DE2444375A1 - MELT RESISTANCE - Google Patents
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. R "Weickmann,Patent attorneys Dipl.-Ing. R "Weickmann,
Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
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ALLEN-BRADLEY COMPANY, 1201 South Second Street, Milwaukee, Wisconsin, USAALLEN-BRADLEY COMPANY, 1201 South Second Street, Milwaukee, Wisconsin, USA
Schmelzwiderstand.Melt resistance.
Die Erfindung betrifft einen Schmelzwiderstand.The invention relates to a fusible link.
Ganz allgemein betrifft die Erfindung Widerstände, die in elektrischen Schaltkreisen verwendet werden und insbesondere Widerstände, die mit einem Schmelzeinsatz oder einer schmelzbaren Verbindung versehen sind, die den Kreis öffnet, wenn eine überlastung eintritt.In general, the invention relates to resistors used in electrical circuits, and more particularly Resistors fitted with a fuse link or fusible link that opens the circuit when an overload occurs.
Schmelzwiderstände werden in elektrischen Schaltkreisen dazu verwendet, die Bestandteile des Kreises vor überbelastenden Strömen zu schützen. Sie sind typischerweise wesentlich größer als die üblichen Festwiderstände, wesentlich teuerer und im allgemeinen nur für wenige Widerstandswerte erhältlich,Fusible resistors are used in electrical circuits to prevent the components of the circuit from being overloaded Protect streams. They are typically much larger than the usual fixed resistors, and much more expensive and generally only available for a few resistance values,
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Abgesehen von Netzteilen und Leistungsschaltkreisen von elektrischen Systemen haben die Schmelzwiderstände bislang nur eine geringe Anwendung gefunden.Aside from power supplies and power circuits of electrical systems, the fusible resistors have so far found little application.
Bislang wurden Schmelzwiderstände entweder mit Hilfe von Widerstandsdrähten, die bei einer vorherbestimmten Temperatur durchbrennen, oder mit Hilfe eines Widerstandsmaterials konstruiert, das in der Nähe eines Schmelzeinsatzes angeordnet ist, der bei einer vorherbestimmten Temperatur schmilzt. Zum Beispiel ist in der US-PS 2 966 649 ein Festwiderstand beschrieben, um dessen Widerstandskörper ein Metallband angeordnet ist, wob--ei einer der Zuführungsdrähte damit über einen Schmelzeinsatz verbunden ist. Wenn der Schmelzeinsatz schmilzt, löst sich der Zuleitungsdraht von dem Band und öffnet den elektrischen Schaltkreis bei einer vorherbestimmten Temperatur.So far, fusible resistors have been made either with the help of resistance wires that are at a predetermined temperature burn out, or constructed using a resistive material placed near a fuse link which melts at a predetermined temperature. For example, US Pat. No. 2,966,649 describes a fixed resistor, a metal band is arranged around its resistance body, whereby one of the feed wires is connected to it via a Fusible link is connected. When the fuse link melts, the lead wire separates from the band and opens the electrical circuit at a predetermined temperature.
Ein ganz allgemeines Ziel der Erfindung besteht darin, einen Schmelzwiderstand bereitzustellen, der hinsichtlich der Größe, der Anwendungsmöglichkeiten und der Kosten mit einem Festwiderstand vergleichbaren Leistungsverbrauchs konkurrieren kann. Die Form und die Größe des Substrats können identisch mit den Abmessungen sein, die für einen entsprechenden Festwiderstand angewandt werden, wobei der darauf abgeschiedene Widerstandsfilm aus Kohlenstoff, Metall oder Cermet identisch sein kann mit dem, den man zur Herstellung eines entsprechenden Festwiderstandes verwendet. Zusätzlich sollen das Verfahren und die Einrichtungen, die dazu verwendet werden, die Zuführungsdrähte mit dem Substrat zu verbinden und einen elektrischen Kontakt mit den Anschlußpunkten herzustellen, identisch mit jenen Maßnahmen sein, die bei der Herstellung eines entsprechenden Festwiderstandes angewandt werden. Mit anderen Worten soll das Herstellungsverfahren im wesentlichen das gleiche sein, wie es auch für die Herstellung eines entsprechenden Festwiderstandes verwendet wird, wobei lediglich ein paar zusätzliche Schritte zur Bildung eines Spaltes und zur Abschei-' dung eines Schmelzeinsatzes erforderlich sind.A very general object of the invention is to provide a fusible resistor which, in terms of size, the possible applications and the costs compete with a fixed resistor with comparable power consumption can. The shape and size of the substrate can be identical to the dimensions required for a corresponding fixed resistor can be applied, the deposited thereon resistive film made of carbon, metal or cermet identical can be with the one that is used to produce a corresponding fixed resistor. In addition, the procedure and the means used to connect the lead wires to the substrate and an electrical Establish contact with the connection points, be identical to those measures taken in the manufacture of a corresponding Fixed resistor can be applied. In other words, the manufacturing process should be essentially the same as it is also used for the production of a corresponding fixed resistor, with only a few additional Steps for the formation of a gap and for the separation of a fusible link are required.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Schmelzwiderstand zu schaffen, der in wirtschaftlicher Weise mit einer großen Vielzahl von Standardwiderstandswerten hergestellt werden kann. Nachdem der Widerstandsfilm auf dem Substrat abgeschieden ist, wird der Wert des Widerstandes dadurch eingestellt, daß man eine spiralförmige Rille oder Nut in den Widerstandsfilm 'schneidet. Da die Form und die Größe des Substrats identisch sein können mit denen eines entsprechenden Festwiderstandes, können das gleiche Herstellungsverfahren und die gleichen Vorrichtungen verwendet werden, um das Widerstandselement herzustellen und anzupassen. Die minimalen Kosten, die notwendig sind, den Schmelzeinsatz zu Widerständen mit einer großen Auswahl von Widerstandswerten zuzufügen, macht das Verfahren nicht nur technisch durchführbar, sondern ermöglicht es auch in wirtschaftlicher Weise den Schmelzwiderstand anstelle eines Festwiderstandes in viele elektrische Schaltkreise einzubauen, für die ein zusätzlicher Schutz erwünscht ist.Another object of the invention is to provide a fusible resistor that is economical can be made with a wide variety of standard resistance values. After the resistor film on the Substrate is deposited, the value of the resistor is adjusted by making a spiral groove or Groove in the resistor film 'cuts. Since the shape and the Size of the substrate can be identical to that of a corresponding fixed resistor, can use the same manufacturing process and the same devices can be used to manufacture and adjust the resistive element. the minimal cost necessary to fuse links to resistors with a wide range of resistance values adding makes the process not only technically feasible, but also makes it possible in an economical manner to build in the fusible resistor instead of a fixed resistor in many electrical circuits, for which an additional Protection is desired.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, sicherzustellen, daß der Schmelzeinsatz oder die schmelzbare Verbindung den Kreis bei der ausgewählten Temperatur unterbricht. Die Schmelzschicht wird auf dem Substrat abgeschieden und überdeckt einen Spalt oder eine Aussparung, wodurch die elektrische Kontinuität oder der elektrische Stromdurchgang gewährleistet wird. Um die elektrische Verbindung dieser Metallschicht sicherzustellen, wird der Spalt durch Ohm1sehe Kontakte verbunden, die aus einem leitenden Metall, wie Silber, gebildet werden. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, daß das Substrat, die Schmelzschicht und die Ohm1sehen Kontaktmaterialien derart ausgewählt werden, daß die Schmelzschicht, wenn sie schmilzt, durch einen bevorzugten Oberflächenbenetzungsvorgang von dem Spalt zu den Ohm1sehen Kontakten abgezogen wird, wodurch der Spalt geöffnet und der Widerstand unterbrochen wird.Another object of the invention is to ensure that the fuse link or fusible link breaks the circuit at the selected temperature. The melt layer is deposited on the substrate and covers a gap or recess, thereby ensuring electrical continuity or the passage of electrical current. To ensure the electrical connection of this metal layer, the gap is connected by Ohm 1 see contacts, which are formed from a conductive metal such as silver. An essential aspect of the invention can be seen in the fact that the substrate, the melt layer and the Ohm 1 see contact materials are selected in such a way that the melt layer, when it melts, is peeled off from the gap to the Ohm 1 contacts by a preferred surface wetting process, whereby the gap opens and the resistance is interrupted.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Auswahl der Schmelztemperaturen zu ermöglichen. Die Schmelzschicht enthält ein Material mit niedrigem Schmelzpunkt, wie Cadmium, Zinn oder Blei, das in ausgewählten Mengen mit anderen Materialien legiert werden kann, so daß man den gewünschten Schmelzpunkt erreichen kann. Um eine Oxidation zu verhindern und hierdurch einen Anstieg des Schmelzpunkts während der Verwendung auszuschließen, wird eine Schicht aus einem nicht-sauren Flußmittel auf der Schmelzschicht abgeschieden. Another object of the invention is to enable the melting temperatures to be selected. The enamel layer contains a material with a low melting point, such as cadmium, tin or lead, in selected amounts with other materials can be alloyed so that the desired melting point can be achieved. To oxidize too prevent and thereby exclude a rise in the melting point during use, a layer is made a non-acidic flux deposited on the enamel layer.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Struktur zu schaffen, die beliebige verschiedene Konfigurationen annehmen kann. Das Substrat kann flach oder zylindrisch sein, der Widerstandsfilm kann auf einem Teil des Substrats abgeschieden werden und der Schmelzeinsatz oder die schmelzbare Verbindung kann in unmittelbarer Nähe, verbunden mit dem Widerstandsfilm vorliegen.Another object of the invention is to provide a structure that can take any of various configurations can. The substrate can be flat or cylindrical, the resistive film can be deposited on part of the substrate and the fuse link or fusible link can be in close proximity, connected to the Resistance film is present.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Schmelzwiderstand, der gekennzeichnet ist durch ein aus einem elektrisch isolierenden Material bestehendes, mit einem Paar von im Abstand angeordneten Anschlußpunkten versehenes Substrat, einen zwischen den Anschlußpunkten auf die Oberfläche des Substrats abgeschiedenen Widerstandsfilm, der durch einen die elektrische Kontinuität unterbrechenden Spalt in zwei Widerstandsbereiche geteilt ist, undThe invention therefore relates to a melting resistor which is characterized by an electrically insulating one Material existing substrate provided with a pair of spaced connection points, a resistive film deposited between the connection points on the surface of the substrate, which is formed by a die electrical continuity breaking gap is divided into two resistance areas, and
einen auf dem Substrat und in dem Spalt abgeschiedenen Schmelzeinsatz, der bei normalen Betriebstemperaturen die elektrische Kontinuität zwischen den beiden Viiderstandsbereichen sichert und eine Schmelzschicht umfaßt, die bei einer vorherbestimmten Temperatur schmilzt und den Kreis unterbricht.a fuse link deposited on the substrate and in the gap, which ensures electrical continuity between the two resistance ranges at normal operating temperatures and a melt layer which melts at a predetermined temperature and breaks the circuit.
Die Erfindung betrifft daher einen Schmelzwiderstand und ein Verfahren zu seiner Herstellung, gemäß dem ein SchmelzeinsatzThe invention therefore relates to a fusible resistor and a method for its production, according to which a fusible link
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oder eine schmelzbare Verbindung integral mit einem Film aus einem Widerstandsmaterial verbunden wird. Genauer wird der Schmelzwiderstand dadurch hergestellt, daß man einen Widerstandsfilm zwischen einem Paar von im Abstand angeordneten Anschlußpunkten auf einem Substrat abscheidet, einen Spalt oder eine Aussparung vorsieht, die die elektrische Kontinuität oder den Stromfluß zwischen den Anschlußpunkten unterbricht, und einen Schmelzeinsatz oder eine schmelzbare Verbindung in dem Spalt auf das Substrat aufbringt, wodurch bei normalen Betriebstemperaturen die elektrische Kontinuität oder der Stromdurchgang über den Spalt hinweg ermöglicht wird. Der Schmelzeinsatz umfaßt eine Schmelzschicht, die bei einer vorherbestimmten Temperatur schmilzt und die durch einen bevorzugten Oberflächenbenetzungsvorgang sich trennt und den Stromkreis des Widerstands unterbricht.or a fusible link is integrally bonded to a film of a resistive material. That will be more precise Fusing resistor made by placing a resistive film between a pair of spaced apart Deposits connection points on a substrate, provides a gap or recess that provides electrical continuity or interrupts the flow of current between the connection points, and a fuse link or a fusible link in the gap on the substrate, thereby ensuring electrical continuity at normal operating temperatures or the passage of current is enabled across the gap. The fuse link includes a melt layer that is at a predetermined temperature melts and which separates through a preferred surface wetting process and the The resistance circuit is interrupted.
Erfindungsgemäß wird nun,ein Cermet-Widerstandsfilm auf einem Aluminiumoxidsubstrat abgeschieden, wodurch ein Festwiderstand zwischen einem Paar von im Abstand angeordneten Anschlußpunkten gebildet wird. Dann wird ein Teil des Widerstandsfilms abgetragen, wodurch ein Paar von Widerstandsabschnitten gebildet wird, die durch einen isolierenden Spalt getrennt sind. Anschließend wird ein Schmelzeinsatz, der eine Schicht aus einem Cadmiummaterial umfaßt, in dem Spalt abgeschieden, um die elektrische Kontinuität zwischen den Widerstandsabschnitten sicherzustellen, worauf der Widerstandskörper mit einem Schutzüberzug versehen wird. Wenn wegen eines Überlastungsstroms eine maximale Temperatur erreicht wird, schmilzt das schmelzbare Material ,und unterbricht den Kreis.According to the invention, a cermet resistor film on a Alumina substrate is deposited, creating a fixed resistance between a pair of spaced connection points is formed. Then part of the resistor film is stripped away, creating a pair of resistor sections is formed, which are separated by an insulating gap. Then a fuse link, the one Layer of a cadmium material, deposited in the gap, to ensure electrical continuity between the resistor sections, whereupon the resistor body is provided with a protective coating. If a maximum temperature is reached due to an overload current, melts the fusible material and breaks the circle.
Weitere Ausführungsformen, Gegenstände und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung.Further embodiments, objects and advantages of the invention result from the following description and the drawing.
Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schmelzwiderstand, der teilweise im Schnitt dargestellt ist.Fig. 1 shows a fusible resistor according to the invention, which is partially shown in section.
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In der Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des schmelzbaren Widerstandes, der sich in einer frühen Stufe seiner Herstellung befindet, gezeigt.In Fig. 2 is a perspective view of the fusible resistor which is in an early stage its manufacture is shown.
In der Fig. 3 ist ein Teilschnitt gezeigt, der den Spalt sichtbar macht, in dem der Schmelzeinsatz gebildet wird.In Fig. 3 a partial section is shown, which makes the gap visible in which the fuse link is formed.
Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Teil des fertiggestellten Schmelzwiderstandes, währendFig. 4 shows a section through part of the finished fusible resistor while
die Fig. 5 einen Teilschnitt des Schmelzwiderstandes zeigt, dessen Kreis unterbrochen ist.Fig. 5 shows a partial section of the fusible resistor, the circle of which is interrupted.
Die in der Zeichnung dargestellten verschiedenen Schmelzwiderstandselemente sind nicht notwendigerweise maßstabgerecht wiedergegeben, um sämtliche im folgenden zu erläuternden Elemente darstellen zu können. Daher wird in der folgenden Beschreibung auf spezifische Dimensionen und Dicken Bezug genommen werden.The various fusible resistor elements shown in the drawing are not necessarily drawn to scale in order to illustrate all of the following To be able to represent elements. Therefore, specific dimensions and thicknesses are referred to in the following description be taken.
Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, liegt der erfindungsgemäße Schmelzwiderstand in einer üblichen Anordnung für einen Ein-Viertel-Watt-Festwiderstand vor, und umfaßt einen ringförmigen, zylindrischen Körper 1, der mit einem Paar von Zuleitungsdrähten 2 versehen ist, die aus den beiden Enden herausragen. Der Widerstandskörper 1 umfaßt ein isolierendes Substrat, das die Form eines ringförmigen, zylindrischen Kerns 3 hat, durch den sich über die gesamte Länge hinweg eine zentrale öffnung 4 erstreckt. Das Substratmaterial besteht zu etwa 96% aus Aluminiumoxid, das stranggepreßt oder gepreßt und dann zu einem Aluminiumoxid-Keramikmaterial gesintert worden ist, wodurch sich eine harte Grundlage ergibt, mit der die Zuleitungsdrähte 3 verbunden sind, und auf die das Widerstandsmaterial wie folgt abgeschieden wird. Hinsichtlich einer genaueren Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung des Kerns 3 sei auf die US-PS 3 329 922 verwiesen.As can be seen from FIG. 1, the inventive Fusing resistor in a conventional arrangement for a one-quarter watt fixed resistor, and comprises an annular, cylindrical body 1 provided with a pair of lead wires 2 extending from the two ends stick out. The resistor body 1 comprises an insulating substrate which has the shape of an annular, cylindrical Has core 3 through which a central opening 4 extends over the entire length. The substrate material is made about 96% alumina that is extruded or pressed and then into an alumina ceramic material has been sintered, resulting in a hard base to which the lead wires 3 are connected, and on which the resistor material is deposited as follows. For a more detailed description of the procedure for For the manufacture of the core 3, reference is made to US Pat. No. 3,329,922.
Ein Widerstandsfilm 5 wird auf die gesamte Länge der äußeren Zylinderoberfläche des Kerns 3 abgeschieden. Obwohl MetallA resistive film 5 is applied to the entire length of the outer Cylinder surface of the core 3 deposited. Although metal
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oder Kohlenstoff verwendet werden können, wird ein Cermet-Widerstandsmaterial verwendet und dadurch auf die Oberfläche des Kerns 3 aufgebracht, daß man den Kern über eine Auftragungsvorrichtung rollt, die das Cermet-Material in Form einer Paste oder in Form einer Druckflüssigkeit enthält. Das einen Teil der Paste ausmachende organische Trägermaterial wird zunächst getrocknet und dann durch Hitzeeinwirkung zersetzt, worauf der beschichtete Kern 3 dann bei etwa 900°C gebrannt wird. Der Glasbestandteil des Cermet-Materials schmilzt bei dieser Temperatur, wodurch die Metallmaterialien, die in dem Glas dispergiert sind, das Metall/Metalloxid-System bilden, das für Cermet-Widerstandsmaterialien charakteristisch ist.or carbon can be used, becomes a cermet resistor material used and thereby applied to the surface of the core 3 by the fact that the core via an application device rolls containing the cermet material in the form of a paste or in the form of a printing fluid. The organic carrier material that makes up part of the paste is first dried and then decomposed by the action of heat, whereupon the coated core 3 is then fired at about 900.degree. The glass component of the cermet material melts at this temperature, causing the metal materials dispersed in the glass to form the metal / metal oxide system which is characteristic of cermet resistor materials.
Um die Erzielung eines breiten Bereiches von Widerstandswerten zu ermöglichen, werden verschiedene Cermet-Druckfarben verwendet. Jede Druckfarbe wird in an sich bekannter Weise formuliert und zeigt einen unterschiedlichen Flächenwiderstand. Um zum Beispiel auf einem Kern 3 mit einer Länge von 6,86 mm (0,27 inches) und einem Durchmesser von 2,36 mm (0,093 inches) den vollen Bereich von Standardswiderstandswerten bis zu 10 k-fl auszubilden, werden zwei Cermet-Massen mit 0,465 Ό- *cm (3 ohms per square) und 15,5 -£t«cm (100 ohms per square) verwendet. Wie im folgenden erläutert werden wird, erfolgt die Endkalibrierung des Widerstandswertes durch Einschneiden einer Spiralrille in die Cermet-Widerstandsschicht.Various cermet inks are used to enable a wide range of resistance values to be achieved. Each printing ink is formulated in a manner known per se and shows a different sheet resistance. For example, in order to form the full range of standard resistance values up to 10 k-fl on a core 3 with a length of 6.86 mm (0.27 inches) and a diameter of 2.36 mm (0.093 inches), two cermet Masses with 0,465 Ό- * cm (3 ohms per square) and 15,5 - £ t «cm (100 ohms per square) are used. As will be explained in the following, the final calibration of the resistance value is carried out by cutting a spiral groove into the cermet resistance layer.
Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, wird der Widerstandsfilm 5 an beiden Enden des Körpers 1 durch Ohm1sehe Kontakte 6 und begrenzt. Die 0hm1sehen Kontakte 6 und 7 ermöglichen eine leitende Verbindung zwischen dem Widerstandsfilm 5 und den Enden des Kernes 3 und werden dadurch gebildet, daß man die Enden des Kerns 3. in eine Silber-Glas-Mischung eintaucht. Eine Reihe von Silber-Glas-Mischungen ist im Handel erhältlich, wie zum Beispiel die DuPont-Silberpaste 8706, in der das SilberAs can be seen from Fig. 2, the resistive film 5 is limited at both ends of the body 1 by ohms 1 see contacts 6 and 6. The Ohm 1 see contacts 6 and 7 enable a conductive connection between the resistance film 5 and the ends of the core 3 and are formed by dipping the ends of the core 3 into a silver-glass mixture. A number of silver-glass mixtures are commercially available, such as DuPont 8706 silver paste, in which the silver
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etwa 66% bis 69%, das Glas etwa 3,7% bis 5,9% der Mischung ausmachen, während der Rest aus einem die Druckfarbe bildenden organischen Trägermaterial besteht. Zusätzlich zu den Ohm1sehen Kontakten 6 und 7 wird eine Schicht aus der gleichen Silber-Glas-Mischung um den Kern 3 herum in Form eines Mittelbandes 10 aufgetragen, das eine Breite von 2,03 bis 2,54 mm (80 bis 100 mils) aufweist. Das Mittelband 10 wird gleichzeitig mit den Ohm1sehen Kontakten 6 und 7 ausgebildet, indem man das Material zunächst trocknet und dann das organische Trägermaterial durch Einwirkung von Hitze zersetzt.about 66% to 69%, the glass about 3.7% to 5.9% of the mixture, while the remainder consists of an organic carrier material which forms the printing ink. In addition to the Ohm 1 contacts 6 and 7, a layer of the same silver-glass mixture is applied around the core 3 in the form of a central ribbon 10 that is 2.03 to 2.54 mm (80 to 100 mils wide ) having. The central band 10 is formed simultaneously with the Ohm 1 contacts 6 and 7 by first drying the material and then decomposing the organic carrier material by the action of heat.
Dann wird, wie am besten aus der Fig. 1 zu ersehen ist, ein überzug 13 aus einem organischen, säurebeständigen Material, zum Beispiel einem phenolischen Epoxyharz, auf den gesamten Widerstandskörper 1, mit Ausnahme des Mittelbandes 10, aufgetragen. Dann werden das Mittelband 10 und der Widerstandsfilm 5, wie es aus der Fig. 3 zu ersehen ist, dadurch in zwei Abschnitte unterteilt, daß man einen 0,76 mm bis 1,27 mm (30 bis 50 mils) breiten Materialstreifen aus dem Mittelband 10 bis zu dem Aluminiumoxidsubstrat 3 hinab abträgt. In dieser Weise wird ein elektrisch isolierender Spalt gebildet, der an beiden Seiten mit Ohm'sehen Kontakten 8 und 9 versehen ist, die durch das verbliebene Material des Mittelbades 10 gebildet werden. Der Einschnitt erfolgt in einer so großen Tiefe, daß die Oberfläche des Aluminiumoxidsubstrats 3 vollständig gesäubert und von dem Material befreit wird.Then, as can best be seen from FIG. 1, a coating 13 made of an organic, acid-resistant material, for example a phenolic epoxy resin, applied to the entire resistor body 1, with the exception of the central strip 10. Then, as seen from Fig. 3, the center tape 10 and the resistive film 5 are thereby divided into two Sections are divided by taking a 0.76 mm to 1.27 mm (30 to 50 mils) wide strip of material from the central tape 10 removes down to the aluminum oxide substrate 3. In this way, an electrically insulating gap is formed, the is provided on both sides with ohmic contacts 8 and 9, which are formed by the remaining material of the central bath 10 will. The incision is made to such a great depth that the surface of the alumina substrate 3 is completely cleaned and is freed from the material.
Die Fig. 4 verdeutlicht, wie als nächstes das in dem Spalt freiliegende Aluminiumoxidsubstrat und die Oberfläche der daran angrenzenden Ohm'sehen Kontakte 8 und 9 zur Aufnahme des Schmelzeinsatzes vorbereitet werden. Hierzu wird ein empfindlich machendes Material auf den Spalt aufgetragen, das aus Ag-1-neodecansäure besteht, die in einem Trägermaterial dispergiert ist, das Äthylcellulose als Bindemittel,FIG. 4 shows how next the exposed aluminum oxide substrate in the gap and the surface of the Adjacent ohms see contacts 8 and 9 for receiving of the fuse link. For this purpose, a sensitizing material is applied to the gap, which consists of Ag-1-neodecanoic acid, which is dispersed in a carrier material, the ethyl cellulose as a binder,
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Di-n-butyl-phthalat als Weichmacher und Toluol oder Pinienöl als Lösungsmittel enthält. Das aufgetragene, empfindlich machende Material wird dann getrocknet und bei etwa 600 C gebrannt/ wobei das Silber auf dem freiliegenden Substrat in dem Spalt und auf den Ohm1sehen Kontakten 8 und 9 verbleibt. Dann wird der Schmelzeinsatz oder die schmelzbare Verbindung dadurch gebildet, daß man den Widerstandskörper 1 in einen Cadmiumionen enthaltenden Cyanid-Elektrolyten eintaucht. Die sich ergebende Cadmium-Schmelzschicht 12 besitzt eine Dicke von etwa 0,0064 mm bis 0,0127 mm (0,00025 bis 0,00050 inches) und überdeckt den Spalt zwischen den Widerstandsabschnitten und vermittelt einen elektrischen Kontakt zwischen den Ohm1sehen Kontakten 8 und 9.Contains di-n-butyl phthalate as a plasticizer and toluene or pine oil as a solvent. The applied sensitizing material is then dried and fired at about 600 ° C. / with the silver remaining on the exposed substrate in the gap and on the contacts 8 and 9 seen on ohm 1. Then the fusible link or the fusible connection is formed by immersing the resistor body 1 in a cyanide electrolyte containing cadmium ions. The resulting cadmium-melt layer 12 has a thickness of about 0.0064 mm to 0.0127 mm (0.00025 to 0.00050 inches) and covers the gap between the resistance sections and provides an electrical contact between the contacts 8 Ohm 1 see and 9.
Der nächste Schritt besteht darin, den Widerstand auf seinen Endwert anzupassen, was durch Anbringen einer spiralförmigen Rille 14 in dem Widerstandsfilm 5 erfolgt. Dieses Verfahren und die dafür erforderliche Vorrichtung sind bekannt und beispielsweise in der US-PS 3 329 922, die ein Verfahren zur Herstellung von Metallfilm-Widerständen betrifft, und in der US-PS 2 597 338, die auf ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffilm-Widerständen gerichtet ist, beschrieben. Die Rille oder Nut 14 wird in beiden Abschnitten des Widerstandes vorgesehen und durchschneidet den Überzug 13, den Widerstandsfilm 5 und dringt bis zu einer Tiefe von etwa 0,127 mm (5 mils) in das Aluminiumoxidsubstrat 3 ein.The next step is to adjust the resistor to its final value, which is done by attaching a spiral Groove 14 in the resistor film 5 takes place. This method and the device required for this are known and for example U.S. Patent 3,329,922, which relates to a method of making metal film resistors, and U.S. Patent No. 3,329,922 U.S. Patent 2,597,338 directed to a method of making carbon film resistors. the Groove or groove 14 is provided in both sections of the resistor and cuts through the coating 13, the resistor film 5 and penetrates to a depth of about 0.127 mm (5 mils) into the alumina substrate 3.
Der Schmelzeinsatz ist so formuliert, daß er bei einer vorherbestimmten Temperatur schmilzt und den Kreis unterbricht. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es zur Stabilisierung des Schmelzpunktes notwendig ist, eine Flußmittelschicht (Fluxschicht) 17 vorzusehen, die eine Oxidation der Cadmiumschmelzschicht 12 bei hohen Temperaturen verhindert. Die Flußmittelschicht 17 inhibiert die Oxidation des Cadmiums und unterbindet ein Ansteigen des Schmelzpunktes des Schmelzeinsatzes. Es wird daher eine 0,0254 mm bis 0,0508 mm (1 bis 2 mils) dicke Schicht aus einem nicht-sauren 'Harzflußmittel verwendet,The fuse link is formulated so that it is at a predetermined Temperature melts and breaks the circle. However, it has been shown that it is used to stabilize the Melting point is necessary, a flux layer (flux layer) 17 to provide an oxidation of the cadmium melt layer 12 prevented at high temperatures. The flux layer 17 inhibits the oxidation of the cadmium and prevents it an increase in the melting point of the fuse link. It will therefore have a 0.0254 mm to 0.0508 mm (1 to 2 mils) thick layer of a non-acidic resin flux used,
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2 4 4 Λ 3 7 52 4 4 Λ 3 7 5
das auf die gesamte Oberfläche der Schmelzschicht 12 aufgetragen wird. Genauer besteht das Flußmittel aus 42,5% eines wasserklaren Harzflußmittels (water white rosin flux), 6,3% eines Wärmestabilisators, wie das im Handel erhältliche Material DuPont Elwax Nr. 250, und 51% eines organischen Lösungsmittels, wie Butanol oder Methylenchlorid.which is applied to the entire surface of the enamel layer 12. More specifically, the flux consists of 42.5% of one water white rosin flux, 6.3% of a heat stabilizer such as the commercially available DuPont Elwax # 250 material and 51% of an organic one Solvent such as butanol or methylene chloride.
Die Verbindungsdrähte 2 werden dann mit dem Widerstandskörper 1 verbunden. Jeder Verbindungsdraht 2 ist an einem seiner Enden mit einem geriffelten Kopf 15 und einem damit verbundenen Wulst 16 versehen, der sich radial nach außenThe connecting wires 2 are then connected to the resistor body 1. Each connecting wire 2 is on one its ends with a fluted head 15 and one with it connected bead 16 is provided, which extends radially outward
erstreckt. Wie genauer aus der Patentanmeldung P extends. As more precisely from the patent application P
(entsprechend der US-Patentanmeldung Nr. 347 883) der Anmelderin hervorgeht, werden die geriffelten Köpfe 15 der beiden Zuführungsdrähte 2 in die öffnungen 4 an den Enden des Körpers 1 eingeführt, wonach die Zuführungsdrähte 2 mit einem 90/10-Lot festgelötet werden.(corresponding to Applicant's U.S. Patent Application No. 347,883), the corrugated heads 15 of the two Feed wires 2 inserted into the openings 4 at the ends of the body 1, after which the feed wires 2 with a 90/10 solder.
Der letzte Schritt besteht darin, die gesamte äußere Oberfläche des Widerstandskörpers 1 mit einem schützenden, formgebenden überzug 18 zu versehen. Ein für diesen Zweck besonders geeignetes Überzugsmaterial ist in der obengenannten Anmeldung beschrieben. Es enthält als Hauptbestandteile neben einem Siliciumdioxid-Füllstoff ein Epoxyharz und ein Phenolharz. Der überzug 18 kann in verschiedenartiger Weise aufgetragen werden. Man kann ein färbendes Pigment zusetzen und nach einer angemessenen Anzahl von Überzugsaufträgen die Farbcodierung anbringen Nachdem jede Schicht aufgetragen ist, wird das Material ausreichend erwärmt,um die Polymerisation in Gang zu bringen und das Harz auszuhärten.The last step is to cover the entire outer surface of the resistor body 1 with a protective, shaping Cover 18 to be provided. One especially for this purpose suitable coating material is described in the above-mentioned application. It contains as main ingredients besides a silica filler, an epoxy resin and a phenolic resin. The coating 18 can be applied in various ways will. A coloring pigment can be added and, after a reasonable number of coats of coating, the Apply color coding After each layer has been applied, the material is heated sufficiently to allow polymerization to get going and harden the resin.
Aus derFig. 4 ist zu ersehen, daß der fertiggestellte Schmelzwiderstand ein Paar von im Abstand angeordneten Anschlußpunkten 19 und 20 aufweist, die sich an den Enden des Widerstandes befinden und durch einen leitenden Weg miteinander ' verbunden sind, der die zwei Widerstandsabschnitte umfaßt, dieFrom Fig. 4 it can be seen that the completed fusible resistor has a pair of spaced apart connection points 19 and 20 extending from the ends of the resistor and are interconnected by a conductive path comprising the two resistor sections, the
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durch den ganz allgemein mit der Bezugsziffer 21 versehenen Schmelzeinsatz verbunden sind. Die während des Stromflusses durch die Widerstandsabschnitte verteilte Energie führt zu einer Wärmeentwicklung, die einen Anstieg der Temperatur des Substrats 3 und des damit verbundenen Schmelzeinsatzes 21 zur Folge hat. Wenn der Schmelzpunkt der Schmelzschicht 12 erreicht wird, verflüssigt sie sich. Das verflüssigte Cadmium hat eine relativ hohe Oberflächenspannung, was ein Zusammenziehen des Materials zu einer Kugelform zur Folge hat. Zusätzlich benetzt das Cadmium die freie Oberfläche des Substrats 3 und der Ohm"sehen Silber-Glas-Kontakte 8 und 9 nicht, so daß es als Ergebnis davon sich trennt und zu den entsprechenden Ohm'sehen Kontakten 8 und 9 fließt, wo es zu einer kugeligen Masse zusammenfließt und sich verfestigt, was aus der Fig. 5 zu ersehen ist. Somit wird, wenn der Schmelzpunkt der Schmelzschicht 12 erreicht wird, die elektrische Kontinuität oder der elektrische Stromübergang zwischen den Anschlußpunkten 19 und 20 abrupt unterbrochen.by the one provided generally with the reference number 21 Fusible link are connected. The energy distributed during the flow of current through the resistor sections leads to a heat development that causes an increase in the temperature of the substrate 3 and the fuse insert 21 connected thereto Consequence. When the melting point of the melt layer 12 is reached, it liquefies. The liquefied cadmium has a relatively high surface tension, which causes the material to contract into a spherical shape. Additionally if the cadmium wets the free surface of the substrate 3 and the ohms see silver-glass contacts 8 and 9 not, so that as a result it separates and flows to the corresponding ohmic contacts 8 and 9 where it goes to a spherical mass flows together and solidifies, which can be seen from FIG. Thus, when the Melting point of the melting layer 12 is reached, the electrical continuity or the electrical current transfer interrupted abruptly between the connection points 19 and 20.
Es versteht sich, daß der Schmelzeinsatz 21 zur Erzielung verschiedener Schmelztemperaturen aus anderen elektrisch leitenden Materialien hergestellt sein kann. Zum Beispiel kann man Zinn, Blei, Zink, Indium, Silber oder Kombinationen daraus anstelle der gemäß der bevorzugten Ausführungsform verwendeten Cadmium-Schmelzschicht verwenden. Cadmium und· Cadmium-Silber-Legierungen sind jedoch bevorzugt, da sie der Oxidation bei erhöhten Temperaturen widerstehen. Weiterhin ziehen sich Cadmium und Cadmium-Silber-Legierungen, wenn ihre Schmelztemperatur erreicht ist, schnell wegen der bevorzugten Oberflächenbenetzung auf die an den beiden Seiten des Spaltes vorliegenden Ohm1sehen Kontakte zurück, was zur Folge hat, daß der Schmelzeinsatz den Kreis schnell unterbricht.It goes without saying that the fusible link 21 can be made of other electrically conductive materials in order to achieve different melting temperatures. For example, tin, lead, zinc, indium, silver or combinations thereof can be used in place of the cadmium enamel layer used in the preferred embodiment. However, cadmium and cadmium-silver alloys are preferred because they resist oxidation at elevated temperatures. Furthermore, pull cadmium and cadmium-silver alloys, when its melting temperature is reached quickly due to the preferred surface wetting to the present at the two sides of the gap Ohm 1 see contacts back, with the result that the fuse interrupts the circuit quickly.
Es versteht sich auch, daß der Schmelzwiderstand in verschiedenartiger Weise hergestellt werden kann. Zum Beispiel kann man den Widerstandsfilra 5 in Form von zwei getrennten Abschnitten auftragen, die durch einen Zwischenraum voneinander getrenntIt is also understood that the fusing resistance in various Way can be made. For example, the resistor film 5 can be in the form of two separate sections apply, separated by a space
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sind, in den der Schmelzeinsatz abgeschieden wird. Weiterhin kann die Reihenfolge der Durchführung der Herstellungsschritte variiert werden. Zum Beispiel kann der Zeitpunkt, in dem die Zuführungsdrähte 2 angebracht werden, in Anpassung an die vorhandenen Vorrichtungen verändert werden. Schließlich können, obwohl sich erfindungsgemäß mit der beschriebenen Zylinderform viele Vorzüge erreichen lassen, die Form des Substrats und die Anordnung des Widerstandselementes und des Schmelzeinsatzes verschiedenartig ausgelegt werden. Zum Beispiel kann bei einem integrierten Schaltkreis, der auf einem Substratmaterial-"Plättchen" ausgebildet wird, der Widerstandsfilm und der Schmelzeinsatz in unmittelbarer Nähe und in elektrischer Verbindung damit abgeschieden werden. Tatsächlich kann der Schmelzeinsatz auf der Substratoberfläche, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der der Widerstandsfilm abgeschieden ist, angeordnet werden. Gleichgültig welche Form der Schmelzeinsatz annimmt, muß er jedoch elektrisch mit dem Widerstandselement verbunden und in angemessener Nähe davon angeordnet werden, damit er auf eine entsprechende Temperatur erwärmt wird.in which the fuse link is deposited. Furthermore, the order in which the manufacturing steps are carried out can be varied. For example, the time at which the lead wires 2 are attached can be adapted to the existing ones Devices are changed. Finally, although the invention can deal with the cylinder shape described can achieve many advantages, the shape of the substrate and the arrangement of the resistor element and the fuse link be interpreted in different ways. For example, in an integrated circuit based on a substrate material "die" is formed, the resistance film and the fuse link in close proximity and in electrical Connection to be deposited with it. In fact, the fuse link on the substrate surface can match the surface opposite on which the resistive film is deposited. Regardless of the shape of the fuse link assumes, however, it must be electrically connected to the resistive element and placed in reasonable proximity therefrom, so that it is heated to an appropriate temperature.
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