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VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES ELEKTRISCHEN
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SCHICHTWIDERSTANDES Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines elektrischen Schichtwiderstandes, bestehend aus auf einem ebenen Trägerkörper
zwischen zwei elektrisch gut leitenden Kontaktflächen aufgebrachter Widerstandsschicht,
bei dem die Kontaktflächen auf den gegenüberliegenden Hauptflächen des Trägerkörpers
in der Nähe einer Seitenfläche parallel von einer Schmalseite zur gegenüberliegenden
Schmalseite verlaufen und die Widerstandsschicht die beiden Hauptflächen und eine
Seitenfläche bedeckt und auf den Kontakt flächen endet.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Widerstandes ist aus
der DT-OS 2 413 457 bekannt, bei dem eine einseitig mit Widerstandsmaterial belegte
Kunststoffolie um 1800 umgebogen wird, so daß Kunststoff auf Kunststoff zu liegen
kommt, wonach die Folie entlang einer zur Biegelinie
parallelen
Linie auseinandergetrennt wird und Kontaktierungsfelder und Anschlußelemente angebracht
werden.
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Bei diesem bekannten Verfahren wird also eine Kunststofffolie und
kein keramischer Strang verwendet. Bei Verwendung eines an sich bekannten Stranges
muß dessen Querschnitt eine abgerundete Form besitzen, damit die aufzubringende
Dünnschicht keine Schwachstellen besitzt.
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Für den Einsatz in Hybridschaltungen sind Chipkondensatoren bekannt
geworden (z.B. Electronic Engineers master 1973, Vol. 3, Seite 1147), bei welchen
zwischen zwei Kontaktflächen auf einer Hauptfläche des Trägerkörpers eine Widerstandsschicht
im Siebdruckverfahren aufgebracht wird. Bei dieser bekannten Ausführungsform reichen
die Kontaktflächen auf gegenüberliegenden Seitenflächen von einer Hauptfläche zur
anderen, wodurch es möglich ist, diese Chipwiderstände unmittelbar in Hybridschaltungen
einzusetzen. Weiter ist es bekannt, an den Kontaktflächen derartiger Widerstände
Anschlußelemente anzulöten und den Widerstand mit einer Umhüllung zu versehen.
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Bei dieser bekannten Bauform eines elektrischen Schichtwiderstandes
wird die Widerstandsschicht im Siebdruckverfahren auf nur eine Hauptfläche des Trägerkörpers
aufgebracht,
so daß die zweite Hauptfläche ungenutzt bleibt.
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Außerdem werden die Siebe während des Siebdruckvorganges durch die
Ecken md Kanten der zu bedruckenden Trägerkörper sehr stark beansprucht, so daß
eine oftmalige Erneuerung der Siebe unvermeidlich ist.
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Deshalb hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren
zur Herstellung eines elektrischen Schichtwiderstandes anzugeben, bei dem Siebdruckvorgänge
vermieden werden, der einen einfachen Aufbau hat und der mit einfachsten Hilfsmitteln
in großen Serien hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem ersten
Arbeitsgang die beiden gegenüberliegenden Kontaktflächen und daran anschließend
die Widerstandsschicht auf den elektrisch isolierenden, vorzugsweise aus keramischem
Material bestehendenllänglichen Trägerkörper aufgebracht werden und der längliche
Trägerkörper danach in Einzelwiderstände auseinandergetrennt wird.
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An den Kontaktflächen können die Enden von Anschlußelementen mechanisch
fest und elektrisch leitend befestigt
werden. Damit ergibt sich
beispielsweise ein Standwiderstand, den vorzugsweise eine elektrisch isolierende
Umhüllung umgibt. Die Anschlußelemente aus Draht- oder Blechmaterial können sowohl
axial als auch radial vom Widerstand abstehen, wobei im zweiten Fall vorzugsweise
ein Rasterabstand eingehalten wird.
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Der Trägerkörper kann eine längliche Form besitzen, die durch eines
der bekannten Verfahren wie Schlickergießen, Strangziehen oder Extrudieren hergestellt
wird. Die Kontaktflächen können erfindungsgemäß mittels rotierender Scheiben und
die Widerstandsschicht kann mittels rotierender Walzen auf den Trägerkörper aufgebracht
werden.
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Die Walzen sind dabei aus einem derart elastischen Material, daß sie
sich entlang eines Teiles ihrer Länge berühren und im übrigen den Trägerkörper zwischen
sich aufnehmen.
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Die Walzen können aus einem gummielastischen Material bestehen oder
Bürsten sein. Es ist auch möglich, die Walzen mit einem Absatz, d.h. mit einer Durchmesserstufung
auszubilden, so daß sie sich nur an einem Teil ihrer Länge berühren. Der Trägerkörper
kann auch eine mit definierten, parallel verlaufenden Sollbruchstellen ausgebildete
ebene
Platte sein, die beispielsweise im Gießverfahren hergestellt wird. Ein derartiger
Trägerkörper wird mit einer Seitenfläche derart in eine flüssige Metallfarbe eingetaucht,
daß der Flüssigkeitsspiegel der Metallfarbe die Sollbruchstelle definiert überragt,
so daß zwischen dieser Sollbruchstelle und dem Flüssigkeitsspiegel die Kontaktfläche
entsteht, wenn der Trägerkörper anschließend, d.h. nach dem Trocknen und evtl. Einbrand
der Metallfarbe entlang dieser Sollbruchstelle auseinandergebrochen wird.
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Im nächsten Arbeitsgang wird entlang der anschließenden Sollbruchstelle
gebrochen. Damit ist ein länglicher Trägerkörper gewonnen und der ursprüngliche
Zustand bei der ebenen Trägerkörperplatte hergestellt, so daß sich die beschriebenen
Verfahrensschritte wiederholen können. Auf derartig vorbereitete längliche Trägerkörper
kann die Widerstandsschicht wieder mittels rotierender Walzen oder durch Tauchen
in eine Widerstandsfarbe aufgebracht werden.
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Außer der Ausführung mit einer über die beiden Haupt- und eine Seitenfläche
reichenden Widerstandsschicht ist es auch möglich, auf den beiden Hauptflächen gegenüberliegend
in
der Nähe einer Seitenfläche die beiden Kontaktflächen und auf
der gegenüberliegenden Seitenfläche eine Verbindungsschicht, vorzugsweise aus dem
gleichen Material aufzubringen, die auf beide Hauptflächen reicht und zwischen diesen
elektrisch gut leitenden Schichten auf jeder Hauptfläche des Trägerkörpers je eine
Widerstandsschicht aufzubringen. Nach dem Einbrand der Kontaktflächen und der Widerstandsschicht
werden die länglichen Trägerkörper in Einzelwiderstände auseinandergeschnitten.
Dabei können die Schnittlinien voneinander konstanten Abstand haben, oder es kann
der Abstand benachbarter Schnittlinien vom gewünschten Widerstandswert abhängen.
Im ersten Fall wird vorzugsweise mit Mehrfachsägen gearbeitet, während im letztgenannten
Fall die Schnitte vorzugsweise mit einem Laser durchgeführt werden, der über einen
Rechner gesteuert wird, welcher von einem Widerstandsmeßgerät mit Daten gespeist
wird. Damit ist es möglich, ausgehend vom Widerstandswert des länglichen Trägerkörpers,
den Schnitt so zu führen, daß sich ein bestimmter Widerstandswert unmittelbar ergibt.
Dieser Widerstandswert besitzt infolge Schichtdickenschwankungen der Widerstandsschicht
und infolge Schwankungen des spezifischen Widerstandes der Widerstandsschicht Herstellungstoleranzen,
die beispielsweise
durch den bekannten Schichtabtrag durch Sandstrahl
ausgeglichen werden können. Die so erhaltenen Einzelwiderstände können mit ihren
Kontaktflächen zwischen Anschlußelemente gesteckt und an diesen befestigt werden.
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Die Anschlußelemente können beispielsweise in einer Transportvorrichtung
befindliche U-förmig gebogene Drähte sein, wie sie bei der Herstellung elektrischer
Kondensatoren üblich sind (z.B. US-PS 3 411 193, DT-OS 2 114 624). Eine andere Möglichkeit
besteht darin, daß die Anschlußelemente aus einem Metallstreifen ausgestanzt und
entsprechend gebogen werden. In beiden Fällen handelt es sich um Formen, denen die
Einzelwiderstände in Automatenstraßen zugeführt werden können. Längere Stücke dieser
bestückten Metallstreifen bzw. Transportvorrichtungen können in einem weiteren Arbeitsgang
einer Umkleidungsstation zugeführt werden, in welcher eine Anzahl Widerstände in
einem Arbeitsgang, beispielsweise durch Pressen oder Tauchen mit einer elektrisch
isolierenden Umhüllung dicht umgeben werden.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß Siebdruckvorgänge vermieden werden bzw.
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daß längliche Trägerkörper in kontinuierlichen Arbeitsgängen mit Kontaktflächen
und Widerstandsschicht versehen
werden können, wobei die Orientierung
der Kontaktflächen zur Widerstandsschicht auch nach dem Zerschneiden der länglichen
Trägerkörper in Einzelwiderstände gewahrt bleibt, so daß die Zuführung der 'Einzelwiderstände
zu den Anschlußelementen keine Schwierigkeiten bereitet.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die Verwendung des bekannten
Prinzipes der Bevorratung der Anschlußelemente in Transportvorrichtungen eine größere
Anzahl von Einzelwiderständen in einem Arbeitsgang mit einer Umhüllung versehen
werden kann.
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Ein erheblicher Vorteil besteht darin, daß durch die Ausnutzung beider
Hauptflächen des Trägerkörpers die Kontaktflächen größer als bei herkömmlichen Chipwiderständen
dimensioniert sein können, was größere Toleranzen des Endes der Widerstandsschicht
auf den Kontaktflächen und der Kontaktflächen selbst gestattet. Durch die vergrößert
möglichen Kontaktflächen ist auch die Befestigung der Anschlußelemente leichter
möglich.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Herstellungsverfahrens derartiger Schichtwiderstände, Fig. 2 einen Schnitt durch
die Beschichtungswalzen für die Widerstandsschicht entlang der Schnittlinien AB
aus Fig. 1, Fig. 3 eine Mehrfachträgerkörperplatte im Auf- und Kreuzriß, Fig. 4
einen Querschnitt durch einen länglichen Trägerkörper, Fig. 5 einen Einzelschichtwiderstand
im Aufriß und in einer Seitenansicht, Fig. 6 einen umhüllten Schichtwiderstand mit
Anschlußelementen, Fig. 7 eine räumliche Darstellung eines Einzelschichtwiderstandes
und Fig. 8 eine getauchte Ausführung eines Schichtwiderstandes mit Drahtanschlüssen
im Querschnitt.
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Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens
erfindungsgemäßer Standwiderstände, wobei ein länglicher Trägerkörper 1 zwischen
zwei rotierenden Scheiben 6 hindurchbewegt wird, die am Umfang
beispielsweise
mit einer Silberfarbe beaufschlagt sind.
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Die dargestellten Pfeile geben den Bewegungsablauf in dieser ersten
Station an, in welcher die Kontaktflächen 3 auf der Seiten fläche 12 nahen Bereichen
der Hauptflächen 14 des länglichen Trägerkörpers 1 aufgebracht werden. Anschließend
durchläuft der mit den Kontaktflächen 3 bedeckte längliche Trägerkörper 1 nach einer
Drehung um 1800 um die Längsachse zumindest eine Trockenstation um danach zwei mit
Widerstands farbe beaufschlagten Walzen 7 zugeführt zu werden. Hier wird auf den
Trägerkörper 1 die Widerstandsschicht 2 aufgebracht, welche von der Kontaktfläche
3 über die Hauptfläche 14 des Trägerkörpers 1, die Seitenfläche 13 und die gegenüberliegende
Hauptfläche bis zur zweiten Kontaktfläche 3 reicht. Nach dem Aufbringen der Widerstandsschicht
durchläuft der Trägerkörper 1 eine Trocken- und eine Einbrennstation, in welcher
die Widerstandsschicht 2 auf dem Trägerkörper festgebrannt wird. Die so vorbereiteten
länglichen Trägerkörper 1 werden entlang bestimmter Schnittlinien 11 auseinandergetrennt
und im ausgerichteten Zustand den Anschlußarmaturen 4 zugeführt. In der Figur ist
eine Blecharmatur dargestellt, bei der aus einem Blechstreifen die Anschlußelemente
4 herausgestanzt werden, die
auf beiden Seiten eines Mittelsteges
43 mit den Beinen 42 abstehen und deren Enden 41 abgewinkelt sind. Die Anschlußbeine
42 werden gegen den Mittelsteg 43 annähernd rechtwinkelig abgebogen und die Einzelwiderstände
mit ihren Kontaktflächen 3 zwischen die Enden 41 der Anschlußelemente 4 eingelegt
und miteinander fest verbunden. In einem weiteren Arbeitsgang können eine Vielzahl
derartiger Widerstände mit einer Umhüllmasse umpreßt werden. Es ist jedoch auch
möglich, die Anschlußelemente 4 von dem Mittelsteg 43 zu trennen, einen Feinabgleich
- beispielsweise mittels Sandstrahlverfahren - durchzuführen und die einzelnen Widerstände
anschließend zu umkleiden.
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch zwei Walzen 7, die ein abgestuftes
Längsprofil besitzen. Im Bereich 71 berühren sich die Walzen 7, während der Bereich
72 einen Trägerkörper 1 aufzunehmen gestattet. Der Bereich 72 ist genauso lang,
daß die Walzengrundfläche 73 im Bereich der Kontaktfläche 3 endet, wenn die Seitenfläche
13 des Trägerkörpers auf der Walzenringfläche 74 aufliegt. Selbstverständlich müssen
die beiden Walzen 7 nicht symmetrisch ausgebildet sein, es kann auch eine Stufenwalze
mit einer glatten Walze,
oder es kann eine positiv gestufte Walze
mit einer entsprechenden negativ gestuften Walze kombiniert werden.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit eines Trägerkörpers 1, der hier
plattenförmig ist und parallele Sollbruchstellen 15 und 16 besitzt. Wie im Kreuzriß
ersichtlich, wird der Mehrfachträgerkörper 1 in eine Metallfarbe getaucht, so daß
eine U-förmige'Metallfläche 3 entsteht. Nach dem Trocknen dieser Metallfläche 3
wird der Mehrfachträgerkörper 1 entlang der Sollbruchstelle 15 auseinanderge- -brochen,
wodurch die Metallschicht in zwei voneinander getrennte Kontaktflächen 3 geteilt
wird. Danach wird der Trägerkörper- entlang der Sollbruchstelle 16 auseinandergebrochen.
Anschließend kann sich die gleiche Prozedur wiederholen und es können parallel dazu
die Widerstandsschichten (2), beispielsweise durch Tauchen der länglichen Trägerkörper
1 in eine Widerstandsfarbe, aufgebracht werden, wie es in Fig. 4 in Seitenansicht
schematisch dargestellt ist.
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Fig. 5 zeigt einen Einzelwiderstand, bestehend aus einem ebenen Trägerkörper
1 mit in der Nähe einer Seitenfläche 12 parallel von einer Schmalseite (11) zur
gegenüberliegenden Schmalseite (11) verlaufenden Kontaktflächen 3. Die beiden
Hauptflächen
14 und eine Seitenfläche 13 bedeckt eine Widerstandsschicht 2, die auf den Kontaktflächen
3 endet und diese für Anschlußelemente freiläßt. Die Widerstandsschicht 2 wird nach
den zumindest getrockneten Kontaktflächen 3 aufgetragen und alles gemeinsam eingebrannt;
es können jedoch auch die Kontaktflächen 3 eingebrannt und anschließend die Widerstandsschicht
auf den Trägerkörper (1) aufgebracht werden.
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Fig. 6 zeigt einen Einzelwiderstand mit einer Umhüllung 5, aus welcher
die Anschlußelemente 4 herausragen. Die Widerstandsschicht. 2 darf die Kontaktflächen
3 nur so weit hedecken, daß die Enden (41) der Anschlußelemente möglichst großflächig
auf den Kontaktflächen 3 aufliegen können, damit eine sichere Kontaktierung gewährleistet
ist. Dargestellt istein Standwiderstand, bei dem die Anschlußelemente 4 vorzugsweise
in einem Rasterabstand nebeneinander parallel verlaufen.
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Fig. 7 zeigt einen Einzelwiderstand, bei dem die Widerstandsschicht
2 den Trägerkörper 1 U-förmig umgibt und bis zu den Kontaktflächen 3 in die Nähe
der Seitenfläche 12 reicht, während die Schmalseiten 11 von der Widerstandsschicht
freibleiben.
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Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch den Trägerkörper 1 mit einer
diesen U-förmig umgebenden Widerstandsschicht 2, die bis zu den Kontaktflächen reicht
und auf ihnen endet.
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An den Kontaktflächen sind drahtförmige Anschlußelemente 4 befestigt.
Eine Umhüllung 5 umschließt den Widerstand allseitig, so daß ein Schutz gegen mechanische,t
elektrische-und chemisch-physikalische Einflüsse von außen gewährleistet ist.
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PATENTANS PRUCHE ZEICHNUNGEN