DE2333494B2

DE2333494B2 - Verfahren zum herstellen von kohlewiderstandsschichten auf traegerkoerpern aus aluminiumoxid

Info

Publication number: DE2333494B2
Application number: DE19732333494
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Phys. Dr. 8672 Erkersreuth; Engl Alfred Dipl.-Chem. Dr.; Stöver Peter Dipl.-Chem. Dr.; Marth Kurt Dipl.-Phys.; 8400 Regensburg Otto
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1973-07-02
Publication date: 1977-06-02
Also published as: DE2333494A1

Description

Al —O—Me-C-

ausbildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kohlenwasserstoffverbindung verwendet wird, die auch Sauerstoff enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Hexamethyldisiloxan verwendet wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen Von pyrolytisch erzeugten Kchletviderstandsschichten •uf keramischen Trägerkörpern aus Aluminiumoxid.

Auf Keramiksubstraten können pyrolytisch erzeugte Kohleschichten nur dann mit guter Haftung erhalten werden, wenn die Keramikoberfläche vorbehandelt ist. Bei Erdalkaliporzellanen erfolgt diese Vorbehandlung durch Ätzen mit wäßriger Flußsäure. Es ist auch schon kekannt, die Oberfläche mechanisch aufzurauhen, z. P. durch Sandstrahlen.

Aus der DL-PS 68 551 ist es bekannt, zur Herstellung von insbesondere gleichstrombeständigen Trägerkörpern aus vorzugsweise alkalioxidhaltigem, keramischem Grundmaterial für Schichtwiderstände auf der Oberfläche der Trägerkörper durch Pyrolyse von flüchtigen metallorganischen Verbindungen eine Abscheidung der volloxidischen Form dieser Metalle zu bewirken. Zwischen Trägerkörper und Widerstandsschicht wird also eine isolierende Zwischenschicht erzeugt. Als Zwischenschicht wird bevorzugt Siliciumdioxid vorgeschlagen, dem auch gerinne Anteile von Kohlenstoff tugesetzt sein können.

Aus der DT-OS 14 90 900 ist ein Verfahren zur Herstellung von hochohmigen Widerstandsschichten bekannt. Diese Widerstandsschichten sollen neben Kohlenstoff auch Silicium und Sauerstoff enthalten. Sie werden durch Pyrolyse geeigneter metallorganischer <ό Verbindungen erzeugt. Von der Verwendung von Hexamethyldisiloxan wird in dieser Literaturstelle abgeraten, da die Pyrolyse dieser Verbindung zu Silicium-Kohle-Schichten führen soll.

Aus der DT-PS 14 71420 ist ein Verfahren zur (^ Verbesserung der Haftung von elektrisch leitenden Schichten aus Kohlenstoff oder Silicium auf Keramikoder Glasträgerkörpern bekannt, bei dem der Trägerkörper zunächst mit Stoffen beschichtet wird, die den Niederschlag der Widerstandsschicht beeinflussen. Dabei werden vor dem Niederschlag der leitenden Schichten wenigstens auf die Oberfläche des Trägerkörpers mit Wasserstoff reduzierbare Schwermetalloxide aufgebracht, deren Metallkomponenten Karbide oder Silicide zu bilden vermögen. Anschließend werden die Schwermetalloxide reduziert, worauf dann die leitende Schicht in an sich bekannter Weise, z.B. durch pyrolytische Zersetzung geeigneter chemischer Verbindungen, erzeugt wird. Als Schwermetalle werden Wolfram oder Molybdän vorgeschlagen. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine rein metallische Zwischenschicht gebildet, mit der die anschließend aufgebrachte Silicium- oder Kohleschicht unter Bildung derkarbide bzw. Silicide reagiert

Aus der Zeitschrift »elektrotechnik« 52, H. 5,4. März 1970, Seiten 12 bis 14, ist es bekannt, daß Trägerkörper aus Aluminiumoxid sich sehr gut für elektronische Schichtbauelemente eignen.

Ein wesentliches Problem bei der Herstellung von elektrischen Schichtwiderständen ist das Abführen der in der Widerstandsschicht gebildeten Wärme, eine wesentliche Rolle spielt dabei der Warmewiderstand des Trägürkörpers. Es ist wichtig, durch Verwendung von gut wärmeleitender Keramik den Warmewiderstand möglichst klein zu machen. Dabei sind jedoch schnell Grenzen gesetzt, weil zwischen den für Schichtwiderstände üblichen Keramiken, wie alkalifreies Porzellan bzw. Sondersteatit, und der Keramik mit entscheidend besserer Leitfähigkeit, nämlich der Aluminiumoxid-Keramik, erhebliche technologische Unterschiede bei der Herstellung von Schichtwiderständen bestehen. Aus der Zeitschrift »Bauelemente der Elektrotechnik« 7 (1972) Nr. 10, Seiten 42 bis 52, ist es bekannt, daß es bisher nicht möglich war, auf Trägerkörpern aus Aluminiumoxid festhaftende Kohlewiderstandsschichten herzustellen, da die Aluminiumoxid-Keramik z. B. einem Ätzangriff durch wäßrige Flußsäure nicht zugänglich ist.

Per vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf Trägerkörpern aus Aluminiumoxid eine pyrolytische Kohleschicht haftfest abzuscheiden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß vor der Abscheidung der Kohleschicht durch pyrolytische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen, die zusätzlich Metalle der IV. Gruppe des Periodensystems enthalten, unter Anwesenheit eines Sauerstoffanteils, der geringer ist als es der höchsten Oxydationsstufe des Metalls entspricht, auf dem Trägerkörper eine monomolekulare Zwischenschicht derart abgeschieden wird, daß sich nach dem Abscheiden der Kohleschicht ein Bindungssystem

Al O Me -C--

ausbildet.

Bevorzugt wird als Metall Silicium verwendet. Die Verbesserung der Haftung der Kohleschicht auf dem Trägerkörper erfolgt durch eine chemische Bindung über die nicht vollständig oxydierte Zwischenschicht. Hierdurch ist es möglich, die Zwischenschicht sehr dünn zu halten und gleichzeitig eine hervorragende Haftfestigkeit zu erreichen. Zwischenschicht und Widerstandsschicht können i.i derselben Vorrichtung direkt hintereinander abgeschieden werden, wodurch sich eine besonders große Zeitersparnis ergibt.

Vorteilhaft wird eine Kohlenwasserstoffverbindung verwendet, die auch Sauerstoff enthalt, wobei jedoch der im Molekül enthaltene Sauerstoffanteil geringer ist, als es der höchsten Oxydationsstufe des betreffenden Metalls entspricht Eine geeignete Verbindung ist Hexamethyldisiloxan. Durch die Begrenzung des Sauerstoffgehaltes im Molekül wird erreicht, daß sich nur die gewünschte teiloxydierte Metallzwischenschicht abscheidet, die im Gegensatz zur voiloxydierten Zwischenschicht eine chemische Bindung sowohl zum Trägerkörper als auch zur Widerstandsschicht mit der sich daraus ergebenden verbesserten Haftung der Widerstandsschicht gewährleistet

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispieies näher erläutert werden.

Auf einem zylindrischen Trägerkorper 1 aus Aluminiumoxid befindet sich eine Zwischenschicht 2 aus teiloxydiertem Silicium und darüber eine Kohlewiderstandsschicht 3. Bei der Zwischenschicht 2 handelt es sich um eine Haftschicht die durch chemische

ίο Bindungen sowohl mit dem Trägerkörper 1 als auch mit der Widerstandsschicht 3 verbunden ist.

H ic r/u 1 Blatt Zeichnungen

Claims

'•f Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von pyrolytisch erzeugten Kohlewiderstandsschichten auf keramisehen Trägerkörpern aus Aluminiumoxid, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abscheidung der Kohleschicht (3) durch pyrolytische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen, die zusätzlich Metalle (Me) der IV. Gruppe des Periodensystems enthalten, unter Anwesenheit eines Sauerstoffanteils, der geringer ist, als es der höchsten Oxydationsstufe des Metalls entspricht, auf dem Trägerkörper (1) eine monomolekulare Zwischenschicht derart abgeschieden wird, daß sich nach dem Abscheiden der Kohleschicht ein öindungssystem