DE2305354B2

DE2305354B2 - Schichtwiderstand mit Sicherungswirkung und hoher Impulsbelastbarkeit

Info

Publication number: DE2305354B2
Application number: DE19732305354
Authority: DE
Inventors: Hans-Wolfram 2240 Heide Horstmann
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1973-02-03
Filing date: 1973-02-03
Publication date: 1975-10-09
Also published as: DE2305354A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtwiderstand mit Sicherungswirkung und hoher Impulsbelastbarkeit mit einem oder mehreren die Form der Widerstandsschichi beeinflussenden Trennschnitten in der Schicht.

Schichtwiderstände, deren Widerstandsschicht vorzugsweise auf zylindrischen Trägerkörpern aufgebracht ist, werden normalerweise durch Einbringen von Trennschnitten, z. B. in Form einer mehrgängigen Spirale, die die Form der Widerstandsschicht beeinflussen, abgeglichen.

Werden solche Widerstände mit Impulsen, deren Leistung ein Vielfaches der Nennbelastbarkeit des Widerstandes erreichen kann, belastet, so treten an den Wendelanfängen und -enden des Widerstandes durch Stromeinschnürungseffekte Temperaturerhöhungen auf. Dadurch kann die Schicht teilweise zerstört werden, was eine große Änderung des Widerstandswertes oder sogar Totalausfall des Widerstandes zur Folge haben kann, und zwar insbesondere bei Schichtwiderständen, die als Sicherungswiderstand ausgebildet sind. Bei diesen ist z. B. die Breite und/oder Dicke der Widerstandsschicht auf einer begrenzten Länge an einer Stel-Ie nicht stetig, so verringert, daß bei einem länger dauernden Überschreiten der zulässigen Nennbelastung des Widerstandes die Widerstandsschicht an der genannten Stelle zerstört und damit der Stromkreis unterbrochen und so dem Widerstand nachgeschaltete &5 Bauelemente oder Geräte geschützt werden.

Es ist bekannt (DT-OS 20 54 721), bei normalen Schichtwiderständen, die eine möglichst gleichmäßige Stromdichte aufweisen sollen und daher nicht als Sicherungswiderstände geeignet sind, die Widerstandsbahn durch Trennschnitte parallel zu ihrer Länge in streif enförmige Bereiche aufzuteilen und zum Abgleich des Widerstandswertes wenigstens einen dieser Bereiche wenigstens teilweise zu durchtreonea

Es ist weiter bekannt (DT-OS 18 12 187, DT-AS 11 06 893), Trennschnitte in Widerstandsschichten durch Laser- oder Elektronenstrahlen einzubringen.

Schließlich ist es bei einem Schichtwiderstand der eingangs genannten Art bekannt (DT-AS 1049961), den Abgleich eines Sicherun.gswiderstandes durch Aussparen (z. B. durch Schleifen) einer oval oder elliptisch umrandeten, nicht leitenden Teilfläche der Widerstandsschicht vorzunehmen.

Das Aussparen einer solchen Teilfläche ist auch wenn nur eine geschlossene, diese Teilfläche umrandende Kurve eingebracht wird, verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schichtwiderstand mit Sicherungswirkung und hoher Impulsbelastbarkeit mit einem oder mehreren die Form der Widerstandsschicht beeinflussenden Trennschnitten in der Schicht zu schaffen, bei dem durch möglichst wenige und auf einfache Art angebrachte Trennschnitte eine gute Sicherungswirkung erreicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daE die Trennschnitte parallel zueinander verlaufen, in Längsrichtung der der Widerstandsschicht hinteieinanderliegen und sich in ihrer Länge über einen Teil der Breite (bzw. des Umfanges) der Widerstandsschicht erstrecken, wobei die Länge der hintereinanderliegenden Trennschnitte von einem Minimalwert auf einen Maximalwert zunimmt und dann wieder auf den Minimalwert abnimmt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß schon mit wenigen (z. B. drei) kurzen und geraden Trennschnitten, die sich auch in der Massenfertigung schnell und einfach anbringen lassen, ein Widerstand mit einer guten Sicherungswirkung erhalten wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Widerstände dadurch hergestellt werden, daß die Trennschnitte in die Widerstandsschicht eingeschliffen oder mit einem Laser eingeschnitten werden. Dabei ist es zweckmäßig, das Einschleifen bzw. Einschneiden der Trennlinien selbsttätig zu steuern.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Widerstandsschicht eines Schichtwiderstandes mit Sicherungswirkung entsprechend dem Stand der Technik und die

F i g. 2 und 3 die Widerstandsschicht von zwei Ausführungsbeispielen eines Widerstandes gemäß der Erfindung.

Die F i g. 1 zeigt die Draufsicht auf eine Widerstandsschicht 3 eines Schichtwiderstandes, die an ihren Enden mit Anschlüssen 4 versehen ist. Da die Widerstandsschicht eines Schichtwiderstandes normalerweise auf einem zylindrischen Trägerkörper aufgebracht ist, zeigt die F i g. 1 die Abwicklung einer solchen Widerstandsschicht, d. h., bei der praktischen Ausführung des Schichtwiderstandes gehen die Linien 2 ineinander über. Für die hier im folgenden angestellten Betrachtungen ist es übersichtlicher, die Draufsicht, d. h. die Abwicklung der Widerstandsschicht, zu betrachten.

Bd dem bekannten Schichtwiderstand ist ein etwa ovales oder elliptisches Fenster 1 in die Widerstandsschicht 3 eingeschnitten. Das Aussparen eines solchen Fensters ist jedoch verhältnismäßig aufwendig.

F i g. 2 zeigt eine entsprechende Draufsicht auf eine Widerstandsschicht eines Widerstandes nai.h der Erfindung. Hier wird praktisch dieselbe Wirkung wie durch das Aussparen einer oval oder elliptisch umrandeten Teilfläche der Widerstandsschicht durch gerade kurze Trennschnitte 5b erreicht, die parallel zueinander angebracht werden und in Längsrichtung der Widerstandsschicht hintc .einanderüegen und sich in ihrer Länge über einen Teil der Breite, d. h. hier des Umfanges, der Widerstandsschicht 3 erstrecken. Die Länge der hintereinanderliegenden Trennschnitte 5b nimmt dabei von einem Minimaiwert auf einen Maximalwert in der Mitte zu und dann wieder auf den Minimalwert ab.

Eine brauchbare und technisch besonders einfach erreichbare Annäherung an die in F i g. 1 dargestellte, in ihrer Herstellung aufwendige Einengung der Widerstandsschicht läßt sich, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist, bei verminderten Anforderungen an die Impulsfestigkeit des Widerstandes bereits mit drei Trennschnitten 5b erreichen, von denen der mittlere Trennschnitt etwas länger ist als die beiden äußeren Trennschnitte.

Auch bei einem solchen Widerstand mit nur drei Trennschnitten ist bei Dauerbelastung an der am stärksten eingeengten Stelle der Widerstandsschicht die Erwärmung groß genug, um den Widerstand oberhalb einer vorgegebenen Dauerbelastung zu unterbrechen und so den gewünschten Sicherungseffekt zu erreichen.

Die elektrische Belastbarkeit des Widerstandes im Dauerbetrieb richtet sich nach der zugelassenen Temperatur am heißesten Punkt der Widerstandsoberfläche. Sie wird wesentlich bestimmt durch die äußeren Abmessungen des Widerstandes und die Einengung seiner leitenden Schicht.

Bei zwei praktisch ausgeführten Schichtwiderständen mit Sicherungswirkung entsprechend F i g. 3 ergaben sich folgende Kennwerte:

Bei dem ersten Widerstand war die Widerstandsschicht auf einem Keramikzyünder mit 5,1 mm Durch-

S messer aufgebracht; die Länge zwischen den Kontakten betrug 8,8 mm. Die drei Trennschnitte hatten je 2,5 uan Abstand voneinander; die Länge der äußeren Trennschnitte betrug 210° über dem Umfang und die Länge des mittleren Trennschnittes 240° über dem

ίο Umfang.

Mit einem Endwert des Widerstandes von 30 Ohm und einer Dauerbelastbarkeit von 1 W bei 70⁰C ergaben sich eine Ansprechzeit der Sicherungswirkung bei 10 W Dauerbelastung von 3 bis 5 Minuten und als Impulsfestigkeit eine Widerstandswertänderung < 0,1% nach 1000 Impulsen mit 10 W und 1,5 Sekunden Einschalt- und 15 Sekunden Ausschaltzeit.

Bei dem zweiten Widerstand war die Widerstandsschicht auf einem Keramikzylinder mit 3,25 mm Durchmesser aufgebracht, die Länge zwischen den Kontakten betrag 7,7 mm. Die drei Trennschnitte hatten je 2,0 mm Abstand voneinander; die Länge der äußeren Trennschnitte betrug 150° über dem Umfang und die Länge des mittleren Trennschnittes 190° über dem Umfang.

Mit einem Endwert des Widerstandes von 200 Ohm und einer Dauerbelastbarkeit von 0,6 W bei 70° C ergaben sich eine Ansprechzeit der Sicherungswirkung bei 8 W Dauerbelastung von 10 bis 15 Sekunden und als Impulsfestigkeit eine Widerstandsänderung < 0,1% nach 10⁵ Impulsen mit 40mWsec und 400 μ5βΰ Länge bei einer Folgefrequenz von 50 Hz.

Die Schnitte können z. B. durch eine Schleifscheibe, einen Ultraschallmeißel, durch Funkenerosion, durch Ätzen des nicht durch eine Maske abgedeckten Schichtbereiches oder mit Hilfe eines Sandstrahles oder eines Laser-, Ionen- oder Elektronenstrahls vorgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schichtwiderstand mit Sicherungswirkung und hoher Impulsbelastbarkeit mit einem oder mehre- s ren die Form der Widerstandsscbicht beeinflussenden Trennschnitten in der Schicht dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschnitte (5b) parallel zueinander verlaufen, in Längsrichtung der Widerstandsschicht (3) hintereinanderliegen und sich in ihrer Länge über einen Teil der Breite (bzw. des Umfanges) der Widerstandsschicht (3) erstrekken, wobei die Länge der hintereinanderliegenden Trennschnitte (56) von einem Minimalwert auf einen Maximalwert zunimmt und dann wieder auf den Minimalwert abnimmt.

2. Schichtwiderstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei hintereinanderliegende Trennschnitte (5b).

J. Verfahren zum Herstellen eines Schichtwider-Standes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschnitte (56) in die Widerstandsschicht (3) eingeschliffen werden.

4. Verfahren zum Herstellen eines Schichtwider-Standes nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschnitte (5£>) mit einem Laser in die Widerstandsschicht (3) eingeschnitten werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß das Einschleifen bzw. Einschneiden der Trennschnitte (5b) entsprechend einem vorgegebenen Muster selbsttätig gesteuert wird.

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