bedingungen erfüllen. Sie darf beim Verbrennen oder Verdampfen praktisch keine Kohleeinschlüsse bilden, sie muß ohne lonenbildung schmelzen und die von der bearbeiteten Schicht abdampfenden Kohleteilchen umhüllen und isolieren; sie soll im festen Zustand sehr hochohmig und Spannungstest sein und beim Abkühlen keinen Wulstrand bilden. der zu Mikrorissen im Schichirand führen könnte. ■ Das Verfahren nach der Erfindung und ein danach hergestellter Widerstand wird an Hand der Zeichnung beschrieben.

Auf einen zylinderförmigen Trägerkörper I aus »o Keramik ist eine Kohleschicht 2 aufgebracht worden. Nach dem Aufbringen der Kappen 4 mit den Anschlußdrähten 5 wird die freiliegende Widerstandsschicht 2 mit einer Deckschicht 3 lackiert, die Zusatzstoffe enthält, die beim Bestrahlen Sauerstoff abspa!- »5 ten. Das von einem Laser kommende parallele Lichtbündel 6 wird mittels einer Optik 7 zu einem Brennflecke auf der Widerstandsschicht 2 vereinigt. Durch gleichzeitiges Drehen und seitliches Verschieben des Widerstandes, wie von den Pfeilen angedeutet, wird so eine Wendelrille 9 in die Deckschichi 3 und in die Widerstandsschicht eingebrannt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zinn Entfernen \on Teilen einer auf einem isolierenden Tierkörper aufgebrachten Widerstandsschicht mittels gebündelter l.Mv.TMrnhlun». dadurch «e k e η η ze i c linet, daß auf eine zu bearbeitende Widerstandsschichl (2) aus Kohle eine dem Laser zugewandte Deckschicht (3) aufgebracht wird, die für die angewendete Laserstrahlung (6) eine hohe Absorptionsfähigkeit besitzt und Zusatzstoffe e-iihült, die beim Bestrahlen Sauerstoli abspalten, der mit der zu entfernenden Kohleschichl (2) reagiert. wobei in die Widerstandsschicht mit einem kontiinnerlich arbeitenden Laser eine WendelriÜe eingebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch ). dadurch gekennzeichnet, daß für die Deckschicht (3) ein durch Zugabe von Pigmenten auf die angewendcte Wellenlänge abgestimmter Lack verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet. daL'i ein durch Zugabe von Bariumsulfat abgestimmter Lack verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß für die Deckschicht feste Fluorkohlenwasserstoffe verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß für die Deckschicht Polytetrafluorethylen verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht nach dem Bestrahlungsvcrgang wieder entfernt wird.