DE2157963A1 - CHANGEABLE FILM RESISTOR AND METHOD OF ITS MANUFACTURING - Google Patents
CHANGEABLE FILM RESISTOR AND METHOD OF ITS MANUFACTURINGInfo
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Description
Veränderbarer Schichtwiderstand und Verfahren zu seiner HerstellungChangeable sheet resistance and process for its manufacture
Die Erfindung betrifft einen veränderbaren Schichtwiderstand insbesondere für gedruckte Schaltungen mit einem isolierenden Trägerkörper, auf dem äußere Anschlußelemente kontaktierend eine elektrische Widerstandsbahn und eine Kontaktbahn angeordnet sind, die mittels eines Schleifkontaktes elektrisch miteinander verbunden sind.The invention relates to a variable sheet resistor, in particular for printed circuits with an insulating carrier body, on the outer connection elements contacting an electrical resistance track and a contact track are arranged, which by means of a Sliding contacts are electrically connected to each other.
Derartige veränderbare Widerstände werden in der Ausführung als Sehichtdrehwiderstand oder Schichtschiebewiderstand in großen Mengen herge-' stellt und besonders in Geräten der Nachrichtentechnik eingesetzt. Da die Stückzahlen sehr hoch sind, bringt bereits eine geringfügige Verbesserung erhebliche Kostenvorteile. Einer der Hauptkostenfaktoren ist die Herstellung der Anschlußelemente für die Widerstands- und die Kontaktbahn. Such variable resistances are implemented as a visual rotation resistance or stratification resistance produced in large quantities and used especially in telecommunications equipment. Since the number of pieces is very high, this already brings a slight improvement considerable cost advantages. One of the main cost factors is the manufacture of the connection elements for the resistance and contact tracks.
Bei bislang bekannten veränderbaren Widerständen bestehen die Anschlußelemente aus Metallteilen, die durch Nieten an der Widerstandsbahn be- " festigt sind. Die Kontaktbahn ist meist ganz aus Metall und besitzt ein einstückig formgestanztes Anschlußelement. Durch die unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten von Trägerkörper, Widers tandsba,hn, Nieten und Anschlußelementen ergeben sich beträchtliche Schwierigkeiten bei der Forderung nach einer dauerhaften Befestigung. Letztlich werden hierdurch die Genauigkeit, die Reproduzierbarkeit des gewünschten Widerstandswertes und die Kontaktsicherheit beeinträchtigt. TJnti=>r anderem betrifft das veränderbare Widerstände für gedruckte Schaltungen. Diese Widerstände werden in den gedruckten Schaltungen eingesetzt und nach einem bekannten Verfahren der Tauchlötung verlötet.In the case of variable resistors known so far, the connection elements exist made of metal parts that are attached to the resistance track by rivets. The contact track is usually made entirely of metal and has a one-piece molded connection element. Because of the different Temperature coefficients of support body, resistance ba, hn, rivets and Connection elements result in considerable difficulties in the Demand for permanent attachment. Ultimately, this improves the accuracy and reproducibility of the desired resistance value and impaired contact security. TJnti => r other this concerns variable resistors for printed circuits. These Resistors are used in the printed circuit boards and after a known process of dip soldering.
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Um die Herstellungskosten zu senken, wurde bereits vorgeschlagen, die Befestigungsorgane zur Halterung des Potentiometers auf der Grundplatte der Schaltung aus der Trägerplatte für das Widerstandselement herauszuarbeiten und gleichzeitig als Träger für die elektrischen Ansehlußelemente zu benutzen. Die Anschlußelemente werden hierbei vorzugsweise in Form metallischer Schichten auf die Befestigungszungen aufgebracht, beispielsweise nach dem an sich bei der Technik der gedruckten Schaltungen bekannten Verfahren aufgeätzt oder aufgedruckt. Die innere Kontaktbahn besteht aus einer dünnen, kreisrunden Metallschicht, die mit ihrem metallischen Anschlußelement eine zusammenhängende Einheit bildet. Es wurde vorgeschlagen, sämtliche Metallschichten so auszuwählen, daß sie aus einem lötbaren Metall wie z.B. Zink oder Kupfer, gegebenenfalls mit dünner Silberauflage bestehen. Die Verlötung mit den metallischen Leiterbahnen der Schaltung wird dann in einfacher Weise durch Eintauchen in eine Schmelze des Lötmetalls bewirkt. Durch die Überlappung der Widerstandgschicht mit der Metallschicht entsteht aber der Nachteil, daß das Stromabnahmeorgan die kurze, überhöhte Zone der Überlappung passieren muß. Damit sind ein höherer Abrieb und Kontaktunsicherheit verbunden. Da die Metallschicht der Anschlußelemente nach einem der bekannten Verfahren herausgearbeitet werden soll, entsteht ein erheblicher Abfall des Metallmaterials, der seinerseits die Herstellungskosten wesentlich erhöht. Da diese Art von Widerständen in Großstückzahl hergestellt werden, fallen diese Kosten beträchtlich ins Gewicht. ' ■In order to reduce the manufacturing cost, it has already been proposed that Fastening elements for holding the potentiometer on the base plate to work out the circuit from the carrier plate for the resistance element and at the same time as a carrier for the electrical connection elements to use. The connection elements are preferably applied to the fastening tongues in the form of metallic layers, for example, etched or printed using the method known per se in the art of printed circuits. The inner contact path consists of a thin, circular metal layer that forms a coherent unit with its metal connection element. It has been suggested that all metal layers be selected from a solderable metal such as zinc or copper, if appropriate with a thin silver plating. The soldering with the metallic Conductor tracks of the circuit are then produced in a simple manner by dipping into a melt of the solder. Because of the overlap the resistance layer with the metal layer, however, has the disadvantage that the current collection element forms the short, elevated zone of the overlap must happen. This is associated with higher abrasion and contact uncertainty. Since the metal layer of the connection elements after one of the known methods is to be worked out, arises a significant waste of the metal material, which in turn increases the cost of manufacture significantly increased. Since these types of resistors are manufactured in large numbers, this cost is significant weight. '■
Bei den bekannten Potentiometern wird zur Senkung der Herstellungskosten die Kontaktbahn in der Regel aus einem geprägten Metallstück bestehen, das mittels Kramptechnik an dem Trägerkörper befestigt ist.In the case of the known potentiometers, manufacturing costs are reduced the contact track usually consist of an embossed piece of metal which is attached to the carrier body by means of the Kramptechnik.
Um auch diese Mehrkosten zu senken, ist es bekannt, die Kontaktbahn und dessen Anschlußelement aus einer leitenden Folie zu bilden. Die Kontaktbahn wird hierbei aus einem Folienstreifen in geeigneter Form ausgestanzt. Da sie selbstklebend ist, wird das ausgestanzte Folienstück auf die Trägerplatte lediglich aufgedrückt. Im Hinblick auf einen möglichst geringen Übergangswiderstand zwischen Schleifkontakt und Kontaktbahn wird eine Folie aus einer Silber-Kupfer-Legierung bevorzugt. ' _ _, _In order to reduce these additional costs, it is known to use the contact track and to form its connection element from a conductive foil. the The contact track is made from a foil strip in a suitable form punched out. Since it is self-adhesive, the punched-out piece of film is simply pressed onto the carrier plate. With regard A foil made of a silver-copper alloy ensures the lowest possible transition resistance between sliding contact and contact track preferred. '_ _, _
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Der Nachteil dieser Ausführung liegt darin, daß die Anschlußelemente für die Widerständsbahn aus einer handelsüblichen Silberfarbe bestehen. Da eine vereinfachte Herstellung auch dieser AnschTußelemente bei diesen großen Stückzahlen von beträchtlichem Torteil ist, hat es sieh diese Erfindung zur Aufgabe gemacht, vorgenannte Nachteile zu beseitigen und,einen veränderbaren Widerstand zu schaffen, der billiger und hinsichtlich seiner Kontaktierung und Abriebeigenschaften sicherer ist«The disadvantage of this design is that the connecting elements consist of a commercially available silver paint for the resistance track. Since a simplified production of these connection elements in these large numbers of a considerable part of the gate, it is the object of this invention to eliminate the aforementioned disadvantages and to create a changeable resistor that is cheaper and is safer with regard to its contacting and abrasion properties «
Gemäß der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, die Anschlußelemente aus einer lötbaren und elektrisch gut leitenden Folie auszubilden, die auf dem Trägerkörper vorzugsweise so aufgebracht ist, daß die Oberfläche des Trägerkörpers und des Anschlußelementes auf gleicher Ebene liegen.According to the invention it is therefore proposed that the connecting elements to form from a solderable and electrically highly conductive foil, the is preferably applied to the carrier body in such a way that the surface of the support body and the connection element lie on the same plane.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß die Kontaktbahn und ihr Anschlußelement aus dieser Folie bestehen·.An advantageous development provides that the contact track and you Connection element consist of this film ·.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen sehen vor, daß die Folie in einer Vertiefung des Trägerkörpers eingebettet ist. Dabei kann die Folie mittels physikalischer Verfahren in den Trägerkörper eingebettet werden» Es kann hierbei z.B. Ultraschall angewendet werden. Auch kann die Folie durch mechanische Mittel auf dem Trägerkörper gehalten werden. In einfachster Weise erfolgt dies dadurch, daß die Folie aufgeklebt wird.Other advantageous developments provide that the film in a Is embedded recess of the carrier body. The film can be embedded in the carrier body using physical processes »For example, ultrasound can be used here. Can also Foil are held on the carrier body by mechanical means. This is done in the simplest way by gluing the film on.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung sieht vor, daß die Folie mit einer lötfähigen Metall-Legierung überzogen ist. Die Metall-Legierung kann dabei aus 95$ Blei und 5$ Zinn bestehen.Another advantageous embodiment provides that the film with a solderable metal alloy is coated. The metal alloy can consist of $ 95 lead and $ 5 tin.
Eine andere vorteilhafte Ausführung sieht vor, daß die Folie mit einem lötfähigen Metall überzogen ist· Das Metall kann hierbei Zinn sein.Another advantageous embodiment provides that the film with a solderable metal is coated · The metal can be tin.
Die Ausführung der Erfindung kann für Schichtdreh- oder Schichtschiebewiderstände benutzt werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können sich die Anschlußelemente der Widerstandsbahn und das Anschlußelement dör Kontaktbahn auf verschiedenen Seiten des Trägerkörpers befinden. _ . _,The embodiment of the invention can be used for film rotating or film sliding resistors. According to a development of the invention, the connection elements of the resistance track and the connection element can be located on the contact track on different sides of the carrier body. _ . _,
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Schließlich kann der veränderbare Widerstand durch folgende Verfahrensschritte hergestellt werden: Finally, the variable resistor can be produced by the following process steps:
a) Freischnitt des Trägerkörpers aus einem Metallstreifen, vorzugsweise aus einem Aluminiumstreifen, derart, daß an mindestens zweia) Cut-out of the carrier body from a metal strip, preferably from an aluminum strip, such that at least two
. Stellen eine Haltebrücke mit dem Metallstreifen besteht}. Make a retaining bridge with the metal strip there is}
b) Prägung des Trägerkörpers um Folientiefe an den Stellen an denen die Folie aufgeklebt wird und Yerrundung der Kanten;b) Embossing of the carrier body by film depth at the points where the film is glued on and the edges rounded;
c) Überdeckung des Metallstreifens mit einer Isolierschicht mittels anodischer Oxydation5c) Covering the metal strip with an insulating layer by means of anodic oxidation 5
d) Überdeckung der Isolierschicht mit einem Lack oder Kunststoffsd) Covering the insulating layer with a paint or plastic
e) Aufprägen einer weichlotfähigen, verzinnten Kupfer-Folie als Anschlußelement für die Widerstandsbahn und als Kontaktbahn mit Anschluß element;e) Stamping on a solderable, tinned copper foil as a connection element for the resistance track and as a contact track with connection element;
f) Aushärten des Cu-Folien-Klebers;f) curing of the Cu foil adhesive;
g) Aufbringen der Widerstandsschicht;
h) Aushärten der Widerstandsschicht;
i) Trennen von den Haltebrücken.g) applying the resistance layer;
h) curing the resistance layer;
i) Separation from the holding bridges.
Bei' diesem Verfahren werden zum Einbetten der Folie zwei Verfahrensschritte benötigt. Zunächst erfolgt das Prägen des Trägerkörpers um Folientiefe und dann das Einkleben der Folie.In this process, two process steps are required for embedding the film. First of all, the carrier body is embossed Foil depth and then sticking in the foil.
Es ist natürlich durchaus denkbar, die Folie z.B. in einer Hartpapierplatte unter Wärme- und Druckeinfluß in einem Arbeitsgang einzudrücken.It is of course quite conceivable to use the foil in a hard paper plate, for example to be pressed in under the influence of heat and pressure in one operation.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die der Erläuterung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen veränderbaren Widerstandes dienen. Es zeigen von den FigurenFurther details of the invention emerge from the following Description accompanying the explanation of what is shown in the drawings Embodiments of a variable resistor according to the invention to serve. It show from the figures
Fig. 1 die Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schichtdrehwiderstand,Fig. 1 is a plan view of a film rotary resistor according to the invention,
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Fig. 2 einen Schnitt I-I durch diesen Widerstand,2 shows a section I-I through this resistor,
Fig. 3 einen Stanzstreifen für einen Schichtdrehwiderstand mit der eingebetteten formgestanzten Cu-Folie für die Anschlußelemente und die Kontaktbahn,Fig. 3 shows a punched strip for a film rotation resistor with the embedded, stamped copper foil for the connection elements and the contact path,
Fig. 4 einen anderen Stansstreifen für einen Schichtschiebewiderstand mit der eingebetteten Cu-Folie,4 shows another strip for a layer sliding resistor with the embedded Cu foil,
Fig. 5 einen Querschnitt durch diesen Stanzstreifen,5 shows a cross section through this punched strip,
Fig» 6 einen weiteren Stanzstreifen für die Herstellung eines.Schichtdrehwiderstandes. 6 shows a further punched strip for the production of a layer rotation resistor.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte veränderbare Widerstand besteht aus einem isolierenden Trägerkörper (1), wie z.B. aus Hartpapier oder einem Glasfaser verstärkten Epoxydmaterial, in den die Anschlußelemente (2) in Form einer dünnen Cu-Folie eingebettet sind. Die Cu-Folie ist 0,03 mm dick und im Hinblick auf günstige Lötfähigkeit mit einer Metallschicht, wie z.B. Zinn, bedeckt. Falls eine bessere Temperaturbeständigkeit des Überzuges erforderlich ist, kann'dieser aus einer 0,005 mm dicken Metall-Legierung aus 95 i° Pb und 5 fo Sn bestehen. Unter der Einwirkung von Temperatur und Druck erfolgt die Einbettung der Folie so, daß die Oberflächen des Trägerkörpers und der Folie.in der gleichen Ebene liegen.The variable resistor shown in Fig. 1 and 2 consists of an insulating support body (1), such as made of hard paper or a glass fiber reinforced epoxy material, in which the connecting elements (2) are embedded in the form of a thin Cu foil. The Cu foil is 0.03 mm thick and covered with a metal layer, such as tin, for good solderability. If a better temperature resistance of the coating is required kann'dieser consist of a 0.005 mm thick metal alloy composed of 95 Pb i ° and 5 fo Sn. Under the influence of temperature and pressure, the film is embedded in such a way that the surfaces of the support body and the film are in the same plane.
Auf den Trägerkörper wird dann in einer der bekannten Techniken die Widerstandsschicht (3) derart aufgespritzt oder aufgedruckt, daß diese die Anschlußelemente (2) überlappt. Im Gegensatz zu den bekannten Überlappungen in Form eines Höckers besteht hier nur eine Schräge, auf der das Stromabnahmeorgan gleiten kann. Durch das Einbetten der Folie wird damit eine wesentlich verbesserte Kontaktierung in dieser Übergangszone erreicht.The resistance layer is then applied to the carrier body in one of the known techniques (3) sprayed on or printed on in such a way that it overlaps the connecting elements (2). In contrast to the well-known overlaps In the form of a hump, there is only a slope on which the power take-off element can slide. By embedding the foil so that a significantly improved contact is achieved in this transition zone.
Zur Befestigung der Folie befindet sich auf der Unterseite ein geeigneter Klebstoff, der unter der Einwirkung der Temperatur während des Preßvorganges aktiviert wird.There is a suitable one on the underside to attach the foil Adhesive that is activated under the influence of temperature during the pressing process.
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Die Kontaktbahn (4) besteht aus einem ringförmigen Teil (41)» ^r uffl eine Mittelöffnung (5) angeordnet ist. Diese Mittelöffnung soll die Achse der niehtdargestellten Betatigungswelle aufnehmen. An den ringförmigen Teil (41) schließt sich das Anschlußelement.(6) der Kontaktbahn (4) an. Auch die Kontaktbahn besteht aus einer Folie nach obengenannter Art, so daß die Anschlußelemente (2) und die Kontaktbahn in einem Arbeitsgang in den Trägerkörper (i) eingebettet werden können.The contact track (4) consists of an annular part (4 1 ) »^ ru ffl a central opening (5) is arranged. This central opening is intended to accommodate the axis of the actuating shaft not shown. The connecting element (6) of the contact track (4) adjoins the annular part (4 1). The contact track also consists of a film of the type mentioned above, so that the connection elements (2) and the contact track can be embedded in the carrier body (i) in one operation.
Der veränderbare Widerstand ist in Fig. 2 nochmals im Schnitt I-I dargestellt. The variable resistance is shown again in FIG. 2 in section I-I.
Für einen Massenartikel vorgenannter Art ist es unbedingt notwendig, daß man über ein rationelles Fertigungsverfahren verfügt. Tn Fig. 3 ist ein Stanzstreifen aus Hartpapier (7) dargestellt, in den in der bereits beschriebenen Art die formgestanzte Cu-Folie eingebettet wird. ü"m einen sicheren Weitertransport und ein genaues Stanzen zu gewährleisten, besitzt der Stanzstreifen längs des Randes zu beiden Seiten Perforationslöcher (β). Wach Einbettung der Folie kann die Widerstandsschicht (3) mittels Maskentechnik aufgespritzt oder gedruckt werden. Im letzten Arbeitsgang wird dann der veränderbare Widerstand nach Fig. 1 freigeschnitten.For a mass-produced item of the aforementioned type, it is absolutely necessary that one has a rational manufacturing process. Tn Fig. 3 a punched strip made of hard paper (7) is shown, in which the punched copper foil is embedded in the manner already described. to ensure safe further transport and precise punching, the punched strip has along the edge on both sides Perforation holes (β). Wach embedding the foil can be the resistance layer (3) sprayed on or printed using mask technology. In the last step, the changeable resistance is then adjusted Fig. 1 cut away.
Ist in Fig. .3 die Möglichkeit der Herstellung eines Scnichtdrehwiderstandes dargestellt, so zeigt Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel nämlich die Herstellung eines Mehrfach—Schiebewiderstandes aus einem Stanzstreifen. Ausgehend von einem Stanzgtreifen (7) aus Hartpapier werden wie bei dem anderen beschriebenen Verfahren Cu-Folienstreifen (9»10,11,12,13) der Länge nach in den Stanzstreifen eingebettet. Zum Unterschied gegenüber der Herstellung des Drehwiderstandes wird die Folie auf beiden Seiten in den Stanzstreifen eingebettet. Die Anschlüsse, die aus den Streifen (9) und (11) erhalten werden, bilden die Anfangs- und Endanschlüsse der ersten Widerstandsbahn, während der Anschluß aus (10) den sogenannten Mittelabgriff der Widerstandsbahn darstellt. Auf der Rückseite des Stanzstreifens ist die zweite Widerstandsbahn mit ihren Anschlüssen aus den Streifen (12) und (I3) vorgesehen. Es erfolgt dann in an sich bekannter Weise ein AuftragenIs in Fig. 3 the possibility of producing a non-rotational resistor 4 shows another embodiment, namely the production of a multiple sliding resistor from one Punched strips. Starting from a punched strip (7) made of hard paper As with the other method described, Cu foil strips are used (9 »10,11,12,13) embedded lengthways in the punched strip. To the In contrast to the production of the rotational resistance, the film is embedded in the punched strip on both sides. The connections, obtained from strips (9) and (11) the start and end connections of the first resistance track, while the connection from (10) is the so-called center tap of the resistance track represents. On the back of the punched strip is the second resistor track with its connections from strips (12) and (I3) intended. An application then takes place in a manner known per se
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der V/iderstandsschicht rait anschließendem Brennvorgang. In einem letzten Arbeitsgang wird das fertige Videz'standselement ausgestanztethe resistance layer is then fired. In one In the last step, the finished videz'stand element is punched out
In Fig. 5 ist der Stanzstreifen im Querschnitt dargestellt»In Fig. 5 the punched strip is shown in cross section »
Eine Pertigungsmöglichkeit des veränderbaren Schichtwiderstandes ist in Figo 6 dargestellt» Man geht von einem Aluminiumstreifen (14) aus» Aus diesem Streifen wird der Umriß des Schichtdrehwiderstandes so freigeschnitten, daß für die weiteren Arbeitsgänge noch mehrere Haltebrücken vorhanden sind«. Anschließend erfolgt an <len Stellen, an denen die Cu-Folie aufgeklebt werden soll, eine Tieferprägung um Folienatärke. Gleichzeitig werden die scharfen Kanten abgerundet. Da aber der Trägerkörper isolierende Eigenschaften besitzen muß, wird das Aluminium durch die bekannte anodische Oxydation mit einer Isolierschicht versehen. Diese Isolierschicht ist meist aber nicht lückenlos, so daß eine weitere Isolierschicht aus Lack oder aus Kunststoff darübergedeckt werden muß.One possibility of manufacturing the changeable sheet resistance is shown in Figo 6 "One starts from an aluminum strip (14)" From this strip, the outline of the layer rotation resistance is cut out so that several retaining bridges are required for further work steps available". This is followed by <len places where the copper foil is to be glued on, a deep embossing around foil thickness. At the same time, the sharp edges are rounded off. But since the carrier body must have insulating properties, this is Aluminum is provided with an insulating layer through the well-known anodic oxidation. However, this insulating layer is usually not complete, so that another insulating layer made of paint or plastic must be covered over.
Dex* nächste Arbeitsgang beinhaltet das Aufkleben der weichlotfähigen Cu-Folie und das anschließende Aushärten des Klebers. Sodann wird die Widerstandsschicht aufgebracht und gebrannt. Als letzter Arbeitsgang wird das fertige Widerstandselenient von seinen Haltebrücken getrennt.Dex * next work step includes sticking on the solderable Cu foil and the subsequent curing of the adhesive. The resistance layer is then applied and fired. As the last step the finished resistor element is separated from its retaining bridges.
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