DE2300481A1 - Verfahren zur herstellung einer als widerstandsschicht auf einem substrat dienenden metallisierung - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer als widerstandsschicht auf einem substrat dienenden metallisierungInfo
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Description
SIEMENS AKTIiSNGESJSLLSCEAi1I München 2, - 5. JAN. 1973
Berlin und München WittelsbacherDlatz
73/1004
Verfahren sur Hez'stellung einer als Y/iderstandsschicht
auf einem Substrat dienenden Metallisierung
Die Torliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur- Herstellung
einer als Widerstandssehicht auf einen Substrat dienenden Metallisierung, bei den das Substrat von einem
Gasgemisch aus mindestens einer flüchtigen Metallverbindung
entsprechend der gewünschten Metallisierung und eineis rfrägergas
umströmt wird oder von einer die gewünschten Metallverbindungen
enthaltenen Lösung umgeben ist oder einen aus solchen Lösungen bereits erzeugten angetrockneten PiIc aufweist»
Schichtwiderstände, deren V/i der stands 3 chi oh t aus Metallen bzw. aus Legierungen besteht, weisen gegenüber
herkömmlichen Kohleschichtwiderständen verschiedene Vorteile auf: sie besitzen eine bessere Langzeitkonstans und
einen kleineren Teniperaturbeiwert. Die bisher bevorzugten
Verfahren zur Herstellung von derartigen Metallschichtwiderständen
beruhen auf Bedampfung oder Bestäubung eines Substrats in Hochvakuum. V/eiterhin sind jedoch auch Verfahren
bekannt, bei denen wässerige oder nichtv/ässerige
Lösungen verwendet werden. Die init einem Vakuum arbeitenden
Verfahren sind sehr aufwendig, da sehr viel Geräte hierzu erforderlich
sind. Die nach bisher bekannten mit einer Atscheidung aus einer Lösung arbeitenden Verfahren sind hinsichtlich
der Streuung und der Beschichtungsgenauigkeix nur
sehr schwer su steuern und reproduzierbar durchzuführen.
Es wurde daher schon angeregt, aus Genischen von flüchtigen Schwermetallverbindungen, wie beispielsweise !Carbonyle,
Azetylazetonate, Zyclopentadienyle, Alkyle usw. durch thermische
Zersetzung die Y/'iderstandsschicht in gewünschter Zusammensetzung
zu bilden. Die Abscheidung aus der Gasphase bietet gegenüber
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dem mit Flüssigkeiten arbeitenden Verfahren den Vorteil,
daß bei einer geeigneten Wahl der Zersetzungstemperatur die Zusammensetzung der niedergeschlagenen Schicht durch
die Zusammensetzung der Gasphase sehr genau gesteuert werden -kann, während bei Lösungen nach bisher bekannten Verfahren
die Schicht zusammensetzung nicht nur von den Konzentrationsverhältnissen, sondern auch von den unterschiedlichen Zersetzungsenergien
bzw. den Zersetzungspotentialen abhängig ist. Weiterhin hat eine Abscheidung aus der Gasphase auch
den Vorteil, daß die Abscheidungsgeschwindigkeit und damit die Schichtdicke genau gesteuert werden kann. Gleiche Vorteile
bietet eine Abscheidung aus Lösungen nur wenn sie durch eine örtlich scharf begrenzte Überhitzung unter Einbeziehung
aller gewünschten Komponenten erfolgt oder über die Zwischenstufe eines angetrockneten Filmes durchgeführt
wird. Beim Gasphasen-Verfahren kann der Transport der flüchtigen. Schwermetallverbindungen in den Reaktionsraum zweckraäßigerweise
mit Hilfe eines anorganischen oder organischen Trägergases
und/oder mit Hilfe von Unterdruck erfolgen. Die erhaltenen Widerstandsschichten können bei allen erfindungsgercäßen Verfahren
zur Verbesserung ihrer Eigenschaften gezielt bis zu 20^b nichtmetallische Fremdatome enthalten. Dadurch werden
das Feuchteverhalten, die Langzeitkonstanz, die mechanischen
Eigenschaften, die Übergangswiderstände und die Abriebfestigkeit verbessert, was insbesondere bei regelbaren Widerständen
von Bedeutung ist.
Der Einbau der Fre'mdatome kann dabei auf folgende Weise erfolgen:
a) die Schv/ermetallverbindung wird so gewählt, daß durch
Zerfall des Komplexbildners die gewünschten Fremdatome bereits eingebaut wurden.
Ein Beispiel hierfür ist Sauerstoff aus Azetyl-Azetonaten.
b) aus Gasphase oder Lösung bzw. Film können geeignete Verbindungen zugegeben werden, wie beispielsweise Bor
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aus Borwasserstoffen.
c) ein Trägergas oder Lösungsmittel kann so gewählt werden, daß die gewünschten Beinienungen durch
Zersetzung des'Trägergases oder des Lösungsmittels erhalten werden,.,wie beispielsweise Stickstoff aus
Ammoniak, Kohlenstoff aus Kohlenwasserstoffen.
Das Verfahren selbst kann auf verschiedene V/eise durchgeführt werden:
a) die su beschichtenden Körper werden einzeln oder strangförniig angeordnet in einem Reaktionsraum mit
Laser- oder Elektronenstrahl partiell erhitzt. Dabei werden die zu zersetzenden Verbindungen gasförmig
auf die erhitzten Körper geleitet. Die Arbeitsteiüperaturen
liegen dabei etwa/ 200 bis 4-00 C.
b) Es ist auch möglich, die Widerstandssehicht auf der
Innenwand von Rohrkörpem- aufzubringen, indem das Gasgemisch oder die Lösung den Rohrkörper durchströmt
oder aus einer Lösung ein ?ilm angebracht wurde und die Innenwand hierbei mittels Larser rsit
der Widerstandsschicht versehen wird. Hierbei kennen
die späteren SinzelkÖrper als ungetrennter Rohrstrang
eingesetzt v/erden. Die Schichxdicke ist durch Konzentrationsverhältnisse
und/oder durch die Relativ—Geschwindigkeit des Laser-Brennfleckes auf der Rohr-Innenwand
steuerbar. Eine zusätzliche lötbare Kontaktierung kann dadurch hergestellt werden, daß der Rohrkörper
an den späteren "rennstellen besonders erhitzt
und gleichzeitig anstelle des die Widerstandssehicht
bildenden Gemisches nur ein Gas oder eine Lösung eingeleitet wird, die an den späteren Kontaktierstellen
einen.lötbaren Iletallniederschlag erzeugen. Nach derr.
!Trennen des Rohres in die einzelnen Widerstände erfolgt das Einlöten der Kontakte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur
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Ausbildung einer als Widerstandsschicht auf einem Substrat ■
dienenden Metallisierung anzugeben, bei dem die Widerstandssehicht
eine gute Langzeitkonstanz, einen kleinen Snperaturbeiwert
und eine hohe Reproduzierbarkeit aufweist* Das Verfahren
soll zudem einfach durchführbar sein. Weiterhin soll
die Widerstandssehicht eine sehr genaue Geometrie besitzen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst» daß der
mit der Metallisierung zu versehende Bereich des Substrats durch einen Laserstrahl oder einen Elektronenstrahl so
erhitzt wird, daß" die Temperatur des diesen Bereich abtastenden
Brennflecks des Laserstrahles oder des Elektronenstrahles
nur wenig über der Zersetzungstemperatur des Metallisierungsgemisches
liegt.
Die Metallisierung wird mit Hilfe des Laserstrahles in der
Form: einer "Wendel" aufgebracht» Der Metallbelag entsteht
also lediglich im Brennfleck des Lasers. Die Laserenergie wird
dabei so gewählt, daß die temperatur des Brennflecks nur
wenig über der Zersetzungstemperatur des Metallisierungsgemisches liegt.
Bei Keramik und/oder Glaskörpern, die auf der äußeren Oberfläche zu beschichten sind, kann die Wellenlänge des
Laserlichtes so. gewählt werden, daß die ikbsorption im
Substrat erfolgt und der gesamte Brennfleck metallisiert wird. Bei dieser Außenbeschichtung ist insbesondere auch
eine Energiezufuhr über einen Elektronenstrahl möglich.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Laserlicht eine das Substrat durchdringende Wellenlänge
aufweist, so daß die Metallisierung nur von einer bereits vorhandenen Metallisierung fortschreitet, die
durch eine kurzzeitige Erhöhung der Strahlenergie herstellbar ist. Hierbei wird also die Laserenergie nur im Bereich
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einer schon bestehenden Metallisierung stark genug absorbiert.
Damit ist es möglich, eine Innenbeschichtung von körpern vorzunehmen. Zur Erzielung einer höheren 3eschichtungsgeschwindigkeit
kann gleichzeitig die Metallisierung auf zwei gegenüber liegende Stellen der Innenwand
in der i*orm einer Doppelwendel aufgebracht werden. Dabei
ist es möglich, die fokussierenden Eigenschaften des Zylinderrohres zur Abbildung heranzuziehen.
Schließlich ist in einer Weiterbildung der Erfindung auch noch vorgesehen, daß in einem rohrförmigen Substrat ein
den die Metallisierung erzeugenden Strahl reflektierende^1
Metalldorn vorgesehen ist. Damit wird durch eine bessere Energieausbeute ebenfalls eine Erhöhung der Bildungsgeschwindigkeit
der Metallisierung ermöglicht.
Mit. dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, das
Kontaktieren und die Trennung eines Rohrstranges iii einzelne
Rohrkörper gemeinsam durchzuführen. Das zur Kontaktierung
dienende Mittel wird während des Trennvorganges durch das Rohr eingeleitet. Die Warmeenei'gie, die beim Trennen mit
Laser- oder Elektronenstrahl auftritt, führt zu einer Zersetzung des Metallisierungsgases bzw. der Metallisierungs-Lösung
an der Innenwand in unmittelbarer Umgebung der Trennstelle, Dabei ist vorteilhaft, daß die Geometrien der
Brennstellen und der Kontaktierungen zwangsläufig übereinstimmen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Pig. 1 die Innenbeschichtung eines Rohrkörpers mit Hilfe eines Laserstrahles, und
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Pig. 2 die Beschichtung eines stabförmigen Substrats mit
Hilfe eines Elektronenstrahls.
Das von einem Laser 1 in der Pig. 1 ausgesandte Laserlicht 2 wird durch eine Linse 3 auf die Oberfläche eines
rohrförmigen Substrats 4 fokussiert.
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der von einem Elektronenstrahlerzeuger 5 erzeugte
Elektronenstrahl 6 durch eine Linse 7 auf die Oberfläche
eines stabförmigen Substrats 8 fokussiert.
Bei dein in der Pig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels
entsteht auf der Innenwand des rohrförmigen Substrats 4 eine Metallisierung 10, während bei dem in der Fig. 2 dargestellten
Ausführungsbeispiels auf der Oberfläche des stabförmige·"
Substrats 8 eine Metallisierung 11 gebildet wird.
Die Auswahl der Wellenlänge des Laserlichtes hängt davon ab, ob die Widerstandsschicht oder Metallisierung (10 bzw. 11)
auf der Innenwand eines rohrförmigen Substrats 4, das beispielsweise aus Glas besteht, oder auf der Außenwand eines
stabförmigen Substrats 8, das aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise Keramik, Glas,Quarz, Polyamid,
Epoxid, Polyfluorkohlenwasserstoff oder Silikonharz be-
steht, aufgebracht werden soll. Bei dem in der Pig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist ein Lasersystem vorgesehen, dessen Licht aufgrund seiner Wellenlänge im Trägermaterial
des rohrförmigen Substrats 4 nur wenig absorbiert wird. Hierfür ist beispielsweise ein YAG-Laser mit einer Wellenlänge
1,06/α geeignet. Bei dem in der Pig. 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel kann anstelle eines Blektronenstrahlerzeugers auch ein Laser anderer Wellenlänge, wie beispielsweise
ein COp-Gas-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6/U
eingesetzt werden.
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Die Temperatur des Brennfleckes richtet sich nach dem
Material, aus dem die Widerstandsschicht gebildet v/erden soll. Seispiele hierfür sind in der folgenden Tabelle angegeben:
Zustand
BrennfIeckentemOeratur
Metallcarbonyle
gasförmig in Lösung
20O0C 2QO0C
Azetylazetonate
gasförmig in Lösung
3000C 300°C
Sdelmetallresinate *) angetrockneter
Film
8000C
Schiehtgemischlaeke auf angetrockneter
Basis Ruß/Lack *) Film
für Beispiel Phenolharz
1 600C
*) Bei diesem Verfahren wird der nicht eingebrannte Teil der
Schicht nach der Bearbeitung wieder abgelöst.
Das Ausgangsmaterial umströmt dabei die in den Figuren
1 und 2 dargestellten Substrate 4'bzw. 8 in gasförmigen
Zustand.
Patentansprüche
Figuren
Figuren
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Claims (15)
1. Verfahren zur Herstellung einer als Y/iderstandsschicht
auf einem Substrat dienenden Metallisierung, bei dem das Substrat von einem Gasgemisch mindestens einer
flüchtigen Metallverbindung entsprechend der gewünschten Metallisierung und einem Trägergas umströmt wird bzw.
'mit einem aus der erforderlichen Lösung erzeugtem angetrocknetem PiIm versehen ist, dadurch gekennzeichnet
, daß der mit der Metallisierung (10,11) zu versehende Bereich des Substrats (4>8) durch
einen Laserstrahl (2) oder einen Elektronenstrahl (6) so erhitzt wird, daß die Temperatur des diesen Bereich
abtastenden Brennfleckes des Laserstrahles bzw. Elektrorienstrahles
über der Zersetzungstemperatur des Metal lisieruiigsgemisches
liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Laserlicht eine das Subsxrat durchdringende Wellenlänge aufweist, so daß die
-Metallisierung nur von einer bereits vorhandenen Metallisierung fortschreitet, die durch eine kurzzeitige Erhöhung
der Strahlenenergie herstellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet
, daß ein rohrförmiges Substrat (4) auf seiner Innenwand gleichzeitig an zwei sich
gegenüberliegenden Stellen mit einer Metallisierung in der Form einer Doppelwendel versehen wird. -
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kenn zeichnet , daß in einem rohrförmigen Substrat
während der Erzeugung der Verspurung ein Dorn angebracht ist, der den die Metallisierung erzeugenden Strahl
reflektiert.
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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
als Gasgemisch ein Gemisch aus Metall-Carbonylen,-Azetyl-Azetonaten,-Cyclopentadienen-y-Cyclopentadienylen
oder-Alkylen mit einem organischen oder anorganischen
Trägergas vorgesehen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß als
Lösungsgemisch Metallcarbonyle,-Azetyl-Azetonate,
Edelinetallresinate oder Schichtgemischlacke auf der Basis Ruß/Lack vor-gesehen sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung aus
dem Lösungsgemisch über den Zwischenzustand eines
mittels Temperaturen, die unterhalb der Zersetzungstemperatur liegen, angetrockneten Films erfolgt.
8. Verfahren nach einein der Ansprüche 1 bis 7>
d εν durch gekennzeichnet, daß die Brennflecktemperatur nur wenig über der Zersetzungstemperatur
liegtο
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Metallcarbonyle bei einer Brennflecktemperatur, die höher ist als 2000C, zersetzt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Azetyl-Azetonate bei einer Brennflecktemperatur, die höher ist als 3000C, zersetzt werden.
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11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sdelmetallresinate bei einer Brennflecktemperatur, die höher ist als 800°0, eingebrannt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, ■ d a durch
gekennzeichnet, daß
die Schichtgemischlacke bei einer Brennflecktempera—
tür, die höher ist als 16O0O, eingebrannt werden.
13o Verfahren nach einem'der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
als Laser ein YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1,06yu verwendet wird.
14·. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a durch
gekennzeichnet, daß als Laser ein COp-G-aslaser mit einer Wellenlänge
von 10,6/u verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14$ dadurch gekennzeichnet, daß
während des Trennens eines Rohrabschnittes in Einzelkörper mittels Laser ein besonderes Metallisierungs-Gas-
oder-Lösungs-Gemisch, beispielsweise Uickelcarbonyl
enthaltend, durch das Rohr geleitet wird unddaS
infolge der an der Trennstelle auftretenden Wärme die liähe der Trennstelle zusätzlich mit einem Metallbelag
kontaktiert wird.
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409828/0556
Priority Applications (14)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19732300481 DE2300481C3 (de) | 1973-01-05 | Pyrolytisches Verfahren zur Herstellung einer als Widerstandsschicht und/oder Kontaktschicht auf einem Trägerkörper dienenden bandförmigen Metallisierung | |
LU68637A LU68637A1 (de) | 1973-01-05 | 1973-10-18 | |
AT994373A AT327326B (de) | 1973-01-05 | 1973-11-27 | Pyrolytisches verfahren zur herstellung einer als widerstandsschicht und bzw. oder als kontaktschicht auf einem tragerkorper dienenden bandformigen metallisierung |
NL7316737A NL7316737A (de) | 1973-01-05 | 1973-12-06 | |
GB5755773A GB1460451A (en) | 1973-01-05 | 1973-12-12 | Production of an electrically resistive metal layer on a substrate |
FR7345475A FR2213634B1 (de) | 1973-01-05 | 1973-12-19 | |
IT54502/73A IT1000748B (it) | 1973-01-05 | 1973-12-21 | Procedimento per formare una metallizzazione fungente da strato di resistenza elettrica su un substrato |
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BE139535A BE809413A (fr) | 1973-01-05 | 1974-01-04 | Procede de fabrication d'une metallisation servant de couche de resistance sur un substrat |
ES422022A ES422022A1 (es) | 1973-01-05 | 1974-01-04 | Procedimiento para la obtencion de una metalizacion. |
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US05/624,711 US4042006A (en) | 1973-01-05 | 1975-10-22 | Pyrolytic process for producing a band-shaped metal layer on a substrate |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (3)
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DE2300481C3 DE2300481C3 (de) | 1976-05-06 |
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ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
DE10019073A1 (de) * | 2000-04-18 | 2001-11-15 | Daniel Ostmann | Langgestrecktes elektrisches Kontaktelement |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT327326B (de) | 1976-01-26 |
IT1000748B (it) | 1976-04-10 |
ZA745B (en) | 1974-11-27 |
HU169775B (de) | 1977-02-28 |
ES422022A1 (es) | 1976-04-16 |
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FR2213634B1 (de) | 1976-11-19 |
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NL7316737A (de) | 1974-07-09 |
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