DE2350025A1

DE2350025A1 - Mittel und verfahren zur kontaktierung keramischer widerstaende

Info

Publication number: DE2350025A1
Application number: DE19732350025
Authority: DE
Inventors: Karl-Hermann Dipl Phys Friese; Rudolf Pollner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-05
Filing date: 1973-10-05
Publication date: 1975-04-10
Also published as: JPS5116457A; NL7413117A; BE820715A

Description

28.9.1973 Pf/Kf

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH,.Stuttgart

Mittel und Verfahren zur kontaktierung keramischer Widerstände

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mittel zur Kontaktierung von keramischen Widerständen, insbesondere für Anwendungstemperaturen oberhalb 40O⁰C, sowie auf ein Verfahren zur Kontaktierung von keramischen Widerständen unter Verwendung dieses Mittels.

Es ist bekannt, keramische Widerstände zu kontaktieren, indem sie an den Stirnseiten mit einem Dickschicht-Einbrennpräparat, das Edelme

talLpulver und ein Suspensionsmittel enthält, versehen werden. Diese

Edel Einbrennpraparate sind infolge des hohen tme'tallgehaltes teuer, so daß sie bei der Herstellung von. keramischen Widerständen einen verhältnismäßig hohen Kostenfaktor darstellen. Darüberhinaus hat sich gezeigt, daß bei keramischen Widerständen, welche bei Temperaturen zwischen 400 und etwa 1100⁰C-verwendet werden sollen, die aus diesen Einbrennpräparaten hergestellten Kontaktierungen eine zu geringe

9815/0724

Haftung auf dem Widerstand aufweisen, so daß es zur Ausbildung hoher Übergangswiderstände bzw. zum Ausfall der Widerstände kommen kann. Weiterhin hat sich gezeigt, daß metallische Prüfkontakte, welche während der Prüfung der Widerstände bei hohen Temperaturen auf die Kontaktierungen aufgedrückt werden, an diesen ansintern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Mittel zur Kontaktierung von keramischen Widerständen anzugeben, das billiger als die bisher bekannten Mittel ist, so daß der Kostenanteil der Kontaktierung an den Gesamtkosten derartiger Widerstände verringert werden kann. Darüberhinaus soll die aus dem Mittel hergestellte Kontaktierung eine gute Haftfähigkeit auf dem Widerstandsmaterial aufweisen, damit auch über eine längere Betriebsdauer, insbesondere bei Temperaturen oberhalb etwa 40O⁰C, der Widerstand sich nicht ändert oder ausfällt, daß also die Betriebssicherheit gewährleistet ist. Dieser Gesichtspunkt spielt eine besonders wichtige Rolle bei keramischen Widerständen, die infolge der Temperaturabhängigkeit ihres Widerstandswertes zur Temperaturmessung in Abgasentgiftunganlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, um durch eine Temperaturüberwachung die Katalysatoren zur Nachverbrennung des Abgases vor Übertemperaturen und damit vor Schädigungen zu schützen. - Schließlich soll bei der vorliegenden Erfindung verhindert werden, daß Kontaktdrähte auf den Kontaktierungen bei·höheren Temperaturen aufsintern und damit nicht mehr ohne weiteres zu lösen sind. - Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem es gelingt, unter Verwendung des obigen Mittels eine Kontaktierung zu erzielen, die die obengenannten Eigenschaften aufweist; das Verfahren soll insbesondere eire ausreichende Haftfestigkeit der Kontaktierung auf dem Widerstandsmaterial gewährleisten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das ein Leitmetall enthaltende Mittel einen Zusatz enthält, der aus

- 3 509815/0724

dem gleichen elektrisch leitfähigen keramischen Material besteht wie die in dem keramischen Widerstand enthaltene leitfähige Komponente. Das Mittel soll aus 20 - 90 Vol.-% Leitmetall und 80 - 10 Vol.-Ji elektrisch leitfähiger keramischer Komponente entsprechend derjenigen des keramischen Widerstandes bestehen. Als Leitraetall kommen hochschmelzende Edelmetalle, insbesondere Platin in Betracht. ·

Das Verfahren, nach welchem .die keramischen Widerstände unter Verwendung des erfindungsgemäßen Mittels kontakti,ert werden, besteht darin, daß eine Suspension eines Leitmetalls, die 20 90 Vol.-% Leitmetall enthält, mit 80 - 10 Vol.-Jf des in dem keramischen Widerstand enthaltenen leitfähigen Materials - die Volumprozent-Angaben jeweils bezogen auf die Summe von Leitmetall und leitfähigem keramischem Material - innig vermischt werden, die Mischung auf die Stirnseiten des keramischen Widerstandes aufgebracht wird, nach—dem der Widerstandskörper zuvor bei einer unterhalb der Sintertemperatur liegenden Temperatur vorgeglüht wurde, und der Widerstandskörper mit den Kontaktierungen anschließend gesintert wird.

Um eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit der Kontaktschicht zu sichern, muß ihr Platinanteil über 20 Vol.-ί liegen. Auch müssen alle Komponenten gründlich vermischt sein, um Inseln schlechterer elektrischer Leitfähigkeit zu vermeiden. Das Aufbringen des Kontaktierungsmittels erfolgt nach den bekannten Techniken wie Siebdrucken, Aufwalzen, Aufpinseln u.a.. Das oben bereits erwähnte Vorglühen des Widerstandskörpers bei einer Temperatur unterhalb der Sintertemperatur vor dem Aufbringen der Kontaktierung gewährleistet eine höhere mechanische Festigkeit des Widerstandskörpers, so daß er in höherem Maße vor mechanischen Beschädigungen beim Aufbringen der Kontaktierungsschicht geschützt ist. Das gemeinsame abschließende Sintern von Widerstandskörper und aufgebrachten Kontaktierungen hat zur Folge, daß die Kontak-

509815/0 7 24

17 7 8

tierungsschicht während des Sinterprozesses miteingebrannt

wird, was zu der guten Haftfestigkeit der Kontaktierung an dem Widerstand führt.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:

Ein NTC-Thermistor , der aus 55 Gew.-? Al O , 44,6 Gew.-? Fe_O und 0,4 Gew.-? MnO besteht und durch Pressen in eine zylindrische Form gebracht wurde, wird bei HOO⁰C vorgeglüht. Nach dem Abkühlen werden die Stirnflächen des Widerstandskörpers durch Siebdruck mit einer Kontaktierung versehen, die auf folgende Weise hergestellt wurde: 84 Gew.-? Leitplatin 1308 der Firma Demetron mit einem Platingehalt von 78,1 Gew.-? und mittleren Kornabmessungen des Platins von etwa 0,5,um Dicke und ca. 10,um Durchmesser wurden mit 16 Gew.-? Eisenoxid, Pe₂O, - Bez. 1352 der Firma Bayer/ Leverkusen mit ca. 99 >5 Gew.-? F^ep0^ ^unc* einer mittleren Korngröße von 0,2 - 0,5/Um innig vermischt. Die Paste kann durch zusätzliche Zugabe von Verdünnungsöl in ihrer Viskosität verändert werden. Die angegebene Zusammensetzung entspricht, wenn man die theoretischen Stoffdichten zugrunde legt, einem Verhältnis von 55 Vol.-? Platin zu 45 Vol.-? Eisenoxid. Nach dem Aufbringen der Kontaktierungen werden die Widerstandskörper bei 1250° gesintert, wobei gleichzeitig die Kontaktierungen eingesintert werden.

Eingehende Untersuchungen über die elektrischen Eigenschaften der auf diese Weise kontaktierten NTC-Thermistoren haben ergeben, daß sich die Kennlinien gegenüber herkömmlichen Kontaktierungen nicht ändern und daß auch das Alterungsverhalten dieser Thermistoren praktisch nicht beeinflußt wird. Durch einen geringeren Gehalt an Leitplatin sind diese Kontaktierungen gegenüber den herkömmlichen billiger. Sie zeigen darüberhinaus eine sehr gute Haftfestigkeit und aufgedrückte Kontaktdrähte sintern auch bei höheren Temperaturen nicht an der Kontaktierungsschicht fest.

50981 5/0724 " ⁵ "

Claims

Ansprüche

IS, Mittel zur Kontaktierung von keramischen Widerständen, .*' insbesondere für Anwendun-gstemperatures oberhalb 400⁰C, das ein Leitmetall enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Zusatz enthält, der aus dem gleichen elektrisch leitfähigen keramischen Material besteht wie die in dem keramischen Widerstand enthaltene leitfähige Komponente.

2. Mittel nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet, daß es

aus 20 - 90 Vol.-% Leitmetall und 80 - 10 Vol.-* elektrisch leitfähiger keramischer Komponente entsprechend derjenigen des keramischen Widerstandes besteht.

3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitmetall aus einem hochschmelzenden Edelmetall, insbesondere aus Platin besteht.

H. Mittel zur Kontaktierung eines Eisenoxid, Pe₃O,, als elektrisch leitfähige- Komponente enthaltenden keramischen Widerstandes nach einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß es 20 - 90 Vol.-? Platin und 80 - 10 Vol„-$ Eisenoxid enthält.

509815/0724

177 8

5. Verfahren zur Kontaktierung von keramischen Widerständen unter Verwendung des Mittels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension eines Leitmetalls, die 20 - 90 Vol.-JS Leitmetall enthält, mit 80 Vol.-/S des in dem keramischen Widerstand enthaltenen leitfähigen Materials - die Volumprozent-Angaben jeweils bezogen auf die Summe von Leitmetall und leitfähigem keramischen Material - innig vermischt werden, die Mischung auf die Stirnseiten des keramischen Widerstandes aufgebracht wird, nachdem der Widerstandskörper zuvor bei einer unterhalb der Sintertemperatur liegenden Temperatur vorgeglüht wurde, und der Widerstandskörper mit den Kontaktierungen anschließend gesintert wird.

509815/0724