DE1812188C3 - Verfahren zum Entfernen von Teilen einer auf einem isolierenden Trägerkörper aufgebrachten Widerstandsschicht mittels gebündelter Laserstrahlung - Google Patents

Verfahren zum Entfernen von Teilen einer auf einem isolierenden Trägerkörper aufgebrachten Widerstandsschicht mittels gebündelter Laserstrahlung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Teilen einer auf einem isolierenden Trägerkörper aufgebrachten Widerstandsschicht mittels gebündelter Laserstrahlung.
Ein solches Verfahren ist aus der »Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik« (1965) Seite bekannt. Dort wird der Schichtwiderstand mit Hilfe des Lasers durch ein den Widerstand aufnehmendes Glasgefäß hindurch fein abgeglichen.
Aus der »VDI-Zeitschrift« (1964) Seite 791 ist es ferner bekannt, in Widerstandsschichten mit Hilfe einer Präzisionsdrehmaschine Wendelrillen einzuarbeiten. Lediglich zur Feinabstimmung des Widerstandswertes werden dort mit Hilfe eines Laserstrahls durch einen den Widerstand aufnehmenden Glaszylinder hindurch Teile der Widerstandsschicht am Ende der Wendelrille weggebrannt.
Aus der »Siemens-Zeitschrift« (1968) Seite 265 ist es bekannt, daß sich Metalle wegen ihres hohen Reflexionsvermögens bei Wellenlängen von 10,6 μπι beim CO2-Gaslaser nur unter besonderen Voraussetzungen bearbeiten lassen, z.B. bei kleinen geometrischen Abmessungen der Werkstücke, schlecht reflektierenden Oberflächen und bei geringer Wärmeableitung.
suind.sseb'.
Der ■ ·■'-findtiiiB liegt die Aufgabe zugrunde, das einov ..eiiinn·- Verfahren so weiterzubilden, daß es di'^eiMieileHersteliung einer über die ganze Länge ■ Mehn-:i^i.i; breiten, lückstar.dslreien Wendelrille er-,•iVli'.'hi"' dereV Kanten keine Einrisse aufweisen, mehr w.schrm,:! ojer verkohlt sind und bei der die .-'·>: Mlv'iJe .Sel-'ii-lii weder mechanisch beschä- ^■oi''"'1')!"-1 '-hen-iseh-phsalkalisch verändert wird.
Ul"')i'U-le'Viiiü--i|le η uv! "dadurch gelöst, daß bei Ver-. ,"Γ.-,- v'n.iWidei./i.-.ridsschichten mit reflektieren-1 r j_i-ie luf du ι- zu bearbeitende Wideri ,-iiic iieir. i aser zugewandte Deckschicht ι ro cn '"' ·ιί -vin'i. die iüi die verwendete Laserstrahhmf i^=Ann'vf!e>c:.ei:k:!u wirkt, und zwar in einer i' Dick-' "(.· ι '!:v d--'ifu in^eiadzahligen Vielfachen, wobeUlk'Dii.ke divch die Gleichung η ■ d=l 4 defip|.,..l ,.^, ',,; -- ü,L.;jiun':Miidex der Deckschicht für die ν\^!Ιρί:ίιΐιζ-: A i<-i verwendeten Laserstrahlung), daß in dl·· VVide.-MiiisJssehieht mit einem CO2-Gaslaser ίο eine \Vei.dcl! i!U eingebrannt wird und daß die von dem <>. humic!'.·..!, l.aseistrahl geschmolzenen Teile des lniücrkoifx·!·-. dti' Widerstandsschicht und der DeeKehicht dutch einen genau auf den Brennfleck eerichtcten, scharf gebündelten Preßluftstrahl weggeblasen werden.
Durch die Zeitschrift »Welding and Metal r-abncation« (1 l*fiK) Seite 265 ist es bekannt, daß die Absorption \ on Laserstrahlen in einem Metall durch Oberflächtnrauhigkeit und Vorhandensein von Oxidfilinen
Über das durch den theoretischen Reflexionskoeffizienten gegebene Maß hinaus vergrößert werden kann. Die Vergrößerung der Absorption ist somit die Folgeerscheinung einer verminderten Reflexion.
Demgegenüber bewirkt die beim Verfahren gemäß
der Erfindung aufgebrachte Antireflex-Deckschicht, daß der an der Oberfläche der Widerstandsschicht reflektierte Anteil der einfallenden Laserstrahlung erheblich verringert wird, ohne daß in nennenswertem Umfang in der Antireflex-Deckschicht selbst Wärme
durch Absorption entsteht. Auf diese Weise wird praktisch die gesamte Laserstrahlenergie im Brennfleck auf der Widerstandsschicht konzentriert und zur Bearbeitung ausgenutzt.
Aus der Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb« 101 (1968), Seite 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, daß die exoiherme Eisen-Sauerstoff-Reaktion in Gang kommt. Die sich dabei bildenden flüssigen Metalloxide werden vom Gasstrahl weggeblasen.
Die Bemessung der Dicke von Antireflexschichten, bezogen auf eine bestimmte Wellenlänge, ist auf
Grund physikalischer Gesetze bekannt.
Durch die Erfindung ergeben sich die Vorteile, daß sich eine rückstandfreie Wendelrille ohne Erstarrungsrisse bildet und daß das Substrat der Trägerkörper gekühlt wird, was besonders zur Erhaltung der
günstigen Eigenschaften des Widerstands in bezug auf Temperaturkoeffizient, Stromrauschen und Toleranz dient. Ohne das erfindungsgemäße Wegblasen der geschmolzenen Teile im Bereich des Brennflecks könnten sich Teile aus der unter der Einwirkung der Strahlung verdampfenden, elektrisch leitenden Schicht in der aufgeschmolzenen Substratoberfläche lösen. Beim Abkühlen stellt dieses dotierte Substrat innerhalb der Strahlspur einen Undefinierten Widerstand dar, der
K.hrV'T'n""^ Rt"Schen und zu Wertabweichungen fuhrt. Außerdem hat sich herausgestellt, daß das erhitzte und wieder abgekühlte Material in der Wendelrille einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besim als der übrige Trägerkörper so daß
aie«eeimi E"larrf.in d" Wendelrille feine Risse auftreten in d.ese fernen Risse setzt sich bevorzugt Feuchtigkeit aus der Atmosphäre. Unter der Einwirkung der elektnschen Spannung, die im Betrieb an ti JaT" ^««and gelegt wird, finden dann elektrochemische Vorgänge statt, die zu einer Verschlechterung oder gar zur Zerstörung der Widerstandsschicht führen.
uu..ut:3 nji icimaii gestaltet sich das erfindungs-
geniäße Verfahren dadurch, daß der Preßluftstrahl mit J5 dem Laserstrahl einen Winkel von 70° bis 80° bildet und daß Preßluftstrahl und Wendelrille in einer Ebene liegen. Durch diese Maßnahme wird eine optimale Kühlung der außerhalb des Brennflecks liegenden Teile von Widerstandsschicht und Substrat und eine optimale Ausräumung der Wendelrille erreicht.
Die Dicke der Antireflexschicht kann auch ein ungeradzahliges Vielfaches der Mindestdicke betragen. Es können somit auch zähflüssige Lacke verwendet werden, die sich nicht ohne weiteres als wenige fin: starke Schichten auftragen lassen. Die Antireflexwirkung bleibt dadurch jedenfalls erhalten.
Wird der vorteilhafte Phenolharz-Esterimid-Li'ck eingesetzt, so wird er in einer Dicke von ca. d= 2μιτ, aufgetragen. Geeignete Deckschichten lasseh sich auch aus.festen Fluorkohlenwasserstoffen, z. B. Poly letrafluoräthylen bilden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und ein nach diesem Verfahren hergestellter elektrischer Widerstand sollen an Hand der Zeichnung beschrieben werden.
Auf einen zylindrischen keramischen Trägerköiper 1 ist eine Kohleschicht 2 und darüber als Deck schicht eine Lackschicht 3 aufgebracht worden. Du Lackschicht 3 dient dabei als Antireflexschicht. Das von einem Laser kommende, parallele Lichtbündel 6 wird mittels einer Optik 7 in einem Brennfleck 8 auf der Widerstandsschicht 2 vereinigt, so daß bei gleichzeitigem Drehen und Verschieben des Widerstandes eine Wende.'rille 9 in die Schicht eingebrannt wird. Die im Breninfleck 8 geschmolzenen Teile 11 von Substrat 1, Widerstandsschicht 2 und Antireflexschicht 3 werden von einem aus einer Düse 10 austretenden, scharf gebündelten Preßluftstrahl 12 vom Brennfleck 8 weggeblasen. Dabei werden gleichzeitig die dem Brennfleck 8 benachbarten Teile von Widerstandsschicht 2 und Trägerkörper 1 intensiv gekühlt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Entfernen von Teilen eines auf einem isolierenden Trägerkörper aufgebrachten Widerstandsschicht mittels gebündelter Laserstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Widerstandsschichten mit reflektierender Oberfläche auf diese zu bearbeitende Widerstandsschicht (2) eine dem L'iscr zugewandte Deckschicht (3) aufgetragen wird, die für die verwendete Laserstrahlung (6) als Antireflexschicht wirkt, und zwar in einer Dicke d oder deren ungeradzahligen Vielfachen, wobei die Dicke durch die Gleichung η · d = λ/4 dei'inien ist (n = Brechungsindex der Deckschicht für die Wellenlänge λ der verwendeten Laserstrahlung), daß in die Widerstandsschicht (2) mit einem (ΓΟ,-GasIaser eine Wendelrille (9) eingebrannt wird, und daß die von dem gebündelten Laserstrahl (6) geschmolzenen Teile (11) des Trägerkörpers (1), der Widerstandsschicht (2) und der Deckschicht (3) durch einen genau auf den Brennfleck (8) gerichteten, scharf gebündelten Preßluftstrahl (12) weggeblasen werden:
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßluftstrahl (12) mit dem Laserstrahl (6) einen Winkel von 70° bis 80° büdct und daß Prcßluftstrahl (6) und Wendelrille (9) in einer Ebene liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Deckschicht ein Phenolharz-Esterimidlack verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack in einer Dicke von ca. 2 μιη aufgetragen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Deckschicht Polytetrafluoräthylen verwendet wird.
DE1812188A 1968-12-02 1968-12-02 Verfahren zum Entfernen von Teilen einer auf einem isolierenden Trägerkörper aufgebrachten Widerstandsschicht mittels gebündelter Laserstrahlung Expired DE1812188C3 (de)

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