DE2316847A1

DE2316847A1 - METHOD FOR MANUFACTURING GLAZED FILM RESISTORS AND THEREFORE MANUFACTURED ELECTRICAL RESISTOR

Info

Publication number: DE2316847A1
Application number: DE19732316847
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Chem Dr Hoppert; Walter Dipl Ing Schuermann
Original assignee: CRL Electronic Bauelemente GmbH
Current assignee: CRL Electronic Bauelemente GmbH
Priority date: 1973-04-04
Filing date: 1973-04-04
Publication date: 1974-10-17
Also published as: FR2224848B3; FR2224848A1; ES424976A1

Description

CRL Electronic 3672 Selb, den 29· März 1973CRL Electronic 3672 Selb, 29 · March 1973

Bauelemente GmbH ZP-Fi/esBauelemente GmbH ZP-Fi / es

Verfahren zur Herstellung glasierter Schichtwiderstände und danach hergestellter elektrischer WiderstandProcess for the production of glazed film resistors and then produced electrical resistance

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Scliichtvriderstände, bestehend aus einem keramischen Trägerkörper, der Widerstandsschicht und einem Glasurüberzug und danach hergestellte Schichtwiderstände hoher thermischer Belastbarkeit, die auch, im Hochvakuum anwendbar sind.The invention relates to a method for producing electrical Light resistors, consisting of a ceramic Carrier body, the resistance layer and a glaze coating and then produced sheet resistances of high thermal Resilience that can also be used in high vacuum.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung glasierterThere are several methods of making glazed ones

Drahtwiderstände bekannt» Die Glasur hat dabei den Zweck, denWirewound resistors known »The purpose of the glaze is to

Draht elektrisch zu isolieren und gleichzeitig soll sie vor Luftsauerstoff und Feuchtigkeit Schutz bieten.To electrically insulate wire and at the same time it should offer protection from atmospheric oxygen and moisture.

Bei Drahtwiderständen stellen dabei die ungleichen Wärmeausdehnungen zwischen Glasur und l/xderstandsdraht ein Problem dar derart, daß sich bei der Herstellung solcher Widerstände in der Glasur Risse und Poren bilden können. Die deutsche Patentschrift 511 65^ hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, dieses bekannte Problem dadurch zu umgehen, daß der Widerstand von einer isolierenden, bei verhältnismäßig niedriger Temperatur brennbaren keramischen Masse umgeben und ein Glasurüberzug auf dieser keramischen Schicht aufgebracht ist.In the case of wirewound resistors, the unequal thermal expansions represent between the glaze and the spacer wire is a problem it is such that cracks and pores can form in the glaze during the manufacture of such resistors. The German Patent specification 511 65 ^ has therefore set itself the task of to circumvent this known problem by having the resistance of an insulating, at relatively lower Surrounded temperature combustible ceramic mass and a glaze coating is applied to this ceramic layer.

Aus der deutschen Patentschrift 526 695 ist ein Verfahren zur Herstellung eines isolierenden Schutzüberzuges für elektrische Widerstände durch Auftragen einer Glasur bekannt, bei dem die Abkühlung der Glasur vom Schmelzpunkt bis zum Erstarrungspunkt künstlich beschleunigt wird, so daß die Glasur erstarrt, bevor der darunter befindliche Widerstandsleiter seine Temperatur bzw. seine maximale Ausdehnung nennenswert verringert hat. Auf diese Weise entstehen nachFrom the German patent specification 526 695 is a method known for the production of an insulating protective coating for electrical resistors by applying a glaze, in which the cooling of the glaze from the melting point to the solidification point is artificially accelerated, so that the The glaze solidifies before the resistance conductor underneath reaches its temperature or its maximum expansion has decreased significantly. In this way arise after

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dem Abkühlen des liiderstandsdrahtes zwischen diesem und dem Glasurüberzug Kapillarräume, in denen sich der Ividerstandsdraht bei Eelastuxig ausdehnen kann, ohne die Glasur rissig oder brüchig zu machen.the cooling of the resistance wire between this and the Glaze coating capillary spaces in which the resistance wire is located can expand at Eelastuxig without cracking or breaking the glaze.

Als Glasuren werden dazu sogenannte Muffelglasuren verwendet, die durch Tauchen, Streichen oder Spritzen auf den. mit Draht bewickelten keramischen Trägerkörper aufgebracht werden·So-called muffle glazes are used as glazes, by dipping, brushing or spraying onto the. ceramic carrier bodies wound with wire are applied

Es ist auch bekannt, Drahtwiderstände mit einem keramischen Trägerkörper zwischen zwei Schalen aus keramischer Glasur-Biasse zu legen und die Teile miteinander zu verschmelzen. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 126 482 ist ein Verfahren zur Glasierung elektrischer Drahtwiderstände durch Umpressen mit Glasur im plastisch verformbaren Zustand in einer Pressfora bekannt, bei dem die in einer Schraelzwanne durch Erwärmung pulverförmigen Materials erweichte Glasunnasse im plastisch verformbaren Zustand innerhalb der Pressform auf den Widerstand aufgebracht und dabei dieser mit der Glasurmasse umpresst wird.It is also known to use wirewound resistors with a ceramic Carrier body between two bowls made of ceramic glaze bias to lay and fuse the parts together. From the German Auslegeschrift 1 126 482 is a procedure known for glazing electrical wire resistors by pressing over with glaze in a plastically deformable state in a press fora, in which the glass wetness softened in a sheet vat by heating powdery material in the plastically deformable state within the mold the resistance is applied and this is pressed around with the glaze mass.

Alle diese bekannten Verfahren zur Herstellung von Überzügen aus Glasur oder Email beziehen sich auf Drahtwiderstände. So auch das in der deutschen Offenlegungsschrift 1 7^5 0Ol veröffentlichte Verfahren zur Herstellung einer Widerstandsspule, bei dem die Drahtwindungen während des Einbettens in das geschmolzene Email nicht langer als 10 Sekunden, vorzugsweise nicht langer als 5 Sekunden bei der hierfür erforderlichen Temperatur gehalten und die Emailschicht durch Flammsprühen aufgebracht wird.All of these known methods of making coatings made of glaze or enamel refer to wirewound resistors. So also that published in the German Offenlegungsschrift 1 7 ^ 5 0Ol Method of manufacturing a resistance coil, in which the wire turns during embedding in the molten Email not longer than 10 seconds, preferably not longer than 5 seconds for the time required for this Maintained temperature and the enamel layer by flame spraying is applied.

Metalloxidwiderstände mit einem Glasurüberzug aus einer in Wasser, Alkohol, Terpentin oder dgl. suspentierten feinpulverisierten Keramikfritte, die durch Spritzen aufgebracht wird, sind aus der US-PS 3 O69 294 bekannt. Nachdem die Flüssigkeit verdunstet ist, bleibt der Widerstand mit einerMetal oxide resistors with a glaze coating of an in Water, alcohol, turpentine or the like. Suspended finely powdered ceramic frit, which is applied by spraying are known from US Pat. No. 3,069,294. after the If the liquid has evaporated, the resistance remains with a

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pulverförmigen Keraraikfritte bedeckt, die anschließend in geeigneten Öfen bei einer Temperatur gebrannt wird, bei der die Fritte zusammenschmilzt, ohne dan Widerstandskörper zu verformen.powdery Keraraikfritte covered, which is then burned in furnaces at a suitable temperature at which the frit melts together without deforming dan resistor body.

Die durch Tauchen oder Spritzen Mit Glasur überzogenen Schichtwiderstände haben jedoch den Nachteil, daß beim Glasurbrand infolge teilweisen Auflösen3 der Widerstandsschicht in der Glasur die V7iderstandsänderung während des Herstellungsverfahrens zu groß wird. Aus diesem Grunde wurde auch schon versucht, die Widerstände in Glas einzuschmelzen. Die nach diesem Verfahren hergestellten Widerstände haben jedoch den Nachteil, daß die Wärmeableitung infolge des Fehlens eines Kontaktes zwischen Widerstandsschicht und Glasumhüllung sehr schlecht ist, so daß diese Widerstände nur minimal belastbar sind. Auch mit Kunststoff umhüllte Schichtwiderstände können nicht allen technischen Anforderungen gerecht werden« Urnlcleidungen dieser Art, die durch Wirbelsintern, Tauchen, Gießen oder Rollen aufgebracht werden, sind ebenfalls nicht hoch belastbar, da sich der Kunststoff bei Temperaturen um 200 C zu zersetzen beginnt. Auch für Anwendungen in Hochvakuumanlagen sind diese Widerstände nicht geeignet» da sie zum Gasen neigen.Those coated with glaze by dipping or spraying However, sheet resistors have the disadvantage that during glaze firing, as a result of partial dissolution3 of the resistance layer in the glaze the change in resistance during the manufacturing process becomes too great. Because of this, already tried to melt the resistors in glass. Have the resistors made by this process however, the disadvantage that the heat dissipation due to the lack of contact between the resistance layer and Glass envelope is very bad, so that these resistors are only minimally resilient. Also wrapped in plastic Film resistors cannot meet all technical requirements Vortex sintering, dipping, pouring or rolling are also not highly resilient because the plastic is begins to decompose at temperatures around 200 C. Also for applications These resistors are not suitable in high vacuum systems because they tend to gas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schichtwiderstand zur Verfugung zu stellen, der hochbelastbar und im Hochvakuum anwendbar ist und bei dem außerdem die Widerstandsänderung bei der Herstellung des Schutzüberzuges minimal ist.The invention is based on the object of providing a sheet resistor which can withstand high loads and is im High vacuum can be used and in which, in addition, the change in resistance during the production of the protective coating is minimal.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeraäß dadurch gelöst, daß der Widerstand vor dem Glasiervorgang vorgewärmt und die Glasur anschließend mittels Flammsprühen aufgebracht wird, wobei eine Glasur zu verwenden ist, die im geschmolzenen Zustand nicht mit der Widerstandsschicht reagiert.This object is achieved according to the invention in that the Resistance is preheated before the glazing process and the glaze is then applied by means of flame spraying, whereby a glaze is to be used that does not react with the resistive layer in the molten state.

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Die Vorwärmung des Widerstandes kann dabei in einer ersten und der Glasurüberzug in einer zweiten Flamme stattfinden, pder es wird eine einzige Flammsprühvorrichtung verwendet, der das feingemahlene Glasurpulver erst nach dem Vorwärmen zugeführt wird. Die Pulverzufuhr kann dabei kontinuierlich oder in zeitlich aufeinanderfolgenden Teilschritten erfolgen, wobei nach jedem Teilschritt die Glasur durch Einwirken der Flamme aufgeschmolzen wird. Die letztgenannte, vorzugsweise anzuwendende Möglichkeit ergibt dabei weitgehend blasenfreie Glasurüberzüge. Wichtig ist dabei, daß durch Variation der Zufuhr brennenden Gases und Luft oder Sauerstoff die Flammenatmosphäre so eingestellt wird, daß sich minimale Widerstandsänderungen ergeben. Zur Erhöhung der Rieselfreudigkeit des feingemahlenen Glasurpulvers ist es vorteilhaft, dieses vor dem Flammsprühvorgang durch die Flamme fallen zu lassen, um es vorzuschmelzenvThe preheating of the resistor can be done in a first and the glaze coating take place in a second flame, or a single flame spray device is used, the finely ground glaze powder only after preheating is fed. The powder can be fed in continuously or in successive partial steps, after each sub-step, the glaze is melted by the action of the flame. The latter, preferably Applicable option results in largely bubble-free glaze coatings. It is important that through Variation of the supply of burning gas and air or oxygen, the flame atmosphere is adjusted so that result in minimal changes in resistance. To increase the It is the ability of the finely ground glaze powder to flow freely advantageous to do this before the flame spraying process by the Dropping flame to melt it down v

Glasierte Widerstände gewährleisten eine Beständigkeit bei Oberflächenteraperaturen über 200 C. Der dichte Einschluß des Widerstandes durch die Glasur bietet einen sehr guten Schutz vor dem Eindringen von Feuchtigkeit, Luftsauerstoff oder aggressiven Gasen, so daß bei elektrischer Belastung wesentlich geringere Widerstandsänderungen als bei kunstharzisolierten Schichtwiderständen auftreten. Der dichte Einschluß erlaubt auch die Anwendung erfindungsgemäßer Widerstände im Hochvakuum. Ein weiterer Vorteil der glasierten Schichtwiderstände nach der Erfindung liegt in der hohen dielektrischen Durchschlagsfestigkeit, die mehr als doppelt so groß als bei kunstharzlackierten Widerständen gleicher -Bauform ist und in der höheren Belastbarkeit. Außerdem ist das Flammsprühverfahren einfach in der Massenproduktion anwendbar . .Glazed resistors ensure resistance to surface temperatures above 200 C. The tight enclosure the resistance through the glaze offers very good protection against the ingress of moisture and atmospheric oxygen or aggressive gases, so that under electrical load significantly smaller changes in resistance than with synthetic resin insulated ones Layer resistances occur. The tight enclosure also allows the use of resistors according to the invention in a high vacuum. Another advantage of the glazed sheet resistors according to the invention is their high dielectric strength that more than double is as large as with synthetic resin-coated resistors of the same design and has a higher load capacity. Also is the flame spray process can easily be used in mass production . .

Ein Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schichtwiderstandes ist in/der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of one according to the invention The method of producing the sheet resistor is in / in the drawing and is described in more detail below.

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Der Schichtwiderstand besteht aus einem keramischen Trägerkörper 1, auf dem sich die Widerstandsschicht 2 befindet. Bei zylindrischen Trägerlcörpern sind auf den stirnseitigen Endflächen 6 Metallkappen 3 aufgepresst, an denen die Anschlüsse 4 mechanisch fest und elektrisch leitend angeordnet sind. Wegen der hohen thermischen Belastung beict Flammsprühen sind die Kappen und Anschlüsse aus einem thermisch hoch belastbaren Material mit der Glasur angepasstem thermischen Ausdehnungskoeffizienten! die Kappen beispielsweise aus VACON und die Anschlüsse aus dem Material Sonderschmelze. Bei dem beispielhaft dargestellten zylindrischen Schichtwiderstand werden die axial angeordneten Anschlüsse 4 in drehbare Aufnahmevorrichtungen eingespannt und anschließend der Glasurüberzug 5 mittels Flammsprühen aufgebracht, wobei es zweckmäßig ist, die Flamme von den Anschlüssen 4 durch Abschirmbleche fernzuhalten.The sheet resistor consists of a ceramic carrier body 1 on which the resistance layer 2 is located. In the case of cylindrical support bodies, the End faces 6 metal caps 3 pressed on, on which the connections 4 are arranged mechanically fixed and electrically conductive. Because of the high thermal load with flame spraying the caps and connections are made of a thermally highly resilient material with a thermal matched to the glaze Expansion coefficient! the caps, for example made of VACON and the connections made of special melt material. With the cylindrical sheet resistor shown as an example the axially arranged connections 4 are clamped in rotatable receiving devices and then the glaze coating 5 is applied by means of flame spraying, it being expedient to pass the flame from the connections 4 through Keep shielding plates away.

Eine andere Art, die Glasur nur auf den notwendigen Oberflächenteilen des Schichtwiderstandes aufzubringen und die Metallkappen und Anschlüsse thermisch nicht zu überlasten besteht darin, die Glasur in herkömmlicher Art z.B. durch Tauchen, Spritzen, Streichen, Rollen und dgl. auf die Oberfläche aufzubringen und das Brennen der Glasur durch Einwirkung konzentrierter IR-Strahlung, beispielsweise durch Laser oder Hochtemperaturstrahler durchzuführen.Another way, the glaze only on the necessary parts of the surface of the sheet resistance and not to thermally overload the metal caps and connections consists in applying the glaze in a conventional manner, e.g. by dipping, spraying, brushing, rolling and the like onto the surface to apply and the firing of the glaze by exposure to concentrated IR radiation, for example by Perform laser or high temperature radiator.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht allein auf zylindrische Schichtwiderstände beschränkt, sondern auch auf Schichtwiderstände flacher Bauforra und auf Schichtschaltungen anwendbar*However, the inventive method is not alone cylindrical sheet resistors are limited, but also to sheet resistors of flat design and to layered circuits applicable*

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS

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Claims

CHL Electronic Ö672 Selb, the Z3. MatZ- 4373 Bauelemente GmbH ZP-Fi / es PATENT CLAIMS:

1. A method for producing electrical film resistors, consisting of a ceramic carrier body, the resistance layer and a glaze coating, characterized in that the resistor is preheated before the glazing process and the glaze is then applied by means of flame spraying, a glaze to be used which is melted in the State does not react with the resistive layer.

2. Process for the production of electrical sheet resistors according to claim 1, characterized in that the resistance preheating takes place in the flame jet of the flame spraying device and the finely ground glaze only fed to the flame spray device after the preheating process will. ;

3 · Process for the production of electrical film resistors according to claim 1, characterized in that the resistance preheating is carried out in a first and the glazing process in a second flame jet.

4. Process for the production of the sheet resistors according to Claim i and 2 or 3 * characterized in that the powder feed takes place continuously or preferably in successive partial steps, after each sub-step, the glaze is melted by the action of the flame.

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5 · A method for producing electrical film resistors according to claim 1 and 2 or 3i, characterized in that the finely ground glaze powder dropped through the flame and thus the powder's ability to trickle the subsequent flaram spray process is increased.

6. Electrical sheet resistor with a glaze according to the method according to claim 1 to k, characterized in that the resistance layer is a carbon layer.

7. Electrical sheet resistor with a glaze according to the method according to claims 1 to 4, characterized in that that the resistive layer is a metal layer.

8. Electrical sheet resistance with a glaze according to Method according to Claims 1 to 4, characterized in that the resistance layer is a metal oxide layer.

9. Electrical sheet resistance with a glaze according to Method according to Claims 1 to 4, characterized in that that the resistive layer is made of a conductive glaze consists.

10. Electrical sheet resistor according to claim 1 to 8, characterized in that the resistance layer by an insulating layer, preferably from one Oxide, is protected.

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