DE2014159A1

DE2014159A1 - Hochspannungs-Schaltungsanordnung sowie ein darin verwendbarer Widerstand einschließlich eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Widerstandes

Info

Publication number: DE2014159A1
Application number: DE19702014159
Authority: DE
Inventors: Arthur L.; Barden Wayne A.; Elkhart Ind.; Brady Lynn J Edwardsburg Mich.; Rozema (V.St.A.)
Original assignee: CTS Corp
Current assignee: CTS Corp
Priority date: 1969-03-24
Filing date: 1970-03-24
Publication date: 1970-10-01
Also published as: US3579819A; JPS5528202B1; CA922001A; GB1312484A

Description

Dipl. Ing. C.Wallach Dipl. Ing. G. Koch 2 4. MRZ, 1970

. Dr. T. Haibach 8 München 2

K.ufingers^Tel.24027ö 12 497 - Wg/Hi CTS Corporation, Elkhart / Indiana (USA)

Hochspannungs-Schaltungsanordnung sowie ein darin verwendbarer Widerstand einschließlich eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Widerstandes

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hoehspannungs-Schaltungsanordnung mit verbesserten Eigenschaften, und insbesondere auf Hoohspannungswiderstände mit verbesserten Eigenschaften, die in solchen Schaltungen verwendbar sind} ferner bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Herstellung derartiger Widerstände.

Der hier verwendete Ausdruck "elektrische Schaltungsahordnung" soll die körperliche Anordnung der greifbaren elektrischen und elektronisohen Sohaltungskomponenten bezeichnen» und zwar im Unterschied von einer symbolischen, sohematieohen Darstellung derartiger Komponenten. Bisher waren Hoohßpannunge-Schaltungsanordnungen der in Oszilloekopen Runtgenstrahlenauerüstung-Ferneehempfängern, Voltmetern und unterschiedlichen Arten industrieller und militärischer Ausrüstungen verwendeten Art aus mehreren in Serie ge** schalteten Widerständen aufgebaut, an die eine Geeainttpannung von 20 000 oder mehr Volt angelegt wurde/

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In schematischen Schaltbildern dieser Schaltungeanordnungen wurden gelegentlich derartige Widerstände symbolisch als ein einziger diskreter Widerstand dargestellt, wobei jedoch in tatsächlichen körperlichen Ausführungsbeispielen dieser Schaltungen diese Widerstände aus mehreren in Serie g·schalteten diskreten Widerständen bestanden. Auf diese Welse wurde üblicherweise vorgegangen, so daß der Spannungsabfall an jedem der in Serie geschalteten Widerstände ungefähr 600 Volt betrug, nämlich die üblicherweise zulässige Betriebsspannung fester volumetrischer Widerstände»

Bei einer typischen nach dem bekannten Stand der Seohnik aufgebauten Schaltungsanordnung weist ein WiderStandsmodul 34 in Reihe geschaltete fest volumetrische Widerstände auf, die an einer Leiatungsquelle von 20 000 oder mehr Volt liegen, um die Kosten der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung eines jeden einzelnen Widerstandes mit der Schaltungsanordnung zu vermeiden· !Derartige Module sind verhältnismäßig teuer und arbeiten insgesamt nicht befriedigend, weil innerhalb derartiger Module eine verhältnismäßig große Menge von Wtlrme erzeugt wird, die im Betrieb schwer abzuleiten ist. Zudem hängt die Genauigkeit, Stabilität und Qualität derartiger Module von einer verhältnismäßig großen Anzahl von Variablen ab, wie beispielsweise von den Eigenschaften eines jeden der in Serie geschalteten Widerstände.

Bei einigen Anwendungen von Hochspannungsschaltungen, beispielsweise Anwendungen, die In Fernsehempfängern mit Pestkörperbauelementen auftreten, müssen für Hochspannung geeigentβ hoohohmige Impedanzen verwendet werden, damit die Kathodenstrahlröhre dann nicht besohädigt wird, wenn man den Empfänger abschaltet_β Sin Beispiel für einen dertr-

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tigen Empfänger ist das Color IY Chassis QTQA λ/Β des Radio Corporation of America. Ein schematlsohes elektrisohee Schaltbild dieses Hupf anger s ist in eine» von der Howard W. Sa*β & Co.* inc in Indianapolis» Indiana (Vereinigte Staaten von Amerika) Photofakt Folder (Set 984» Folder 15-3) herauegegeben· Venn der Leistungsschalter eines Empfängers dieser Bauart ausgeschaltet wird» so wird die horizontal Ansteuerung für die Parbkathodenstrahlröhre im wesentlichen augenblicklich unterbrochen. Infolgedessen kann ein an der Kathodenstrahlröhre verbleibendes hohes Potential von ungeführ 25 000 TpIt an der stirnfläohe der Röhre ein "Fleokenbrennen¹¹ hervorrufen» wenn .nioht ein für! hohe Spannungen geeigneter hocbohmiger Widerstand Verwendet wird» um einen Entladungspfad für die absinkende Spannung der Leistungsversorgung und an der Bohre au erzeugen* Im Hinbliciik auf diese Probleme ist es erwünscht einen einzigen diekretei» hoohohmigen Widerstand für HochepannungB-SohaltungBanwendun- ". gen vorzusehen, so daß die Präzision, Stabilität und Qualität desselben durch die Eigenschaften einer eineigen kontinuierlichen Widerstandebahn bestimmt sind· Insbesondere wäre es zweckmäßig einen derartigen Hoohepannungewiderefendals einen' Oermetfilm Widerstand auszubilden» der von einer kontinukliohen sloh zwischen den Enden des Videretandea erstreckenden Wärneverteilungsbahn getragen ist«

Es wurde bereite versucht Widerstände der Filabatiirt; *u #nW: wiokeln» die im garnen aie "Metalloxydgle*ur*^Wideretände zeichnet werden und für Hoohepannungeanwendungefidle det werdenι derartige Bemühungen waren jedoch bei der Entwicklung einzelner diskreter Widerstände nioht erfolgreich, die einen Spannungagradlenten von 2 000 bl· 3 000 ToIt und «ehr pro Zoll der Wideritandebahn widereteben würde. Mit änderen Worten« es war nioht «Öglioh einen konkurretwfähigen Wideretand su entwiokeln, dir «la· vernünftige kleine

ertäneb·^

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körperliche Größe besitzt und "bei Anwendungen in Hochspannungs-Schaltungsanordnungen mit einem anliegendes Potential von 20 000 und mehr Volt zuverlässig ist. Eb ist daher erwünscht eine elektrische Hochspannungs-Schaltungsancidnung vorzusehen, in der ein einziger diskreter Wideratancl der Cermet Filabauart ein einziges kontinuierliches wäraaverteileiides Glied aufweist, welches sioh zwischen den Enden des Widerstandos erstreckt, und Mittel aufweist, um die Wärm* von diesem Glied wegzuleiten _t wobei am Widerstand ein Sp&nnungspotential von 20 000 oder mehr Volt anliegt. TJm einen stabilen Betrieb zu ermöglichen, würde ein derartiger Widerstand zweckmäßigerweise einen Spannungskoeffizienten des Widerstandes von 400 oder weniger Teilen pro Million (ppm) pro Fläühenoinheit des Filmes bei Spannungsgradienten von 2 000 oder mehr Volt pro Zoll der Widerstandsbahn haben.

Die in Hoohspannungs-Schaltungaanox'dni'mgen verwendeten Widerstände müssen nioht nur Hochapannimgsgrcdienten widerstehen und verhältnismäßig große Wärmemengen ableiten $ sie müssen dtirüberhinau« auoh Mittel au.fweieen^ um onuvoder die Hoch-Bpanuungokorona au verhiutern, odor um can korrodierenden

/6 äu re Wirkungen von Ozon und Salpetriger / zu widerstehon» da diese Nebenprodukte beim Auftreten der HocliBpanriujagskorona in dor Erdatmosphäre entei-ohen« Es int. dahor auch wünschenswert data Entstehen der Korona verliAndc-rnae j-Ii·[,·!;al bej diskreten Widerstünden vorzunehan, die in HochflpannuH^s-Solißltungeanordnungen verwendet werden.

TfB :W<t deiageuiiiß eil·) Zi öl der urfindmig ein« el'i3« Urloche HoohBpannunga~Sc]ialtU33gsanoriln\uiß zu sohe.fj'en, d.te verbesßerte Eigenschaften aufweist, Ein woiteres Ziel der Erfindung bentalit darin «inen neuartigen und verbesserten Widerstand zur Aiiwtindunß :ln derarüipeu Hochppannungs-Sohaläi) z\> ßohaffen. AIa woiteiro Siele der Kr fin-

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dung.seien genanntι Die Herstellung eines elektrischen Widerstandes, der Spannungsgradienten von 2 000 oder mehr Volt pro Zoll Widerstandsbahn widersteht} die Ausbildung einea Widerstandes mit Mitteln» welche die Wärine schnell· vom Widerstand ableiten j Die Herstellung einea Widerstandes» an den Spannungen von 20000 und mehr YoIt■angelegt werden können» und der Mittel aufweist» um das Auftreten einer Hoehspannungakorona an dem das hohe Potential aufweisenden Ende zu verhindern? die Ausbildung aines'Wldörstaaiea mit einen? Glied, welches die Wärme vom Widerstand ableitet und ale eine elektrische Klemme für 6.ΒΏ Widsrstand verwendbar lot} die Ausbildung eino-s Hochspannungs·· Widerstandes mit einom Substrat und Mitteln zur Übertragung der Wärme vom Substrat, .welches auoh zur Halterung des Widerstandes verwendbar ist»

Weiterhin 1st es ein Ziel der Brfindung Mitfcal vorzusehen, um Wärme von einem Widerstand abzuleiten, der Mittel zur Aufreohterhalbung der richtigen Ausrichtung dea Widerstan» dea besitzt, und der Rewindemit bei aufweist, um so dan Widerstand an einer Tragfläche zu befestigen* Ferner hat sich die Erfindung zum Ziel gesetzt» einen Hochspannungswiderstand zur Verwendung In Hochspannungsachaltungsanbrdnungen vorzusehen, wo eine glettfcJrmigo und kontinuierliche Wärm ever·» tellungsbahn, zwischen den Widerstandsenden 'vorgesehen- ist. Ferner ist es ein Ziel der Erfindung ein verbessertes Verfahren beim Zusammenbau eines WlderstandssuMrats mit einem Wärmeverteilungsglied vorsuaohen. Zusätzlich 1st es ein Ziel dar Erfindung ein verbessert as Verfahren anzugebon, um ein thermisch und elektrisch leitendes die Wärme verteilendes Befestigungeglied an einem Wldarstandssubstrat an zu löten. Weitere Ziele und Vorteile ergeben eloh auoh aus der folgenden Beschreibung und den Anspruchen.

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- BAD ORSGiNAL

Die Erfindung behandelt kurz gesagt eine elektrische Hoch- ' apannungs-Schaltungsanordnung Bit einer Hochspannungaleiatungsversorgung, die ein Potential von mindestena 20 000 Volt erzeugt, wobei ferner eine Last, beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre, mil; der Hoohspannungsqudlle verbunden ist, und wobei an der Hocbspannungsleistungaciuelle und dar Ijastmibbel in Form eines einzigen diskreten elektrischen Hoohspannungswlders-bandes an !Legen, der eine/ einem keramlaohen Subabrat getragene splralfönnlge Widern tandsbahn aufweist, SiLt der Klemmenmitbe elaktrlach verbunden sLnd, und wobei schließlich noch ein Isolablonaaystam vorhanden int. Das Subobrab bildet eine glelchförmLga und kontinuierliche WilrmövorbeLlungübann zwLaohen den Endon der Wider» atandabahn, v/oböi zur Vet'beafi^rung dor WürroeablaLtung vow Subflbrab ein bhermiauhLnibümlöS Wärmevertoilungaglied mib einer 3ubebrat-Ausrichbung«fLfioho in angor Naohbarochaft zu uirier Oburfläohe daa Subnbrato angeordnet ist, um dazwischen dio Wärinoilbarbragung üu erleichtern, wobei bo~ naohbarb zu der SubnbrafcausriohbungsfLüohe eine am Subatrat aril Lügender Slba vorhanden ist. Das Wärmevörbeilungaglied besLbzt auch einen Gewindeteil, das bei der Befestigung dea Widerstands an der 'Eragfiäohe für die elektrische Iloohspannungß-Sohaltungsanordnung verwendet wird, wobei nooh eLne Schulter vorhanden ist, die mit einer daa Subatrat umgübendon Htilae zusammenarbeitet. Ein Iaolierwerkstoff erfüllt dabei den Raum zwlaohon Substrat und IsolierhUloe und umgibt einen Amiohluß (Klemme) In der Forio eines mit einem Ende der Widerstandubahn verlöteten Zuleitungsdrahtas. Durch die Umgebung des Zuleitungsdrahtes worden auf diese Welse Mittel erζuugt, um ainο Hochspannungskorona dann zu vermelden, wenn der Zuleibungodraht an ein hohes Potential, d.h. 20 000 oder mehr 7olb, angelegt wird.

Die Wideretandebahn wird Auroh βLnen Oernetflla aus einem Widersbandflwarkstoff gebildet, der einen spesLfleohen

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deretand von 5 Megohm pro ELSebeneinheit, einen Spannungskoeffisienten dee Widerstandes von v/enigor ale 4-00 ppai pro Volt und Flächeneinheit, sowie eine Spannungsfest'igkeit von 3 000 YoIt pro Zoll der Widerstandsbahn aufweist« Die Oermet-Widerstandsbahn selbst besteht aus einer Zwischongittermasse von gleichförmig verteilten inerten nicht leitenden Teilchen und einer leitenden Shaae, die innerhalb der Zwiechengitternasse eine Zwischeagittermasse bildet« Vorzugsweise ist das die Wärme verteilende oder ableitende Befestigungsglied elektrisch mit dein einen Ende der Widerstandsbahn verbundan und kann Verwendung finden, um eine elektrische Verbindung, wie beispielsweise eino Erdverbindung, aum einen Ende der Widerstandsbaim zu vollenden.

Das erfindungsgemäße Verfahren erleichtert die Herstellung gutej Lötverbindungen zwischen, deffl WäriDeverteilungsglied und einem lötbaren Kissen _f welches ein Ende der Widerstandsbahn bildet; das erfindungsgeiaäße Verfahren sieht die fol- · genden Schritte von Einsetzsii des Wärmeverteilungsgliedee und Substrates in. Betriebsetellungt Zentrieren des Substrats bezüglich, des Wärmeverteilungsgliedes duroh den. Druck einer beweglichen Platte (Druckplatte)ι Yerlöten des Substrats mit dom Wärmeverteiluugsglied» wobei die Wörmäübertragungsraiie· gegeaüber dem Wärmeverteilungsglied gesteuert wird. Der Schritt aur Steuerung der.Wärmßübertragungßrate erfolgt duroh Erhitzen, der Arbeitsstation und des Wärmevorteilungsgliedee. Die Rate (Geßohwindigkeit) des Wärmeübergänge vom Wärmererteilungsglied zur Arbeitestation erfolgt hinreiolieiid langsam, so daß lot zvflßohen das Wärraeverteilungegliecl und Substrat fließen katm_? uud zwar beim Vorliandeneeiu von, durch einen Lötkolben golielerter Wärmo«, Andererseite Ißt die Vnirmeiibertraguagsgesolivfin(lig* keit hinreiolieiid groß, bo daß dag Lot erhärtet_f wenn der Lötkolben (die Lötvorrichtung) von Wänoßverteilungsglied nnä β trat snttferut wird« _ " _ ■

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Weitere Vortod].β und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Ikujohreibung von .AusführungßbeiapioJlön anhand der Zeichnung? in dor Zeichnung zeigt ι

Fig. 1 ein© elektrische Hoohßpannungß-Schaltungsp^ordnung mit einem gemäß der Erfindung ausgebildet·. . Hochspannungswiderstand! wobei einige Teile schematiscb dargestellt sind,·

Fig, 2 eine schein« ti sehe Darstellung von 'feilen dee in Fig. ^Λ- gezeigten Hochspannung^/id erstände ο und einer Haltevorrichtung, die bei der !^rollführung des erfludungsgeinäßen Verfwlirens bsnutst werden kann?

Fig. 3 eine vergrößerte perfiektlvinche Ansicht des in Fig.1 gopjoi-ßten Hochspannungswldoratandes·,

Flg. 4 eine nusoinandergessogene isorani.rj.Hohc» Ansicht des in Fiß« Ί> gezeigten HaclisiGnnungtwidcroiandes, wobei einige Ü'ui3e woggelasßon sind}

Fig. 5 fiiijnn Gchnitt lungs dor Linie V-V dor Fig. 5 mi voll por

Flg. € einen fJohnitt IHngß der Linie Vl-VI dnr Fig. 3}

Fig. 7 einen Bolinitt Ulmlich F1g. 5, wobei ,jedooh ein anderciH AußfHhrungßboiHiiiui der Erfindung dargestellt int und oiijigü Tour wn^gebroclien «ind.

In der Zeichnung - vgl, insbesondere Fig« 1 » ist eine elcktrioohe ßclinli t;»fif*anordnung 10 gneeigt, die eine Hochepannunge-

ingBverHorginig in Form einop !Pretinforwatoi a 11 besitut, on PrlraMrv/JoliJunfi 1i* mit einer geeigneten W

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spannungsquella verbunden ist, während seine SokundUrwick^ lung 13 an einem übliohen Halbwellen-Slelehriohter 14 liegt, der in Pestkörperbauart oder in Röhrenbauart ausgeführt let» An iinarn mit der einen Seite der Sekundärwicklung 14 dee •Uranaformators verbundenen leiter 16 und,dem leiter 17 daa £raneforpiators tritt eine auf_y d,h» eine Spannung iron annähernd 25,000 Volt, DI0 durch die Iieistungsversorung erzeugte gleichgerichtete Spannung wird über einen Leiter 18 der Hoohepannungselaktrode. einer laet-zugeführt, die als extern geerdete Farbkathodenstrahl** röhre 19 dargestellt let» wie aid in ParbfernaahempfUngern benutzt wird* Weitere.Einzelheiten der Lelstungsversorgung 10, der Kathodenatrahlröhre I9 und der isugehörigsn und anderer beim Betrieb der Kathodenstrahlröhre 19 Schaltungen sind hier nicht beschrieben, da sie zum Verstand«· nls äev Erfindung nicht erforderlich sind und vollständig in der oben genannten Schrift von Howard W, Sawa & Go,, Ino* beschrieben sind} der Inhalt dieser genannten_Schrift gehört insoweit mit zur Offenbarung der vorllegonrleaJBgBohrejlbung., Mittels eines isolierten Leiterdrahtes 22 1st ein Hoohspannunga=- widerstand 21 (vgl. Pig« 1) ait der Hochspannungaversorgung verbunden und erzeugt für die an der Last anliegende Hochspannung einen Ableitwag auf Erdpotential, Der Widerstand verhindert, daß die Hochspannung an dar Kathodenstrahlröhre 19 Über die Stirnfläche der Bohre verteilt wird, naoh dl» Horizontal-Treiberachaltung für die Höhre abgeschaltet wurde* auf diese Welse wird das Einbrennen eines Fleckens in die Röhre verhindert,

Der Widerstand 21 (vgl, daau Pigg, 3 bis 6) weist tin hoh&a ayiin&rlsohes Substrat 23 auf, walohas aua aineia karaMaohtn Werkstoff wie beispielweise Staatit oder Aluminiumoxid b@atalib|

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die Wlderstandomlbbel woio?m eine opiralfürmigo Widsretandabahn 21 auf, dlo duroh Druok odor ain andereo geelgnebeö Verfahren auf einer· AaiDonoberfliloho 26 doa Sub»träte aufgebraoht ist; ferner waiab dar Widarsband 21 mehrere A.riBchluß- oder Kleiunjötiiaibbel auf, von denen zwei die Endon der Widorüfcandsbahti bilden, und woboi oohilößlioh nooh ein loolabiona-Qyηten vorhanden iob, Die Widorobandsbahn 24 boBtohb auo einer Zwischenräume aufv/ei.aoadon Maase aus iuarberi elekbrisch niohb laibenden ιΓθΙΙοΙίΜίΐ» die glöLohförmlg Ubor dia ganse Widorstandsbahn vorteilt oind, und aua elnor leitenden Phase, die innerhalb dor Zvrifcjohenräiiine aufweitsenden Maesa aus inerten To Hohen eino Zwinohöiirauw-MasBo bildet» Dio ^leichföriiiig verteilten inerten Teilchen haben GröUen im i5ubmikroribereioli} ihre durohtiohnitbliche Oröüa llogfc bypliioherw^iae im Bereich von 0,1 biß IO Mikron, wobai die loiten.io Phnaa die Zwischenräume zwischen benachbarten inorttm Teilchen. SclilieOlioh varbindob «J.u B'.urleßikli'Bl (Ii-? und dLe LeJtandfj I'uhu^ mil;o:luatulntv Dio Wlilora^nniistfihn '4 hat gltion tiponifirmrum V/jtlfirahisri:! \^rfm 5 M"»£<;oba j.?'"> ?lea-'i;jneinheit und ein^ti BparirutigjkorUV'i.friönfcerJi vr>n 4i»0 Perlon, ^ro Million pro Volt und pro ZoLl dor VMcior.-ifcan'lnbahn., Wegen die-6Qr Eigenschaften hält dor Vilderaband 10 ohne v/oiböree Spannungen yon ^0,000 Volt iswifiohen au inen Enden aus, wenn das Subotrat 23 nur droi Zoll, ί 76,2 mm) lang 1st und einen Durch» nieuoer von 0,375 Zoll (9»Γ>^5 mm ) bealtzt, wobei dio abgewickelte Widür«bandnbahri 24 eine wirksame Länge von ungefähr 10 Zoll (254 am) besitz!;, Bai der Heratallung der Wideretandsbahn 24 wird vorzugsweise εί.ηβ Wi;larai;andazuBammen.oöt3ung verwendet, wie ale in der USA-Anmeidung 3,N, 803 68Ö (eingereicht ain 3. Märis 1969 von L,J, Brady) beschrieben lob, Ea können jedoch auch andere WidgrBtandssmsQimnenHeteungen als die In der gßnatmfcon Patonbaniuüidimg boaahrlobona verwendet wardan,

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Bia Steigung der Spiralbahn 24 ist über die gcmse Mnge hin*» weg gleiehs&ßig dargestellt* es ißt ^edooli auch möglistif &i$ Steigung zwischen benachbarten (längen d®.r Spirale länge unterschiedlicher Teile des Substrats 23 zu variieren*

Bis dargestellten, Anechlußmittel bestehen auß zwrei lötfcaren leitenden Kissen, 2? und 28_r die au dea Enden der Wider standsbahn, abgeschieden, sind, und fertter aus einem mit dem Eißßeti, ■verlöteten Wärmeverteilungßglied 29 uad einem mit dem Iise#n 28 Terlöteten Iteiterdralit .22* Das WänBererteilungeglied 29 ist mit dem lötbaren Eiesen. 27 durob. eine Iibtecb.icb,t 31 ver·· bundeai da es bei Verwendung des Widerstandes 21 ©rfoi^derlioh ist ρ relativ große Wärmemengen Tom Substrat 23 absiü©itea> ist das Befestigungsglied mit einer Oberfläche 32 in. enges? , Naohbarsohaft sur Innenoberfläoh.® 35 des Substrates stattet unä Torzugsweiee aus oinem Ifeterial wie Messing mit guter Wärmeleitfähigkeit ausgebildet _t so"-daß die während der Verwendung des Widerstandes erzeugte Wärme durch das Wärmererteilungs-Befestigungsglied 29 zu einem nioht g©- zeigten Chassis der elektrischen. Ausrüstung geleitet v,^rird_s die die elektrische Sohaltungsanordnung 10 enthalte Obwohl nur eine einzige Widerstandsbalm dargestellt ist und- das Substrat 23 swisohen den. Enden der Widergtasäebahn 24 einen gleiohförmigea kontinuierlieliea Wänaev®rt@ilungßweg vorsieht_ff ist zu. benierkeUf daß dann, wenn, ^wei oder mehrere nioht verbunden© Widerstandsbahnen vom Substrat 23 getragen werden_p ü&& äi© Wärme rou eäntliolien derartigen Wiö.@rßtEndsbahit©ß trägt»* wobei das $öifm&tlgaxig&$l±®& 29 Wänae vom Substrat 23 sbleitck*

Das Wärmewertsilungsglied 29 ist vorssugsweie© mii« ®ixmm Sewinäe versehenen, Seil außgeßtstt@t_p der eis eia atumsael 34 dargestellt ist?, mittels dieses mit (Jevrind©- eehenen öliedss erfolgt die Befeßtißung auf dem öhaseiß ©iner derartigen Verwendung trögt da© VfttriBevertQilmigßglieä

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dasSubstrat 23 und erzeugt auoh eine Erdverbindung für die Widerstandsbahn 24. Zur Erleichterung des Wärmeübergangs vom Substrat 23 zum Wärmeverteilungsglied 29, und auoh zur Herstellung einer starren körperliohen Verbindung zwischen diesem Glied und dem Substrat, weist das Glied 29 einen Sitz 36 für das Ende 37 des Substrats und auch eine Substrat-Ausriohtungsoberfläohe 32 auf. Der Sitz 36 und die Ausriohtungsoberfläohe 32 haben nicht nur die eben genannten Vorteile zur Folge, sondern sind auch während der Durchführung des im folgenden zu beschreibenden erfindungegemäßen Verfahren von größtem Vorteil, Es sei bemerkt, daß die Ausriohtungsoberfläche 32 entweder eine äußere Oberfläche sein kann, wie dies in den Flg. 4 und 5 dargestellt ist, oder aber die Ausrichtungsoberfläche kann auch eine Innenoberfläche sein, wie dies in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben wird,,

Die die Widerstandabahn 24 umgebende Isolierung kann aus irgendeinem geeigneten Werkstoff bestehen) gemäß einem bevorzugten Aueführungebeispiel besteht die Isolierung aus einem Polyurethan-Werkstoff 38 auf Polyesterbasie und einer Hülse 39 mit einem Ende 4^, welches an einer Schulter 42 des Wärmeverteilungsgliedes 29 anliegt. Obwohl die Hülse 39 aus Metall bestehen könnte, um die Wärmeübertragungseigenschaften des Widerstandes 21 weiter zu erhöhen, wird vorzugsweise ein Kunststoffisolationswerkstoff benutzt, um die elektrische Isolation um das Hochspannungsende der Widerstandsbahn herum möglichst groß zu machen. Damit nicht ein nachteilig großes Drehmoment auf die Hülse 39 übertragen wird, wenn eine (nicht gezeigte) Mutter auf den Stummel 34 aufgesohraubt wird, 1st

der Stummel mit einer ebenen Fläche 43 ausgestattet, die mit

einer Im Chassis ausgebildeten Führung zusammenarbeitet, wodurch ein Verdrehen des Stummels relativ zum Chaeelβ verhindert wird. Die an das Hochspannungeende des Widerstands 21 während

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dee Betriebs angelegten Spannungen sind so hoch, daß sie eine Hochspannungskorona am Widerstand hervorrufen,- wenn nicht Koronasohutzmittel vorhanden sind. Beim Vorhandensein einer Koronaentladung verbindet sich atmosphärischer Stickstoff mit Wasserdampf und bildet Salpetrige Säure,während atmosphärischer Sauerstoff Ozon bildete Diese beiden Verbindungen sind gegenüber organischen Werkstoffen chemisoh äußerst aktiv und demgemäß sind Mittel 44 vorgesehen, um eine Hochspannungekorona am Widerstand 21 zu verhindern, Biese MIttel 44 sind vorzugsweise in der dargestellten Form einer Isolierung ausgebildet, welche das Ende der Widerstandebahn und des Hoohspannungs-Zuleitungsdrahtes 22 umgibt. Vorzugsweise erstreckt sioh das Isolationsmaterial 38 um einen halben Zoll (12.7 mm) über das Ende der Widerstandsbahn hinaus und bettet den Zuleltungsdraht 22 ein, um eine Hochspannungskorona zu verhindern.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausfünrungsbeispiel der Erfindung ist das Wärmsverteilungs-Bsfeatigungsiglied 46 mit einem ein Gewinde aufweisenden Teil in der Form eines Sacklochs 47 vorgesehen, und eine Hülse 48 ist eng benachbart zu einer Oberfläche eines Substrate 49 angeordnet, um den Wärmer übergang zwischen diesen Teilen zu erleichtern. BIe Innen*- obβrflache 31 der Hülse 48 let mit einer Substrat-Auerioh- . tungeoberfläohe auegeetattet, die mit dem Substrat zusammen» arbeitet. Wenn das Substrat 49 mit dem Befestigungeglied 46 zusammengebaut wird, so liegt das Ende 52 des Substrats am Sitz 53 des Befeetigungsgliedee an» Bor Endteil dee Substrats 49 und der Hülse 48 sind vor dem Zusammenbau verzinnt worden und nach dem Einsetzen des Substrates in die Hülse wird Wärme an die Hülse angelegt, so daß diese mit dem Substrat flaramvtrlötet wird. Bei den Ausf Uhrungsbeispielen der Pig» 5 und

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der Fig» 7 sind die Wärmeverteilungs-Befestigungsglieder mit Widerhaken oder abgestuften sich verjüngenden Oberflächen 54 bzw« 56 versehen» um den Zusammenbau von Hülse und Befestigungeglied zu erleichtern. Da die Oberflächen 54» 56 sich verjüngen, können die Befestigungsglieder in einfacher Welse keilartig in die Hülsen eingebracht werden, wobei dann die Widerhaken oder Stufen auf diesen Oberflächen einer Trennung der Befestigungsglieder und Hülsen widerstehen«

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren - vgl. dazu Fig. 2 - wird das Wärmeverteiltings-Befestigungsglied 29 in eine Aufnahmeplatte 57 eingesetzt, die in einer Arbeitsstellung 58 gehaltert 1st, wobei das Substrat 23 mit dem Sitz 36 und der Substratausrichtungsoberfläche 32 des Wärmeverteilungs-Befestigungsgliedes in Eingriff ist. Nachdem Substrat und Befestigungsglied annähernd relativ zueinander angeordnet sind, wird eine Substrat-Zentriervorrichtung auf die Auflageplatte zubewegt, und zwar mittelB zweier Stützarme 62, 63, die gleitend

in Hülsenlagern 64» 66 geführt sind; dabei weist die Substrat-Zentriervorrlohtung eine bewegliche Platte 59 auf, die einen Stift 61 besitzt. Während Substrat und Befestigungeglled unter Druck zwischen der Auflageplatte und der Substrat-Zentrlervorriohtung gehalten werden, werden Befestigungsglied und Substrat aneinander befestigt» und zwar durch Aufbringen geschmolzenen Lotes auf das Befestigungsglied und das lötbare Kissen 27 am Substrat. Naoh Erhärtung des geschmolzenen Lotes wird die Platte 59 angehoben und das Substrat und Befeatigungsglied wird aus der Arbeitestation entfernt. Die thermisohen Eigenschaften und die große Hasse des Wärmeverteilungs-Befestigungeglledes 29 maohen es schwierig, den Lötvorgang durchzuführen. Daher wird vorzugsweise die Geschwindigkeit des Wärmeübergangs relativ zum Wärmeverteilungsglied kontrolliert· Dies kann dadurch erfolgen, daß man die Aufnahmeplatte57 aus

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einen thermisoh isolierenden Werkstoff herstellt; voreugeweise erreicht man dies jedoch daduroh, daß man in der Arbeitestation Wärmeelemente anordnet, welche die Arbeltsstatlon erwärmen und das Wärmeverteilungs-Bef estlgungsglied 29 vor dem Aufbringen des geschmolzenen Lotes vorheizen. Wenn die Arbeitestation erwärmt wird, so ist es notwendig, daß die !Temperatur der Station und der Aufnahmeplatte unterhalb der Erhärtungstemperatur des Lots gehalten wird, eo daß das geschmolzene Lot nach dem Aufbringen auf das Substrat und Befestigungeglied schnell erhärten kann· Nachdem das Wärmeverteilunge-Befestigungsglied in der vorgeheizten Aufnahmeplatte angeordnet 1st, wird die Temperatur des Wärmeverteilungsgliedes auf einen Punkt oberhalb des Brhärtungspunktes des Lots angehoben» Wenn sodann das Wärneverteilung^Befestigungsglled mit einem Lötkolben oder einem anderen geeigneten Werkzeug erhitzt wird, so steigt die Temperatur des Wärmeverteilungs-BefeetigungB-*· gliedes schnell auf eine Temperatur an, so daß daβ aufgebrachte Lot schmilzt und das Wärmeverteilungsbefestigtings·* glied und das lötbare Kissen 27 auf dem Substrat 23 benetzt Während des Aufbringena des geschmolzenen Lotes wird die Wärmeabgabe des Wärmevertellungs-Befestlgungsgliedes ge« steuert, da der Temperaturgradient zwisohen dem Wärme vert ei-» lunga-BefeetigungBglied und der Aufnahmeplatte verhältnismäßig klein 1st« Wenn jedoch das Lötwerkzeug vom Wärmeverteilungs-Befestlgungsglled weggenommen wird, so füllt dl· Temperatur des Wärmeverteilungsglledes etwa auf die Temperatur der Aufnahmeplatte ab und das geeohmolzene Lot wird hart. Sodann wird die bewegliche Platte 59 in die geetrlo^elte Stellung in Flg. 2 angehoben und das zusammengebaute Substrat und Wärmeverteilunge-rBefeetlgungsglled wird aus der Auf nahe·- platte entfernt. Dieses Verfahren kann auch verwendet werden»

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um das Wärmeverteilungs-Befestigungeglied 46 nit den in Pig» 7 dargestellten Substrat 49 zu verbinden, obwohl es dann zweckmäßig wäre, die Aufnahmeplatte 57 derart auszubilden» daß sie das Glied 46 aufnimmt«

Es sind zahlreiche Abwandlungen der erfindungsgemäßen Maßnahmen möglich« Beispieleweise könnte ein einziges Substrat mehrere unabhängige Widerstandsbahnen tragen und jede dieser Widerstandsbahnen könnte mit mehreren Spannungeabgriffen versehen sein.

Patentansprüche ι

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Claims

Patentansprüche

: 1. Elektrische Schaltungsanordnung mit einer HochV epannungsleistungsversorgung, die eine Spannung von mindestens 2OcOOO Volt erzeugt und mit der eine Last verbunden ist, wobei mit der Hochspannungsiei βtungeversorgung und der Last Mittel elektrisch verbunden sind, um das Potential an der erwähnten Last zu vermindern» dadurch g e k e η η ζ e 1 oh η β t » daß diese Mittel durch einen Widerstand (21) gebildet werden, der ein starker Wärme widerstehendes elektrisch nicht leitendes Substrat (23) aufweist, welphes eine Cermet-Widerstandsbahn (24) trägt, mit der zwei Anschlüsse elektrisch verbunden sind, wobei der eine Anschluß elektrisch mit der Last (z.B. 19) verbunden ist, während der andere Anschluß an Erdpotential liegt, wobei der Widerstand (21) einen Erdungsweg für die an der Last nach Abschaltung der leistungsvereorung verbleibende Spannung erzeugt _β

2, Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g ck β η η ze lohnet, daß der Widerstand (21) mit Mitteln (e«B. 44) zur Verhinderung einer Hoohspannungskorona an mindestens einem der Anschlüsse versehen ist.

5« Schaltungsanordnung neon Anspruch 2_f dadurch gekennzeichnet, fiftß mindestens eis«? dtr Ansohlüsse einen Lsiterdraht (22) besitzt, wobei die Mittel

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zur Verhinderung der Hoohepannungekorona ein dielektriech.ee Material (44) eind, welohea eich vom Ende der Widerstandsbahn aus erstreckt und einen !Dell des Endes des Zuleitungsdrahte β (22) einbettet.

4· Schaltungsanordnung nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Widerstand (21) ferner ein Wärmeverteilunge-Befestigungsglied (29) mit einer Substrat-Ausrichtungsoberflache (32) in enger Nachbarschaft zur Oberfläche des Substrate aufweist, um den Wärmeübergang dazwischen zu erleichtern, wobei ferner ein Sitz (36) benaohbart Zur Substrat-Aueriohtungeoberflache angeordnet let, an welohem dme Substrat anliegt·

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein t heroisch leistendes Bindematerial das Wärmevertellunge-Befestlgungsglled

/mechanisch mit dem Substrat fest/verbindet, wobei das Befeetlgungsglied das Substrat haltert.

6· Schaltungsanordnung naoh Anspruoh 5, da-

duroh gekennzeichnet , daß das Wäraeverteilunge-Befestigungsglied einen der Anschlüsse unfaßt, wobei das thermisch leitende Bindematerial eine Lotabeoheidung ist, die eine elektrische Verbindung zwischen dem Befestigung«» glied und der Widerstandsbahn herstellt.

7· Elektrische Schaltungsanordnung naoh Anepruet

5» daduroh gekennzeichnet , dafl da· WKrnever»· teilungs-Befestigungsglied alt einem Gewindeteil (34) versehen ist» um den Widerstand an einer Tragfläche zu befestigt.

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•/t

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8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g β k e α α ζ el c h a e t , daß die Widerstandsbahn, aus einem Widerstandsmaterial gebildet 1st, welches eine Zwischenräume aufweisende Masse aus gleichförmig verteilten inerten nicht leitenden Teilchen ist ₉ wobei eine leitende Phase eine Zwisohenraummasse innerhalb der mit Zwischenräumen ausgestatteten Masse bildet, wobei die Widerstandsbahn eine Spannungsfestigkeit von mindestens 3«000 Volt pro Zoll der WiderStandebahn und einen Spannungskoeffizienten des Widerstandes von weniger als 400 Teilen pro Million pro Volt und pro Flächeneinheit besitzt»

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Widerstandsbahn einen Widerstand von mindestens 5 Hegohm pro Flächeneinheit besitzt.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 ₉ daduroh g β k β η. η ζ e 1 ohne t , daß der Widerstand (21) ein Isolationssystem besitzt, welches die Widerstandsbahn einkapselt.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet , daß die Last eine Fernsehkathodenstrahlröhre (19) ist, wobei die Leistungeverβorgung ein Hochspannungstransformator 1st, der eine gleichgerichtete Betriebsspannung von mindestens 20.000 Volt für die Kathodenstrahlröhre erzeugt; wobei schließlich der Widerstand (21) elektrisch mit der Kathodenstrahlröhre (19) und mit Erdpotential verbunden 1st, um einen Entladungsweg für die Spannung auf der Kathodenstrahlröhre dann zu erzeugen, wenn die Lelstungsversorgung abgeschaltet wird.

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12. Widerstand zur Verwendung in einer Hochspannung» schaltung, dadurch gekennzeichnet _t daß der Wideretand ein einziger diskreter Wideretand ist, der einer Spannung von mindestens 20.000 ToIt standhält und ein starker Wärme widerstehendes elektrisch nloht leitendes Substrat aufweist, von welchem eine Cermetfilsl·- Widerstandsbahn getragen wird, mit der Anschlüsse elektrisch verbunden sind.

13· Widerstand naoh Attspruoh 12, dadurch g e -

kennzeichnet , daß die Widerstandebahn einen spezifischen Widerstand von mindestens 5 Megohm pro Pläoheneinheit besitzt.

14· Widerstand naoh Anspruch 12, daduroh g e -

kennzeichnet , daß mindestens einer der Anschlüsse Mittel zur Verhinderung einer Hoohspannungskorona aufweist·

15· Widerstand naoh Anspruoh 12, dadurch gekennzeichnet , daß ein Wärmeverteilungs-Befeetigungsglied mit einer Substrat<*»Ausrlohtungsf lache (32) dloht benaohbart zur Substrat-Oberfläohe vorgesehen iet, wobei ein zur Substrat-Auerlchtungs&tterflaoae vorgesehener Sitz am Substrat anliegt, welches einen einzigen kontinuierlichen WärmeUbertragungsweg zwisohen den Enden des Widerstandes bildet, und wobei das Befestigungsglied einen thermisch leitenden Weg zur Ableitung der Warne vom Substrat darstellt.

16« Widerstand naoh Anepruoh 15» daduroh ge-

kennzeichnet , daß das WÄratverteilunge-Befeetigungsglled elektrisch leitend ist, und daß ein« Lotabeoheidung

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daa Wärmeverteilungs»Befeetigungaglied mit dar Widerstandβ-bahn elektriaoh verbindet und eine Bahn für den Wärmeübergang vom Substrat zum Befeatigungagled bildet»

17» Wideretand nach Anspruch 15» dadurch, g e -

kennzeichnet; dafl daa Wärmeverteilunga-Befesiigungaglied einen mit Gewinde versehenen Seil besitzt, der die Befestigung dea Widerstands an einem Tragglied erleichtert·

18· Blelctriaoha Schaltungsanordnung naoh An*

apruoh 12, daduroh gekennzeichnet » dafl der Widerstand ein zylindriaohea Subetrat aufweißt, weichte einen kontinuierlichen Värmeübertragungaweg sswieohen den Enden des Wideretandes bildet, und wobei dia Wideretand»bahn einen Materialfilm aufweist, der eineSpirale auf dem Subetrat bildet.

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