DE2527739A1

DE2527739A1 - Elektrischer messwiderstand fuer ein widerstandsthermometer

Info

Publication number: DE2527739A1
Application number: DE19752527739
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Reichelt; Guenter Sauer
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1975-06-21
Filing date: 1975-06-21
Publication date: 1976-12-23
Also published as: FR2315086B1; US4050052A; FR2315086A1; DE2527739B2; DE2527739C3; GB1527386A

Description

Hanau, den 20. Juni 1975 PA-Zw/W

¥. C. Heraeus GmbH, Hanau (Main) Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanineldung

"Elektrischer Meßwiderstand für ein Widerstandsthermometer"

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Meßwiderstand für ein Widerstandsthermometer, der auf einem Träger aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff eine durch Aufdampfen oder Aufstäuben hergestellte Platinwiderstandsschicht in vorgegebenem Muster aufweist.

Gemäß einem älteren Vorschlag der Anmelderin (P 24 50 551.9-52) ist der Träger vor der Beschichtung mit Platin noch mit einer Zwischenschicht versehen, um möglichst geringe Abweichungen des linearen Temperaturkoeffizienten zwischen der Platin-Widerstandsschicht und dem Träger zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den herstellungsbedingten Aufwand zu vermindern bei gleichzeitiger Beibehaltung der vorteilhaften Eigenschaften des Meßwiderstandes.

609852/0584

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß bei einem Meßwiderstand der eingangs charakterisierten Art auf eine Zwischenschicht verzichtet werden kann, wenn er erfindungsgemäß als Träger ein Substrat aufweist, das weniger als 30 ppm Fe, weniger als 15 ppm Cr, weniger als 45 ppm Pb und weniger als 70 ppm Si in mit Platin reaktionsfähiger Form enthält, und daß bei gleichzeitiger Anwesenheit aller vorgenannten Metalle die Summe der Verunreinigungen durch diese Metalle 20 ppm nicht überschreitet. Der mittlere thermische Ausdehnungskoeffizient der Substrate unterscheidet sich von dem mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Thermometerplatins um weniger als £ 30 %. Die Platinschicht hat eine Dicke von 0,1 bis 10/um und das platinbeschichtete Substrat wird bei einer Temperatur im Bereich von 1000° C bis 1400° C während mindestens 60 min. in sauerstoffhaltiger Atmosphäre erhitzt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die so hergestellten Meßwiderstände genügen den an sie gestellten thermischen, elektrischen und mechanischen Anforderungen vollauf, und die Platinwiderstandsschicht ist rein und frei von Fehlstellen. Sie ist darüber hinaus einfach herstellbar mit geringerem Aufwand an Material und Verfahrenstechnik.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung rein schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Figur 1 den erfindungsgemäßen Meßwiderstand in Draufsicht,

Figur 2 den Meßwiderstand gemäß Figur 1 im Längsschnitt.

609852/0684

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel besteht der Meßwiderstand aus einem Substrat 1, z. B. aus Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Thoriumoxid, Magnesiumoxid oder einem Magnesiumsilikat. Auf dem Substrat 1 ist die Widerstandsbahn 2 aus Platin in Mäanderform oder einem anderen geeigneten Muster direkt aufgebracht. An den Enden der Widerstandsbahn 2 sind Elektroden 4 und 5 angeordnet, die sich bevorzugt über jeweils eine schmale Seite des Substrats 1 erstrecken und nach dem gleichen Verfahren aufgebracht sein können wie die Widerstandsbahn 2. Sie können auch aus dem gleichen Material bestehen wie die Widerstandsbahn 2. Als besonders vorteilhaft hat sich das Aufdampfverfahren und dabei das Aufdampfen mittels Elektronenstrahlbeheizung erwiesen, weil dieses Verfahren die geringsten Verunreinigungen ergab.

Als Schichtdicke des aufgebrachten Musters des Platinmeßwiderstandes hat sich besonders eine Dicke zwischen 1 und 5 /um bewährt.

Die oben genannten Substrate werden vor der Beschichtung an Luft ausgeheizt und während der Beschichtung auf eine Temperatur im Bereich zwischen etwa 500 und 900° C erwärmt. Danach wird das beschichtete Substrat in einem Ofen wenigstens 60 Minuten bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1400° C wärmebehandelt. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Dauer der Wärmebehandlung von etwa 180 Minuten und eine Temperatur von 1050 bis 1150° C erwiesen.

Es ist ersichtlich, daß eine Reihe von Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu verlassen, insbesondere ist es möglich, auch andere Verfahren der Metallabscheidung anzuwenden, sofern sie die Anforderungen an die Reinheit der abgeschiedenen Schicht bzw. des abgeschiedenen Musters erfüllen.

609852/058/.

Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Meßwiderstand auch von einer temperaturbeständigen Deckschicht, z. B. aus Epoxidharz, Glas oder Metalloxiden der Gruppe Aluminium, Beryllium, Thorium, Seltene Erden, vorzugsweise durch Aufdampfen oder Aufstäuben überzogen sein und gegen thermische und mechanische Beanspruchungen widerstandsfähig sein. Ebenso soll die Deckschicht einen Schutz insbesondere gegen Diffusionen aus der Gasphase oder festen Stoffen der Umwelt oder der mit dem Meßwiderstand in Kontakt kommenden Gegenstände bieten..

Unter Thermometerplatin im Sinne der Erfindung wird solches Platin verstanden, das mindestens die Grundwerte gemäß DIN 43760, Sept. 1968 erfüllt.

Unter mittlerem thermischen Ausdehnungskoeffizienten wird hierbei ein Mittelwert verstanden, der sich bei dem hier interessierenden Temperaturbereich zwischen 0 und 800° C ergibt.

609852/0584

Claims

Patentansprüche

1.!Elektrischer Meßwiderstand für ein Widerstandsthermometer, der auf einem Träger aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff eine durch Aufdampfen oder Aufstäuben hergestellte Platinwiderstandsschicht in vorgegebenem Muster aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß er als Träger ein Substrat aufweist, das weniger als 30 ppm Fe, weniger als 15 ppm Cr, weniger als 45 ppm Pb und weniger als 70 ppm Si in mit Platin reaktionsfähiger Form enthält, und daß bei gleichzeitiger Anwesenheit aller vorgenannten Metalle die Summe der Verunreinigungen durch diese Metalle 20 ppm nicht überschreitet und dessen mittlerer thermischer Ausdehnungskoeffizient der Substrate sich von dem mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Thermometerplatins um weniger als +_ 30 % unterscheidet, wobei die Platinschicht eine Dicke von 0,1 bis 10/um hat und

das platinbeschichtete Substrat bei einer Temperatur im Bereich von 1000° C bis 1400° C während mindestens 60 Minuten in sauerstoffhaltiger Atmosphäre erhitzt wird.

2. Elektrischer Meßwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Al₂O₃, BeO, ThO₂, MgO oder einem Magnesium-Silikat besteht.

3. Elektrischer Meßwiderstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat während der Beschichtung eine Temperatur im Bereich von 500 bis 900° C aufweist.

4. Elektrischer Meßwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat vor der Beschichtung an Luft ausgeheizt ist.

609852/0584

5. Elektrischer Meßwiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus AIpO, besteht, die Platinschicht eine Dicke von 1 bis 5/um aufweist und dieses platinbeschichtete Substrat in Luft etwa 180 Minuten auf eine Temperatur von 1050 bis 1150° C erhitzt ist.

6. Elektrischer Meßwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus Metalloxiden der Gruppe Aluminium, Beryllium, Thorium, Seltene Erden besteht.

609852/0584