DE2558752C3 - Verfahren zur Herstellung eines Schichrwiderstandes als Meßwiderstand für Widerstandsthermometer - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Schichrwiderstandes als Meßwiderstand für WiderstandsthermometerInfo
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Description
Die Erfindung betriff t ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtwiderstandes als Meßwiderstand für Widerstandsthermometer,
bestehend aus einem Träger aus Isoliermaterial und einer dünnen Widerstandsschicht
aus Platin, vorzugsweise in Mäanderform, durch Kathodenzerstäubung in edelgashaltiger Atmosphäre.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 2327662 bekannt.
Bei den üblichen Meßwiderständen für Widerstandsthermometer sind dünne Drähte oder Bänder
aus Metallen, wie Nickel oder Platin, die einen definierten Widerstandswert und einen hohen Temperaturkoeffizienten
(TK) des elektrischen Widerstandes besitzen, auf elektrisch nichtleitende Träger aufgebracht
oder aarin eingebettet.
Werden an solche Meßwiderstände höhere Ansprüche in bezug auf Genauigkeit und an die Stabilität
bei höheren Temperaturen gestellt, wird als Widerstandsmaterial im allgemeinen Platin verwendet. Der
Widerstandswert bei 0° C (/?„) und der Temperaturkoeffizient
des elektrischen Widerstandes zwischen 0 und 100° C (TK) dieser Platinmeßwiderstände ist in
allen wichtigen Industrieländern genormt, in Deutschland beispielsweise durch DIN 43760. In dieser
Norm werden folgende Werte festgelegt: R1, = (100 t 0.1) Ohm und TK - (3.S5O ± 0.012) 10 '
pro ° C In den entsprechenden Normen anderer Länder sind ähnliche Werte enthalten.
Diese Normen werden von den heute üblichen Meßwiderständen mit Drahtmaterial erfüllt, doch ist
die Anwendung der mit Platindrahten ausgestatteten Widerstandsthermometer in der Praxis begrenzt. So
besitzen solche Meßwiderstände beispielsweise relativ lange Ansprechzeiten und sind nicht unterhalb einer
gewissen Größe herstellbar, da für die Einhaltung des
/?„-Wertes eine bestimmte Drahtlänge erforderlich
ist.
Es hat daher in der Vergangenheit nicht an Versuchen
gefehlt, möglichst dünne Platindrähte zu verwenden, doch stößt man mit solchen dünnen Drähten
auf technische Schwierigkeiten in bezug auf die Weiterverarbeitbarkeit und in bezug auf die Herstellkosten
des Meßwiderstandes.
' Es ist daher auch schon bekannt, Meßwiderstände für Widerstandsthermometer zu verwenden, bei denen
auf einen elektrisch nichtleitenden Träger eine dünne Platinschicht aufgebracht wurde. So ist es beispielsweise
aus der DE-PS 828930 bekannt, auf
nichtleitende Träger, wie Glas oder Keramik, dünne Platinschichten durch Hochvakuumverdampfung
oder Kathodenzerstäubung aufzubringen, wobei die Schicht die gesamte Oberfläche des Trägerkörpers
oder nur partielle Bereiche bedecken kann.
Alle diese bekannten Meßwiderstände mit dünnen Überzügen aus Platin erreichen jedoch nicht zuverlässig
den von der Deutschen Industrie-Norm und anderen Normen vorgeschriebenen Tempenturkoeffizienten
von 3,850 10"' pro ° C. Solche Meßwider-
-° stände haben daher bisher kaum eine Verwendung in der Praxis gefunden. Es ist daher auch schon vorgeschlagen
worden (DE-OS 2507 731), MeSwiderstände zu verwenden, bestehend aus einem Isolierkörper
als Träger und einer dünnen Platinschicht als
-' Widerstandsmaterial, wobei als Träger für die Platinschicht
ein Werkstoff verwendet werden muß, der zwischen 0 und 1000° C einen größeren thermischen
Ausdehnungskoeffizienten als Platin besitzt. Diese Meßwiderstände sind jedoch in der Trägerauswahl
i» werkstoffmäßig beschränkt.
Bei Dünnfilmwiderständen, bei denen man im Gegensatz
zu Meßwiderständen für Widerstandsthermometer sehr hohe Widerstandswerte und möglichst geringe
Temperaturkoeffizienten des elektrischen Wi-
Γ) derstandes erzielen will, ist es auch bekannt, /ur
Einlagerung von Fremdatomen die Widerstandsschichten in einer Argon-Sauerstoffatmosphäre durch
Kathodenzerstäubung aufzubringen (z. B. DH-OS 2019(Wl).
■in Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die bekannten Verfahren dahingehend weiter zu entwickeln, daß damit Meßwiderstände für Widerstandsthermometer
gemäß DIN 43760 mit einem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Wider-
■»-> standsvon (3.850 ±0.012) ■ 10 ' pro ° C wirtschaftlich
herstellbar sind, ohne bei der Auswahl des Isoliermaterials für den Träger von dem Temperaturkoeffizienten
der thermischen Ausdehnung abhängig /u sein. Außerdem soll eine fur die technische Anwen-
V) dung ausreichende Haftung der Wi'krstandsschicht auf dem Trager gewährleistet sein.
Diese Aufgabe wurde bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art erfindungsgemaß durch die Gesamtheit der folgenden Verfahrenssehritte gelost:
η a) Verwendung eines Kryptnn-Sauerstoff- oder
Xenon-Sauerstoff-Gemisches als edelgashaltige
Atmosphäre.
b) Anlegung einer Gcgenspannung an den Träger: e) Nachtemperung der aufgestäubten Wider-
bn Standsschicht in oxidisther Atmosphäre hei
Temperaturen /wischen 700 und 1200" C"
Um einen ausreichend hohen Widerstandswert zu erzielen, muß die Platinschicht eine mäanderförmige Leiterbahn erhalten.
Um einen ausreichend hohen Widerstandswert zu erzielen, muß die Platinschicht eine mäanderförmige Leiterbahn erhalten.
Dies läßt sich bei hinreichend dünnen Platinschichten durch das aus der Mikroelektronik bekannte
Photo-Ätzverfahren erreichen. Der Platinfilm wird mit einem photoempfindlichen Lack überzogen und
in diesem durch partielles Abdecken, Belichten und Entwickeln die gewünschte Struktur erzeugt. Durch
Ionenätzen oder andere Verfahren lassen sich dann die gewünschten Leiterbahnen in der Platinschicht
herstellen.
Es ist bekannt, daß in Argon aufgestäubte Metallschichten nicht den Temperaturkoeffizienten des
elektrischen Widerstandes vom entsprechenden kompakten Material erreichen, auch wenn die Schichtdicke
so groß ist, daß der Beitrag der Streuung der Elektronen an der Schichtoberfläche zum Temperaturkoeffizienten
vernachlässigbar klein ist. Beim Aufstäuben von Platinschichten auf keramischer Unterlage
in Argon oder Argon/Sauerstoff-Gemischen ist außerdem keine für technische Anwendungen ausreichende
Haftung der Schicht auf der Keramikunterlage zu erzielen.
Es war daher überraschend, daß mit Platinschichten, die in einem Xenon/Sauerstoff-Gemisch oder in
einem Krypton/Sauerstoff-Gemisch aufgestäubt wur den, der von den .Normen geforderte Temperaturkoeffizient
von (3,850 ± 0,012) · 10"'/° C reproduzierbar erreicht und eine hervorragende Haftung auf der
Unterlage erzielt wird. Die Schichten werden dabei nach dem Kathodenzerstäuben bei einer Temperatur
zwischen 700 und 1200° C, vorzugsweise bei 1000° C, nachgetempert. Außerdem wird an den
Träger eine Gegenspannung angelegt.
Nach dem Tempern wird die Platinschicht mit einem Laserstrahl oder mit Hilfe des aus der Mikroelektronik
bekannten Photoätzverfahrens mit mäanderförmigeri
Leiterbahnen versehen und der Widerstand mit Laserstrahl auf den Sollwert abgeglichen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Meßwiderstande liegen zunächst als Plättchen vor; sie werden
' anschließend mit Zuleitungsdrähten versehen und können dann durch eine Isolierschicht geschützt als
Flachmeßwiderstände eingesetzt oder aber in Keramikröhrchen eingekittet oder eingeschmolzen werden.
Auf diese Weise lassen sich Platinmeßwider- |u stände mit bisher nich* erreichbaren genügen
Dimensionen und mit niedrigeren Kosten herstellen.
Ein Beispiel soll die Erfindung näher erläutern:
'"> In einer handelsüblichen Anlage zur Hochfrequenzkathodenzerstäubung
wird bei einem Arbeitsdruck von S · 10"■' m bar (6 · 10"' Torr) in einem
Xenon/Sauerstoff-Gemisch mit 20% Sauerstoff auf einen Aluminiumoxid-Dünnschichtträger (Abmes-
■?<> sungen 100 mm X 100 mm x 0,6 mm) eine Platinschicht
von 1,6 μΐη Dicke aufgestäubt. Die Spannung
zum Träger beträgt 3900 V, die angelegte Gegenspannung (Bias) am Träger 150 Volt. Die Platinschicht
wird anschließend 3 Stunden bei 1000° C an
- > Luft getempert. Mittels Laserstrahl werden Mäander
hergestellt und auf R0 = 100 Ohm abgeglichen. Der
Träger wird durch Anritzen und Zerbrechen in Streifen mit gleichen Mäardermustern zerlegt. Die Rn-Werte
dieser Widerstände liegen im Bereich 100 ±
«ι 0.1 Ohm, der Temperaturkoeffizient des elektrischen
Widerstandes ist 3,860 K)"' pro ° C.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines Schichtwiderstandes
als Meßwiderstand für Widerstandsthermometer, bestehend aus einem Träger aus
Isoliermaterial und einer dünnen Widerstandsschicht aus Platin, durch Kathodenzerstäubung in
edelgashaltiger Atmosphäre, gekennzeichnet durch die Gesamtheit der folgenden Verfahrensschritte:
a) Verwendung eines Krypton-Sauerstoff- oder Xenon-Sauerstoffgemisches als edelgashaltige
Atmosphäre;
b) Anlagen einer Gegenspannung an den Träger;
c) Nachtemperung der aufgestäubten Widerstandsschicht in oxidierender Atmosphäre
bei Temperaturen zwischen 700 und 1200° C.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Xenon-Sauerstoffgemisches
mit 20% Sauerstoff als edelgashaltige Atmosphäre.
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US05/751,217 US4072593A (en) | 1975-12-24 | 1976-12-16 | Process for production of a resistance element for resistance thermometers |
GB52527/76A GB1538948A (en) | 1975-12-24 | 1976-12-16 | Method for making a precision resistor for resistance thermometers |
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US4375056A (en) * | 1980-02-29 | 1983-02-22 | Leeds & Northrup Company | Thin film resistance thermometer device with a predetermined temperature coefficent of resistance and its method of manufacture |
GB2096645B (en) * | 1981-03-24 | 1984-10-31 | Rosemount Eng Co Ltd | A method of producing a resistance element for a resistance thermometer |
DE3146020C2 (de) * | 1981-11-20 | 1985-11-07 | Danfoss A/S, Nordborg | Temperaturabhängiger Widerstand, insbesondere für Widerstandsthermometer |
CA1250155A (en) * | 1984-07-31 | 1989-02-21 | James A. Ruf | Platinum resistance thermometer |
US5089293A (en) * | 1984-07-31 | 1992-02-18 | Rosemount Inc. | Method for forming a platinum resistance thermometer |
IN165267B (de) * | 1984-07-31 | 1989-09-09 | Rosemount Inc | |
JPS6140513A (ja) * | 1984-08-01 | 1986-02-26 | Hitachi Ltd | 薄膜抵抗式空気流量検出装置及び薄膜抵抗式計測素子 |
DE3630393C2 (de) * | 1985-09-10 | 1994-06-23 | Sharp Kk | Widerstandsthermometer |
US4791398A (en) * | 1986-02-13 | 1988-12-13 | Rosemount Inc. | Thin film platinum resistance thermometer with high temperature diffusion barrier |
DE3906405A1 (de) * | 1989-03-01 | 1990-09-06 | Leybold Ag | Verfahren zur herstellung eines schichtwiderstands |
US5087297A (en) * | 1991-01-17 | 1992-02-11 | Johnson Matthey Inc. | Aluminum target for magnetron sputtering and method of making same |
Family Cites Families (3)
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US3645783A (en) * | 1970-06-03 | 1972-02-29 | Infrared Ind Inc | Thin film planar resistor |
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US3845443A (en) * | 1972-06-14 | 1974-10-29 | Bailey Meter Co | Thin film resistance thermometer |
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