DE2641256A1

DE2641256A1 - Elektrischer widerstand

Info

Publication number: DE2641256A1
Application number: DE19762641256
Authority: DE
Inventors: Henley Frank Sterling
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1975-09-18
Filing date: 1976-09-14
Publication date: 1977-03-31
Also published as: GB1553568A; DE2641256C3; DE2641256B2

Description

Dip!.-Phys. Leo Thul .
Stuttaart H

H.F.Sterling 68

International Standard Electric Corporation, New York

Elektrischer Widerstand

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Widerstand und auf ein Verfahren zur Herstelluno von elektrischen Widerständen.

Elektrische Widerstände mit einer hohen Stabilität und einem niedrigen Temperaturkoeffizienten bestehen im allgemeinen aus einem aufgewickelten Draht oder aus einer Schicht. Gewickelte Drahtwiderstände haben eine relativ hohe Induktivität und für hohe Ohmwerte sind sie schwierig herzustellen, da die verwendeten dünnen Drähte sehr leicht zerreißen.

Außerdem kann durch eine verhältnismäßiq leichte Beschädigung der Draht verletzt werden, so daß der Widerstand zerstört wird. Die Schichtwiderstände haben den Nachteil, daß eine kleine Beschädigung der Schicht eine große Widerstandsänderuno ergibt und daß im allgemeinen nur Widerstände mit niedriger Belastbarkeit erhalten werden können.

Gegenstand der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden. Es wurde bereits vorgeschlagen, mit Metall überzogene Pulverteilchen zusammenzupressen und auf diese Weise Kondensatoranoden herzustellen. Es wurde nun gefunden, daß dieses zusammengesetzte Material dazu verwendet werden kann, elektrische Widerstände herzustellen.

Fr/ki - 9.9.1976 . /

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Gemäß der Erfindung wird ein elektrischer Widerstand vorgeschlagen, der aus einem Körper aus zusammengepreßten Teilchen aus einem inerten Isoliermaterial besteht, die mit einer Metal!schicht überzogen sind, wobei die einander berührenden Metalloberflächen der einzelnen Teilchen das Widerstandselement des Widerstandes darstellen.

Gemäß der Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Widerständen vorgeschlagen, bei dem Teilchen aus einem inerten isolierenden Material mit Metall überzogen und so zusammengepreßt werden, daß sich die Metallüberzüge der einzelnen Teilchen berühren.

Die Erfindung besteht auch in einem elektrischen Widerstand, der aus einem Körper aus zusammengepreßten Teilchen aus inertem isolierenden Material besteht, die mit zwei Schichten verschiedener Leitfähigkeit überzogen sind. Die Aluminiumschicht eines jeden Teilchens ist entweder anodisch oxidiert oder neätzt.

Gemäß der Erfindung wird weiter ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes vorgeschlagen, bei dem Teilchen aus inertem isolierenden Material mit Aluminium überzogen werden und so zusammengepreßt werden, daß die einzelnen Teilchen miteinander in Kontakt kommen und einen Widerstandskörper bilden, der mit zwei leitenden Anschlüssen versehen wird, und daß die mit Aluminium überzogenen Teilchen einer Ätzbehandlung oder einer anodischen Oxidationsbehandlung unterworfen werden, so daß der Widerstandswert des Widerstandes auf einen vorbestimmten Wert gebracht wird.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfinduna soll nun anhand der Figuren näher beschrieben werden.

Fiqur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Widerstand, dessen Widerstandskörper aus metallisierten Isolierstoffteilchen besteht.

Fiqur 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Isolierstoffteilchen mit einem Aluminiumüberzug, das einer anodischen Behandlung unterworfen wurde und bei dem Widerstand von Figur 1 verwendet wird.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch einen anderen Widerstand gemäl? der Erfindunq.

Der in Fiaur 1 in¹ Schnitt dargestellte Widerstand besteht aus einen zylindrischen Körper 11 aus zusammengepreßten, mit Aluminium überzogenen Teilchen 12₅ die in ein Kunstharz 13 eingebettet sind. Die Metal 1 schichten 14 und 15 sind an jedem Ende des Körpers angebracht und an diesen sind wiederum leitende Anschlüsse 16 und 17 durch Löten oder Schweißen befestigt.

Die Anschlüsse können aber auch so angebracht werden, daß sie in den Widerstandskörper eingebettet werden. Die Metal 1 schichten 14 und 15 sind der besseren Obersicht halber in Figur 1 freiliegend dargestellt. Sie können aber auch zusammen mit den anschließenden Teilen der Anschlüsse 16 und 17 in das Kunststoffmaterial 13 mit eingebettet sein.

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In Figur 2 ist ein Schnitt durch ein Teilchen nach der anodischen Behandlung dargestellt. Es besteht aus einem Kern 21 aus inertem Isoliermaterial, beispielsweise SiIiziumdioxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder aus Kunststoff, das mit einer Schicht 22 aus Aluminium überzogen ist. Dieser überzug wird vorzugsweise durch einen Aufdampfprozess aufgebracht. Die anodische Rehandluno der Teilchen ergibt eine Oxidschicht 23 auf der Aluminiumschicht 22.

Der Widerstandskörper 11 wird gebildet durch Zusammenpressen der mit Aluminium überzogenen Teilchen, so daß diese in innigem Kontakt miteinander stehen und an den Berührungsstellen miteinander kalt verschweißen. Der Widerstandskörper wird dann in ein Anodisierungsbad eingebracht, um einen Teil des Aluminiummetal1 es jedes Teilchens in eine Oxidschicht 23 umzuwandeln. Der Anodisierungsprozess ist beendet, wenn der zwischen den Zuleitungen und 17 gemessene Widerstand einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Der anodisierte Körper wird dann aus dem Bad herausgenommen, gewaschen und getrocknet. Die Metallschichten 14 und 15 werden dann an den Enden des Körpers angebracht und schließlich die leitenden Zuleitungen und 17 daran befestigt. Eei manchen Anwendungen können die Metall schichten 14 und 15 weggelassen werden und die Anschlüsse 16 und 17 werden direkt an den Körper angeschweißt oder angelötet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Zuleitungen in den Körper vor der anodischen Behandlung eingepreßt. Der fertige Widerstand wird vorzugsweise mit einer Schutzschicht gegen Feuchtigkeit überzogen, indem

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er rcit einer flüssigen Kunstharz 13 imnräoniert wird, beispielsweise rit einem Epoxydharz, das durch Erhitzen ausoehärtet wird, indem ein Strom durch den Widerstand geschickt wird. Das Kunstharz kann durcl·¹ einen Vakuumirnrcgnierungsprozess eingebracht v.'erden. Die Kunstharzimpräonieruna wird erleichtert durch den porösen Aufbau des Widerstandskörpers, wodurch das flüssige Kunstharz wie von einen·* Schwamm aufgesaunt wird.

Bei manchen Anwpp.duncen, insbesondere bei der Herstellung von niedrigen Inderstandswerten, kann der Widerstandskörper dadurch Gebildet werden, daß mit Aluminium überzonene Teilchen unterschiedlicher Größe zusamr-engeDreßt werden, so daß eine hohe Packungsdichte erreicht wird. Bei anderen Anwendunoen, z.B. bei der Herstelluno von hohen Widerstandswerten, können die mit P1 umi ni urr überzogenen Teilchen 12 mit einem Gewissen Anteil an nicht überzogenen Teilchen aus inerten Material vernreßt v/erden.

Es kann auch vorteilhaft sein, eine Mischuno von Teilchen zu verwenden, die einen unterschiedlich dicken Aluniniumüberzuo haben. Dadurch wird erreicht, daß der Widerstandswert stufenweise während der anodischen Behandluno ansteigt, so daß die Herstelluno von bestimmten Wi derstandswertep. erleichtert wird.

Bei der Ausführunosform nach Fiour 3 tt der lüderstand 31 mit Aluminium-Kühlfahnen 32 versehen, die in den Widerstandskörper während des Preßverfahrens eingebettet wurden. Die leitenden Anschlüsse 33 und 34 wurden ebenfalls in den Widerstandskörper bei diesem Verfahrensschritt einoebracht.

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Der fertioe Wi derstand wird dann einpr anodischen Behandlung unterworfen, wie dies zuvor beschrieben wurde, um den gewünschten l-'i derstandswert zu erhalten. Die Aluriniur·- Kühlfahnen 32 werden auf diese Weise mit einer oberflächlichen Oxidschicht überzoqen, wodurch die WKrreahstrahlung bei normalen Petriehstemneraturen verbessert wird. Cei diesem Widerstandsaufbau ist es nicht erforderlich, die außerhalb des Körners lienenden Teile der Zuleitunnen 33 und 34 mit kunstharz zu überziehen. Oas Eindrinnen von Feuchtigkeit längs der ZuI eitunaen, was hei anderen Paueleireriten oft AnIaP zum Ausfall gibt, wird dadurch verhindert, deß die Zuleiturnen innerhalb des l'iderstandskörpers pit Kunstharz ^pHec^l't sind.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die- Verwendunn von Aluminium als lsi ten des Metall für einen solchen Widerstand beschränkt, roch ist der l'irwandl unosprozess für das Ketal 1 auf die anodische Behandluno beschränkt, obwohl die anodische Behandlung ^evorzunt wird, ό? sie eine gleich· irSpine Gberzucsschi ent auf den Metall ernibt. So kann beispielsweise der i-etal 1 überzun auf den Teilchen durch Eintauchen in ein flüssiⁿes Ätzmittel behandelt werden oder er kann teilweise durc*"¹ einen Gasoha.senprozess entfernt werden. Ter !"etal lliberzuo kann aber auch teilweise durch Verdampfen im Vakuum entfernt werden, wobei der Widerstand elektrisch aufgeheizt '-ird. Die ^m \'i derstand anliegende Spannunr bestinrnt den festen Wi -⁴^t standswert, der durch die Erhitzung erhalten wird, da der f'eizstrom mit Erhöh un ο des l'-'i derstendswertes sich entsprechend verrinnert.

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^ri» auf diese I'eise hemestel 1 ten liderstände sind relativ unempfindlich cenen kleine Verletzungen des Viderstandskcrpprs und haben eine verhKItnisräpiπ hohe Petriebsspannunn und einen niedrioen Terrperaturkoeff i zienten. Purch geeignete Auswahl der Zusammensetzunn der überzogenen Teilchen und durch nesteuerte Verminderung der Petal 1 schi chtdicke kann ein weiter Rereich von Uiderstandswerten erhalten werden.

Cei eininen Anwendungen, insbesondere bei der Herstellung von niedrigen l'iderstandswerten , beispielsweise von 1-10 Chr., kann onr i'.tz- od^r Pnodi s ierunosprozess weaqelassen werden. In diesen. F?11p> vn'rd ein Pulver mit einer geeigneten Metallschichtdicke zu einer Widerstandskörper verpreßt, der V'i derstan^swert des Körpers wird gemessen und die fertiggestellten Widerstünde werden nach den gep^essenen Werten sortiert.

Verzeichnis der Dezugszeichen

11 Widerstandskörper

12 iretal 1 isiertes Teilchen

13 Kunstharz

14, 15 Metallschicht

16, 17 Anschluß

21 Kern

22 Metallschicht

23 Oxidschicht

31 Widerstand

32 Kühlfahne
33_; 34 Anschluß

13 Patentansprüche
2 Bl. Zeichnungen

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Leerse ite

Claims

H.F.Sterlinp 6£ Ρ η s η r ü ehe :

1. )] Elektrischer l'i derstand, aekennzei c h η e t d u r c h einen rrit Anschlüssen (16, 17; 33, 34) versehenen Wi derstandskcrner (11, 31) aus zusammennenreßten Teilchen (12) aus inerten Isolierstoff, die mit einer Metallschicht üherzonen sind, bei dem die metallischen Oberflächen oe.r einzelnen metallisierten Teilchen (12) ri t e i η a ηde r in Kontakt stehen.

2.) Widerstand nach Ansoruch 1, dadurch pekennzeichnet, daßdas Überzugsmetall Π um'nium ist.

3.) Widerstand nach Ansⁿruch 1 und 2, dadurch Gekennzeichnet, daß die leitenden Anschlüsse (33, 34) teilweise in den Widerstandskörper (31) eingebettet sind.

4.) Widerstand nach Anspruch 1 unc! 2, dadurch aekennzpich.net, daß die elektrischen Anschlüsse (16, 17) an einer auf der Oberfläche des Widerstandskörpers (11) anneordneten metallisierten Zone (14, 15) befestigt sind.

5.) Widerstand nach Anspruch 1 bis 4, dadurch rekennzeichnet, daß der Uiderstandskörper (11) mit Kunststoff (13) imprägniert ist.

6.) Widerstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumschicht (22) mit einer Aluriniumoxidschicht (23) überzooen ist.

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- tr -

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7.) Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (22) oeätzt ist.

8.) lüderstand nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Widerstandskörper (31) Kühl fahnen (32) teilweise einaebettet sind.

9.) Widerstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfahnen (32) aus oberflächlich oxidiertem Aluminium bestehen.

10.) Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen aus einem inerten Isolierstoff mit einer Metallschicht überzogen werden und daß die überzogenen Teilchen zu einem Körper derart verpreßt werden, daß die Metal 1 i sierungsschiditen der Teilchen in innigen Kontakt miteinander gebracht werden.

11.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Überzugsmetall Aluminium verv/endet wird und daß der Körper nach dem Preßvorgang einer anodischen Behandlung zur Erzeugung einer Aluminiumoxidschicht so lange unterworfen wird, bis der gewünschte Widerstandswert erreicht ist.

12.) Verfahren nach Anspruch IG, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper nach dem Preßvorgang mit einem Ätzmittel für die Metallschicht so lange unterworfen wird, bis der gewünschte Widerstandswert erreicht ist.

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13.) Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch -gekennzeichnet, daß der Körper: nach der anodischen oder fitzbehandl ung mit Kunstharz imprägniert wird.

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