DE2136367A1 - Potentiometer - Google Patents

Potentiometer

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Publication number
DE2136367A1
DE2136367A1 DE19712136367 DE2136367A DE2136367A1 DE 2136367 A1 DE2136367 A1 DE 2136367A1 DE 19712136367 DE19712136367 DE 19712136367 DE 2136367 A DE2136367 A DE 2136367A DE 2136367 A1 DE2136367 A1 DE 2136367A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
resistance
base layer
potentiometer
carbide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19712136367
Other languages
English (en)
Inventor
Walter Dr Reichelt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WC Heraus GmbH and Co KG
Original Assignee
WC Heraus GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by WC Heraus GmbH and Co KG filed Critical WC Heraus GmbH and Co KG
Priority to DE19712136367 priority Critical patent/DE2136367A1/de
Publication of DE2136367A1 publication Critical patent/DE2136367A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C10/00Adjustable resistors
    • H01C10/30Adjustable resistors the contact sliding along resistive element
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C10/00Adjustable resistors

Description

  • Potentiometer" Die Erfindung bezieht sich auf ein Potentiometer, das einen Träger aus einem temperaturbeständigen, elektrisch isolierenden Werkstoff, wie Glas, glasierte oder polierte Keramik, eine darauf aufgedampfte oder aufgestäubte Grundschicht aus elektrisch schlecht- oder nichtleitendem Werkstoff und auf der Grundschicht eine aufgedampfte oder aufgestäubte Widerstandsschicht aufweist.
  • Aus der deutschen Patentschrift 878 236 ist ein hochohmiger Widerstand für stetig veränderbare Potentiometer bekannt, der einen Träger aus einem Polyplast aufweist. Auf diesen Träger ist eine dünne dielektrische Schicht aus anorganischem Werkstoff, insbesondere aus Siliziummonoxid, im Vakuum aufgedampft und auf diese dielektrische Schicht eine dünne leitende Metall- oder Halbleiterschicht. Wegen der zu großen Unterschiede im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Träger und Schicht und der mangelhaften Festigkeit des Kunststoffträgers haben sich diese Potentiometer nicht bewährt.
  • Aus der schweizerischen Patentschrift 319 742 sind ebenfalls durch Aufdampfen im Vakuum oder durch Kathodenzerstäubung hergestellte Potentiometer bekannt. Dabei wird auf einem Träger aus Glas, Glimmer, einem keramischen Werkstoff oder aus mit einer Glasur versehenen Metallunterlage die Widerstandsschicht aufgedampft oder aufgestäubt. Um die Abrasion der Widerstandsschicht zu vermindern, wird auf die Widerstandsschicht noch eine elektrisch leitende Schutzschicht aufgedampft oder aufgestäubt, die um ein Vielfaches dicker ist als die Widerstandsschicht. Als Werkstoff für diese Schutzschicht wird halbleitendes Material bevorzugt, das einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand als der Werkstoff für die Widerstandsschicht besitzen muß. Aus der Verwendung einer Halbleiterschutzschicht resultiert aber, daß sich bezüglich des elektrischen Widerstandes undefinierte Oberflächenschichten ausbilden, die einen stetigen Widerstandsverlauf mit dem Drehwinkel verhindern.
  • Weiterhin ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift 1 540 167 ein Potentiometer bekannt, bei dem eine Cermetschicht als Widerstandsbahn auf einen elektrisch nichtleitenden Träger aufgedampft ist. Um bei mäßigem Schleiferdruck einen weitgehend konstanten Kontaktwiderstand zwischen Schleifer und Cermetschicht zu erhalten, wird auf die Cermetschicht eine im Vergleich zu ihr dünne Edelmetallschicht aufgedampft, die -durch anschließende Wärmebehandlung der Anordnung mindestens in den Oberflächenbereich der Cermetschicht eindiffundiert. Cermet-Widerstands schichten bieten infolge ihres metastabilen Zustandes bekanntlich keine ausreichende Gewähr für eine Widerstandskonstanz über längere Zeiträume. Wenn die Oberfläche nicht geschützt ist, was bei einem Potentiometer äa nicht möglich ist, ändert sich der Widerstand besonders stark. -Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,gein Potentiometer zu schaffen, das bei langer Lebensdauer eine hohe Widerstandskonstanz, hohe Abrasionsfestigkeit und konstanten Kontaktwiderstand aufweist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe für ein Potentiometer der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch, daß die Grundschicht aus einer 1 bis 3 /u dicken Schicht aus Silizium, Siliziumkarbid, Bor oder Borkarbid besteht, in deren dem Träger abgekehrte Oberflächenschicht Teilchen aus dem die Widerstandsschicht bildenden Werkstoff, insbesondere aus Kohlenstoff, Gold, einem Metall der Platingruppe, Titankarbid oder Tantalkarbid, eingelagert sind. Durch diesen erfindungsgemäßen Schichtaufbau wird erreicht, daß die belegte Trägeroberfläcne durch die auf ihr gut haftende, nicht zu dünne und Korrosionsfeste Grundschicht stabilisiert wird. Diese erfindungsgemäße Grundschicht aus Silizium, Siliziumkarbid, Bor oder Borkarbid verhindert, daß die Trägeroberfläche infolge des Schleiferdruckes an lokalen Stellen zusammenbricht und infolge der dadurch bedingten schwankenden Rauhigkeit keine Linearität zu erzielen ist und die Oberfläche schließlich völlig zerstört wird. Die Grundschicht ist erfindungsgemäß so ausgewählt, daß sie bei Einlagerung von Teilchen aus dem die Widerstands schicht bildenden Werkstoff an der Grenzfläche zur Widerstandsschicht eine festhaftende, die Abriebeirrenschaften nicht verschlechternde Verbindung ergibt wie im Falle von Kohlenstoff, einem Metall der Platingruppe oder Titan- oder Tantalkarbid, bzw. daß im Falle von eingelagertem Gold dieses mit dem Werkstoff der stabilisierenden Grundschicht ein niedrigschmelzendes Eutektikum bildet. Durch den erfindungsgemäßen Schichtaufbau ist sichergestellt, daß durch die mechanische Reibbeanspruchung des Schleifers keine Schichtzerstörung hervorgerufen wird, daß sich ferner keine elektrisch isolierend wirkenden Oberflächenschichten ausbilden können und daß der elektrische Widerstand auch über lange Zeiträume gesehen konstant bleibt. Die Lebensdauer von erfindungsgemäß ausgebildeten Potentiometern ist mit angepaßtem Schleifkontakt größer als 1 Million Betätigungen.
  • Weiterhin bringt der erfindungsgemäße Schichtaufbau des Potentiometers den Vorteil mit sich, daß durch entsprechende Wahl der Dichte der in die Oberflächenschicht der Grundschicht eingelagerten Teilchen aus Werkstoff der Widerstandsschicht Widerstandswerte von wenigen Ohm bei großer Teilchendichte bis zu 1.000 Megohm (109 Ohm) auf einfache Weise und nach gleichem Verfahren hergestellt werden können.
  • Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Potentiometers wird an nachstehendem Beispiel erläutert. In einer an sich bekannten Aufdampfanlage, in der ein Vakuum von etwa 10-5 mm Hg aufrechterhalten wird, wird ein in üblicher Weise vorgereinigter Glasträger je nach Glasart auf eine Temperatur im Bereich von 500 OC bis 600 OC erhitzt. Dann wird mittels Elektronenbombardement Silizium verdampft und auf dem erhitzten Glasträger eine Siliziumschicht von etwa 2 /u Dicke niedergescillagen. Diese Siliziumscilicht besitzt einen elektrischen Widerstand von einigen 100 bis 1.000 Megohm. Wenn die Dicke voll 2 /u erreicht ist, wird gleichzeitig mittels einer zweiten Elektronenkanone Kohlenstoff verdampft und darm zusammen mit Silizium niedergeschlagen. Dabei wird der elektrische Widerstand der niedergeschlagenen Schicht laufend mit einer Meßbrücke an einem gleichzeitig beschichteten Testglas gemessen.
  • Wenn die elektrische Leitfähigkeit der Schicht etwa 2/3 des gewünschten Wertes erreicht hat, wird die Verdampfung von Silizium langsam bis auf Null reduziert, so daß am Ende nur noch Kohlenstoff niedergeschlagen wird. Die Verdampfung von Kohlenstoff wird dann beendet, wenn der gewünschte Widerstandswert auf dem Testglas erreicht wird. Auf die so hergestellte Schicht folge werden dann noch wie an sich bekannt lötfähige ELektroden aufgedampft. Die fertig beschichteten Glasträger können dann auf Metallplättchen aufgeklebt werden, um sie bruchsicher zu machen. Bei den anderen genannten Werkstoffen erfolgt die Aufdampfung sinngemäß in gleicher Weise.
  • Die Dicke der auf die Grundschicht aufgedampften, nur aus Widerstandswerkstoff bestehenden Widerstandsschicht beträgt bis zu 1 /U.
  • Die vorstehend beschriebene Herstellungsweise von Potentiometern durch Aufdampfen der Schichten kann auch in der Weise abgeändert werden, daß die Schichten aufgestäubt werden.
  • Die Figur zeigt einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäß beschichtetes Potentiometer in vergrößertem Maßstab.
  • Mit 1 ist ein Glasträger beoeicimet. Auf diesen ist die Grundschicht 2 aufgedampft oder aufgestäubt. In die Oberflächenschicht der Grundschicht sind TeiLchen 3 aus dem die Widersbandssc}iicht 4 bildenden Werkstoff eingelagert. Mit 5 sind die teiLweise auf den Träger, teilweise auf die Widerstarl(lsschicht aufgedampften, lötfähigen Fes tkontak be bezeichnet.

Claims (4)

Patentansprüche
1. Potentiometer, das einem Träger aus einem temperaturbeständigen, elektrisch isolierenden Werkstoff, wie Glas, glasier-te oder polierte Keramik, eine darauf aufgedampfte oder aufgestäubte Grundschicht aus eLektrisch schlecht- oder nichtleitendem Werkstoff und auf der Grundschicht eine auf gedampfte oder aufgestäubte Widerstandsschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht aus einer 1 bis 3 /u dicken Schicht aus Silizium, SiLiziumkarbid, Bor oder Borkarbid besteht, in deren dem Träger abgekehrten Oberflächenschicht Teilchen aus dem die Widerstandsschicht bildenden Werkstoff, insbesondere aus Kohlenstoff, Goi(i, einem Metall der Platingruppe, Titankarbid oder Tantalkarbid, eingelagert sind.
2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der in die Oberflächenschicht der Grundschicht eingelagerten Teilchen die Größe des Widerstandswertes bestimmt .
3. Potentiometer nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der auf die Grundschicht aufgedampften, nur aus Widerstandswerkstoff bestehenden Widerstandsschicht bis 1 µ beträgt.
I
4. Verfahren zur Herstellung eines Potentiometers nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gegen Ende der Aufdampf- oder Aufstäubperiode für den Grundschicht werkstoff gleichzeitig die Widerstandsschicht bildender Werkstoff aufgedampft oder aufgestäubt wird.
DE19712136367 1971-07-21 1971-07-21 Potentiometer Pending DE2136367A1 (de)

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DE (1) DE2136367A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2900069A1 (de) * 1979-01-02 1980-07-03 Ferrotron Elektronik Gmbh Messkopf zur ermittlung der sauerstoffaktivitaet von schmelzen
DE2952161A1 (de) * 1979-12-22 1981-06-25 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Duennfilmschaltung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2900069A1 (de) * 1979-01-02 1980-07-03 Ferrotron Elektronik Gmbh Messkopf zur ermittlung der sauerstoffaktivitaet von schmelzen
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