DE2554464C3

DE2554464C3 - Elektrischer Widerstand

Info

Publication number: DE2554464C3
Application number: DE2554464A
Authority: DE
Inventors: Franz Lucien Ghislain Bruessel Pirotte
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-12-16
Filing date: 1975-12-04
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2554464A1; JPS5541521B2; US4016646A; BE836644A; NL7416327A; SE404105B; JPS5186753A; DE2554464B2; SE7514042L; GB1487150A; FR2295540A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Widerstand mit einem mit Elektroden versehenen Widerstandskörper und mit durch ein den Widerstandskörper umhüllendes Gehäuse fest gegen die Elektroden gedrückten Anschlußleitern.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Widerstandes,

Aus der deutschen Patentschrift 1036 985 ist ein Widerstand bekannt, bei dem die abgebogenen Enden der Anschlußleiter mit Hilfe einer schachteiförmigen Kunststoffumhüllung gegen die Elektroden auf dem Widerstandskörper gedrückt werden, wobei die abgebogenen und federnden Enden der Anschlußleiter in bezug auf die Elektroden gegen Verschiebung gesichert wird. Ein Widerstand nach dieser Patentschrift kann im allgemeinen nicht bei Temperaturen über etwa 150⁰C verwendet werden.

In der Technik Hegt ein Bedarf an Widerständen vor, die bei hohen Temperaturen, z.B. bis zu 1000⁰C, verwendet werden können. In diesem Zusammenhang ist z. B. an eine elektronische Temperaturregelung unter Verwendung von NTC-Widerständen zu denken.

Bei derartigen Widerständen ergeben sich Schwierigkeiten beim Verbinden der Anschlußleiter mit den Elektroden auf dem Widerstandsmaterialkörper. Hartlots eignen sich im allgemeinen weniger gut für diesen Zweck, weil sie in der Regel zu schwer verarbeitbar sind. Beim Ultraschallschweißen ist es notwendig, daß der Körper aus Widerstandsmaterial an der Stelle der Verbindung zwischen der Elektrode und dem Anschlußleiter sehr flach ist Die gewünschte Flachheil kann im allgemeinen nur mit großem Aufwand und in manchen Fällen aus technologischen Gründen nur auf komplizierte Weise erhalten werden. Für die Herstellung von Kleinstwiderständen ist ein Verfahren gebräuchlich, bei dem auf zwei dünnen parallelen Metalldrähten Tropfen einer Keramiksuspension angebracht werden, wonach bei hoher Temperatur gesintert wird. Die auf diese Weise erhaltenen Widerstände können, nachdem sie voneinander getrennt worden sind, in Glas cingcschmolzen werden. Bei dieser Konstruktion bereiten die schlecht definierten Abmessungen des keramischen Körpers Schwierigkeiten, wodurch eine große Streuung der Widerstandswerte erhalten \*:·τΙ. Enge Toleranzen bei diesen Werten sind daher nur bei Inkaufnahme einer hohen Ausschußrate erzielbar.

Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, daß es aus der DE-AS 10 72 779 bekannt ist, als Isolierung für kleinere elektrische Bauteile aushärtende Gicßhar/.c zu verwenden. Bei Verwendung dieser Gicßhar/.c in reiner Form ist es nachteilig, daß durch Schrumpfvorgänge große mechanische Spannungen auf den Gußkörper ausgeübt werden. Wird dickes Gießharz mit einem grobkörnigen, festen, anorganischen Füllstoff gefüllt, treten diese Nachteile jedoch nicht auf.

Aus der DE-AS 11 03 467 ist es bekannt. Anschlußdrähtc für Elcktrolylkondcnsatorcn mit Anschlußbiitzcn aus Aluminium derart zu versehen, daß der Anschlußbutzen mit einem radial nach außen verlaufenden Schlitz von der Breite des Durchmessers des Anschlußdrahlcs ausgestattet wird, wonach der Anschlußdraht in den Schlitz eingelegt und in der Weise festgepreßt wird, daß auf den entsprechenden Teil der Wandung des Anschlußbulzcns von beiden Seiten ein Druck ausgeübt wird.

Aus der DE-OS 14 65 416 ist ein elektrischer Widerstand bekannt mit einem keramischen Gehäuse, das mit in Längsrichtung des Gehäuses verlaufenden Bohrungen für den Widerstandskörper und einen Anschlußleiter versehen ist. Der Widerstandskörper wird in seiner Bohrung durch Vergießen mittels einer Vergußmasse aus Quarzsand und Silikonen gehalten.

Aus der DE-OS 20 48 454 ist ein elektrisches Bauelement bekannt, das in ein einseitig offenes

Gehäuse mit Isolierstoff eingegossen ist, wobei die Anschlußdräbte mindestens teilweise längs einer Innenkante des Gehäuses geführt sind.

Per Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Widerstand der eingangs genannten Art und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Widerstandes zu schaffen, der sich zur Anwendung bei hohen Temperaturen eignet und bei dem die Kontaktierungsschwierigkeiten, die sich bei den bekannten Konstruktionen ergeben können, weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse aus gesintertem, bei der Sinterung schwindendem Material besteht, das zumindest die Kontaktierungsstellen umgibt, \md zwar so, daß die an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlußleiter durch das bei Sinterung schwindende Material fest gegen die auf dem Widerstandskörper befindlichen Elektroden gedrückt werden.

Der Widerstandskörper kann z. B. platten- oder scheibenförmig sein oder eine andere geeignete Form, z. B. die Form eines Zylinders oder Quaders, aufweisen.

Die Anschlußleiter können aus Drähten bestehen, die an dem gegen die Elektroden zu drückenden Ende z. B. U-förmig abgebogen sein können, um eine größere Berührungsoberfläche mit den Elektroden zu erhalten. Die Anschlußleiter können ebenfalls aus Metallstreifen oder -bändern bestehen. Die Elektroden bef tehen, wie üblich, aus dünnen Metallschichten.

Ein elektrischer Widerstand nach der Erfindung kann dadurch hergestellt" werden, daß der Körper aus Widerstandsmaterial samt den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlußlcilcr von einer geformten Masse aus elektrisch nichtleitendem, bei Sinterung schwindendem Material umgeben und diese Masse dann gesintert wird.

Die Masse aus elektrisch nichtleitendem Material muß wenigstens einen derartigen Teil des Widerstandskörper umgeben, daß bei Sinterung der Masse und bei Schwingung derselben die Enden der Anschlußlcilcr fest gegen die Elektroden auf dem Widerstandskörper gedrückt werden. Die Masse aus elektrisch nichtleitendem Material kann beim Anbringen rings um den Widerstandskörper geformt werden. Dazu kann der Widerstandskörper samt den ar. den Elektroden anliegenden Enden der Anschlußleitcr in eine Form gesetzt werden. Dann wird die Form unter Druck mit der Masse aus elektrisch nichtleitendem Material gefüllt.

Auch ist es möglich, die Masse aus elektrisch nichtleitendem Material zuvor unter Anbringung geeigneter Hohlräume zur Aufnahme der Widerstandskörper und der Enden der Anschlußleiter zu formen. Es können z. B. einzelne Gehäuse mit einem Hohlraum zur Aufnahme des Widerstandskörpers mit den Enden der Anschlußlcilcr gepreßt werden. Es ist auch möglich, daß kontinuierlich ein Rohr stranggepreßi wird, das mit einem ununterbrochenen axialen Hohlraum verschen ist, der eine derartige Form aufweist, daß nach Unterteilung des Rohres in Stücke einer geeigneten Länge ein Widerstandskörper mit den Enden der Anschlußleiter in den Hohlraum eines derartigen Stückes gesetzt werden kann.

Auch ist es möglich, daß Streifen aus einer Masse aus elektrisch nichtleitendem Material aus elektrisch nichtleitendem Material str^iggcpreßt und darin Hohlräume einer geeigneten Form z. B. mittels einer profilierten Walze, angebracht werden. Nachdem die Widerstandskörper samt den Enden der Anschlußleiter in die Hohlräume gelegt worden sind, wird das Ganze mit einem Streifen aus der Masse aus elektrisch nichtleitendem Material abgedeckt. Nötigenfalls kann der zweite Streifen mit entsprechenden Hohlräumen versehen sein, die mit den Hohlräumen in dem zuerst genannten Streifen stets paarweise genügend Raum bieten, um den Widerstandskörper samt den Enden der Anschlußleiter aufzunehmen. Dann werden die Streifen, die erwünsch-

M> tenfalls in Stücke unterteilt sind, die stets mindestens einen Widerstandskörper enthalten, gesintert. Auch können Streifen, die eine Anzahl von Widerstandskörpern enthalten, gesintert und nach Sinterung in Stücke, die stets mindestens einen Widerstandskörper enthal-

li ten, ζ. Β. durch Sägen unterteilt werden.

Massen aus elektrisch nichtleitendem Material, die sich für den mit der Erfindung angestrebten Zweck bewährt haben, weisen eine lineare Schwindung von 10% oder mehr bei Sinterung arf. Unter Umständen

i» können manchmal auch bei einer geringeren Schwindung die erwünschten Ergebnisse erzielt werden. Es ist einleuchtend, daß für verschiedene Anwendungsgebiete mit anderen maximalen Betriebstemperaturen Materialien gewählt werden sollen, die in bezug auf die Schwindung bei Sinterung, den Ausdehnungskoeffizienten, die Sintertemperatur und die Temperaturbeständigkeit den gestellten Anforderungen entsprechen.

Massen aus elektrisch nichtleitendem Material können z. B. aus Gemischen von feingemahlenem Glas

ι» und Ton, gegebenenfalls unter Zusatz von Aluminiumoxid, zusammengesetzt werden, z. B. dadurch, daß stets gleiche Teile der genannten Bestandteile unter Zusatz einer Suspension oder einer Lösung eines Bindemittels, wie Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyoxyäthylen

ι^Γ· u. dgl., miteinander gemischt werden.

Eine Masse, die sich in der Praxis als besonders geeignet erwiesen hat, wird dadurch erhalten, daß ein Gemisch von Aluminiumoxid, Boroxid und Calciumoxid geschmolzen, die erhaltene Masse nach Abkühlung

■ι» pulverisiert und mit einer Lösung eines geeigneten Bindemittels gemischt wird.

Geeignete Massen mit einer Schwindung von etwa 10% bei Sinterung zwischen 650 und 800⁰C enthalten 10 bis 50 Gew.% AI₂Oj. 60 bis 20 Gew.% B₂Oj und 45 bis

ti 20 Gcw.% CaO. Die Gemische werden bei Temperaturen zwischen etwa 1000 und 1500° C vorgeschmolzen und nach Abkühlung pulverisiert. Das erhaltene Pulver wird mit einer Lösung eines Bindemittels, wie Polyvinylacetat, gemischt, bis eine preßbare oder

w strangpreßbare Masse erhalten ist.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß durch eine Anzahl einfacher und erwünschtenfalls leicht mechanisierbarer Bearbeitungen gute elektrische Kontakte erhalten werden können, die gegen hohe Temperaturen

'>^r> beständig sind. Dabei braucht nicht gelötet, geschweißt oder gekittet zu werden.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichi.ung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Gehäuse aus einem

w> keramischen Material,

Fig.2 einen Schnitt durch das Gehäuse in Seitenansicht,

F i g. 3 einen Schnitt durch das Gehäuse in Draufsicht, wobei in diesem Gehäuse der Körper aus Widerstands-

" material und die Anschlußdrähte angeordnet sind,

Fig.4 einen Schnitt durch den in das Gehäuse eingebauten elektrischen Widerstand in Seitenansicht,
F i g. 5 perspektivisch ein hohles stranggepreßtes

F i g. 6 einen Schnitt durch einen Teil des Rohres längs der Linie Vl-Vl in F i g. 5.

F i g. 7 denselben Schnitt wie F i g. 6 mit eingesetztem Widerstandskörper und einem der AnschluDleiter, und

Fig.8 einen Teil eines stranggepreßten und dann gewalzten Streifens mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines Widerstandskörper.

In den in den Figuren dargestellten Beispiel ist dieser Körper eine Platte aus Widerstandsmaterial In in Draufsicht weist dazu der Hohlraum 2 im Gehäuse I die Form eines Kreuzes auf. In den langen Armen des Kreuzes 2 wird der Widerstandskörper 3. der a.if den einander gegenüber liegenden Flächen (in F i g. 3 nicht dargestellt) mit aus dünnen Mctallschichten. /. B. aus ü Silber, bestehenden Elektroden versehen ist. angeordnet. In den kurzen Armen des Kreuzes 2 /u beiden Seiten des plattenförmigen Korpers 3 aus Widerstandsmaterial werden die am F.nde U-förmig abgebogenen Ansehlußleiter 4 und 5 angebracht. Das Ganze wird dann in einem Ofen erhitzt, um das Material, aus dem das Gehäuse 1 besteht, zu sintern. Beim Sintern tritt Schwindung auf; dabei entsteht ein Druckkontakt zwischen den Enden der Ansehlußleiter 4 und 5 um; den Elektroden auf dem Körper 3 aus Widerstandsmaterial. 2> In einem praktischen Beispiel bestand der Körper 3 aus einer quadratischen Platte (Seite 2 mm. Dicke O.i mm) aus einem Material mit einem negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes, auf der Basis von NiO und F'ciOi. das bei 1300 C gesintert war. Die Elektroden in bestanden aus einer dünnen Silberschicht, die auf bekannte Weise dadurch hergestellt wurde, daß eine Silberpaste auf den einander gegenüber liegenden Flächen des Körpers 3 angebracht und dann auf 7 50 C erhitzt wurde. Die Anschlußdrahte bestanden in einer )3 Anzahl von Fällen aus Silber (Durchmesser 0.4 mm) und in anderen Fällen aus versilbertem Nickel (Durchmesser 0.4 mm). Das Gehäuse bestand aus einem Gemisch von 20 Gew.% AI₂O₁. 24 Gew.⁰/.. CaO. und 5b Gew.¹Vn FU)₁ mit Polyvinylacetat (PVAC) als Bindemittel, das in Form ninor I nilinn ».*-»r» Κ.1^-·Ιϊ*ιΙί^Ιϊ»ίΙΙ/ο!*-.η ίΜΙ'^ im/1 j\i -ir

90 g PVAC pro Liter MEK in einer Menge \on 400 ml pro kg Pulver zugesetzt wurde. Das Gehäuse 1. mit dem Körper 3 aus Widerstandsmaterial und den Enden der Anschlußdrähte. wurde bei 700 C gesintert. Dabei trat eine lineare Schwindung von etwa IO^o/n auf. Die auf diese Weise erhaltenen NTC-Widerstände wurden mit günstigem Ergebnis einem Temperaturzyklusversuch unterworfen.

Nach 400 Zyklen von 40" C zu 350"C und zurück (8 Zyklen pro Stunde) wurde keine Änderung des Widerstandswertes des Widerstandes oder auf andere Weise der mechanischen Güte der Kontakte festgestellt. Das gleiche Ergebnis wurde bei einer kontinuierlichen Erhitzung während 200 Stunden bei 500°C erhalten.

Korper aus elektrisch nichtleitendem Material die beim Sintern schwinden und dabei die Finden von Ansehlußdrahten fest gegen die Elektroden auf einem darin angebrachten Widerstandskörper drücken, kön neu auch dadurch erhalten werden, daß ein Rohr mit einem auf geeignete Weise gestalteten Hohlraum stranggepreßt wird, fΊ g. 5 zeigt in der Perspektive einen I eil eines derartigen Kohrcs. Nach dem Strangpressen wird das Rohr 6 in Stücke der gewünschten Länge. /. B. gemäß den gestrichelten Linien 7, 8 und 9. unterteilt. F i g. b zeigt einen Schnitt längs der Linie Vl-Vl der F i g. 5. Der Hohlraum 2 im Rohrteil 10 eignet sich zur Aufnahme eines plattenförmigen Widerstandskörpers 3 samt AnschluUleitercnden. von denen in F i g. 7 einer mit (4) bezeichnet ist. In F i g. 8 ist ein Teil eines stranggepreßten Streifens Il dargcslell., in dem durch Walzen Hohlräume 2 angebracht sind, die sieh /ur Aufnahme von Widerstandskörpern samt Anschlußdrähten eignen. Nach Anbringen derselben wird ein auf gleiche Weise gestalteter Streifen auf den Streifen H gelegt, derart, daß die Hohlräume miteinander fluchten. Beim Sintern, das erwünschtenfalls unter Druck stattfinden kann, werden die Streifen aneinander festgesintert. Nach dem Sintern können die Streifen durch Sägen in Stücke geteilt werden, die stets einen Widerstandskörper enthalten. Der Hohlraum 2 kann jede Fortn aufweisen, die sich /ur Aufnahme eines Widerstandskörpers sowie der Enden der Ansehlußleiter eignet. Bei Anwendung bandförmiger Leiter können die kurzen Arme der k rpil7fnrniiapn Öffnnnu / R u/^nitror liof u>in -Jt ',r> Λ.*,ι

Fig. I. 5 und 8 dargestellt ist. oder sie können unter Umständen völlig fehlen, wenn die Dicke des Wider Standskörpers genügend kleiner als die Breite dei Öffnung ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Widerstand mit einem mit Elektroden versehenen Widerstandskörper und mit durch ein den Widerstandskörper umhüllendes Gehäuse fest gegen die Elektrode gedrückten Anschlußleitern, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus gesintertem, bei der Sinterung schwindendem Material besteht, das zumindest die Kontaktierungsstellen umgibt, und zwar so, daß die an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlußleiter (4, 5) durch das bei Sinterung schwindende Material fest gegen die auf dem Widerstandskörper (3) befindlichen Elektroden gedrückt werden.

2. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskörper (3) samt den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschiußleiter (4, 5) \-on einer geformten Masse aus elektrisch nichtleitendem bei Sinterung schwindendem Material umgeben und diese Masse dann gesintert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch nichtleitende Masse verwendet wird, die beim Sintern eine lineare Schwindung von 10% oder mehr aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskörper (3) samt den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlußleiter (4, 5) in eine Form gesetzt wird, daß die Form unter Druck mit einer Masse aus nichtleitendem bei Sinterung schwindendem Material gefüllt wird, und daß der erhaltene zusammengesetzte Körper gesintert wird.

5. Verfahren nach Anspruc- 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskörper (3) samt den an « den Elektroden anliegenden Enden der Anschlußleiter (4, 5) in eine vorgeformte Masse aus elektrisch nichtleitendem bei Sinterung schwindendem Material gesetzt wird, und daß die vorgeformte Masse dann gesintert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (6) aus elektrisch nichtleitendem Material mit einem geeignet gestalteten axialen Hohlraum (2) gebildet wird, daß das Rohr (6) in Teile unterteilt wird, und daß in jeden Teil ein 4^r> Widerstandskörper (3) samt den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlußleitcr (4, 5) gesetzt wird, wonach die Rohrieile gesintert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streifen (II) aus elektrisch nichtleitendem Material gebildet wird, in dem Hohlräume (2) zur Aufnahme von Widerstandskörpern (3) samt den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlußleiter (4, 5) angebracht werden, daß die Hohlräume (2) mit einer geformten Masse v> aus elektrisch nichtleitendem Material abgedeckt werden, und daß dann die Masse aus elektrisch nichtleitendem Material gesintert wird.