DE2701373A1

DE2701373A1 - Verfahren zum herstellen einer widerstandsschicht

Info

Publication number: DE2701373A1
Application number: DE19772701373
Authority: DE
Inventors: Heinz Kraus
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1977-01-14
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2701373C2

Description

Verfahren zum erstellen einer Widerstandsschicht
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum herstellen einer Widerstandsschicht, insbesondere fiir Metallschicht-Zündmittel, bestehend aus einem Isolierkörper und wenigstens einer Widerstandabrücke.
Aus der DT-PS 2 020 016 ist bereits ein Metallschicht-Zündmittel bekannt geworden. Bei diesem ist der Isoliertrager ein Glas- oder Keramikkörper, auf dem eine Widerstandsbrücke (Glühbrücke) aus Tantal oder Tantalnitrid aufgebracht ist. Derartige Zündmittel sind nur schwierig und mit großem Kostenaufwand herstellbar.
In der DT-OS 1 771 889 wird anstelle eines Isolierkörpers aus Glas- oder Keramik als Trägermaterial für die Glühbrücke ein Schichtpreßstoff benutzt, der aus einem mit Kunstharz imprägnierten Zellulose-Papier, Baumwoll-, Glasfaser-, Kunstfasergewebe oder dergl. besteht.
Die Glühbrücke ist hierbei entweder nach dem "Novingarth-Verfahren" bzw. nach dem "I{ibodur-Verfahren" hergestellt oder sie ist eine Metallfolie, die mittels eines Klebers unter Anwendung von Druck oder Hitze auf den gunststoff-Träger aufgebracht wird.
Nach diesem Verfahren hergestellte Glühbrücken sind insEns.
wegen der großen Schichtdicke und des groben Kristalle füges mit Mängeln behaftet.
Metallische Widerstandsbrücken auf einem Kunststoff-Träger, die durch bekannte Aufdampfverfahren oder durch Ionensputtern erzeugt sind, sind wegen der Gefahr von Rißbildungen an den extrem dünnen Schichten zumindest bei Zündmittel unbrauchbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zum Herstellen einer Widerstandsschicht insbesondere für Metallschicht-Zündmittel hoher Zündsicherheit zu schaffen, das eine besonders wirtschaftliche Massenfertigung gestattet und zudem erlaubt, die geforderten elektrischen Eigenschaften (Widerstandswerte) sowie auch geometrische Dimensionen der Widerstandsschicht individuell einzustellen und dies auch bei der Massenfertigung mit geringen Toleranzen einzuhalten.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe im wesentlichen durch folgende Verfahrens schritte: a) Niederschlagen der metallischen Widerstands hicht durch an sich bekannte physikalische und/oder chemische Verfahren auf einen Etilfsträger, b) Metallurgische Nachbehandlung der Widerstandsschicht am Hilfsträger, c) Übertragen der Widerstandsschicht unter Zuhilfenahme eines Trägers auf einen Isolierkörper aus Kunststoff, vorzugsweise einen Duroplast-Körper, d) Abziehen oder Abtragen des vorgenannten Trägers vom Isolierkörper, e) Herstellen der geometrischen Struktur der Widerstandsbrücke durch an sich bekannte vorzugsweise fotolithografische Verfahren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Zündmittel ist nicht nur wirtschaftlich herstellbar, sondern eq. besitzt u.a. auch optimale Zündeigenschaften, weil es bei der Herstellung der Glühbrücke möglich ist, die Schichtdicke, den Flächenwiderstand und die Korngröße einzustellen und bei der Massenfertigung auch beizubehalten.
Die Erfindung ist in der Zeichnung, die nicht maßstabsgetreu ist, in Ausführungsbeispielen dargestellt.
Es zeigt Figur 1 bis 1 e Verfahrensschritte nach der Erfindung zum Erzeugen der iderstandsschicht bei Zündmittel unter Zuhilfenahme eines bieg-Samen Itilfsträgers, Figur 2 eine Draufsicht auf ein nach der Erfindung hergestelltes Zündmittel, Figur 3 bis 3 f Verfahrensschritte nach der Erwindung zum Erzeugen der Widerstandsschicht bei Zündmittel unter Zuhilfenahme eines starren Hilfsträgers.
Die Figur 1 zeigt einen Hilfsträger H, auf den gemäß Figur 1 a eine metallische Widerstandsschicht W niedergeschlagen wird. Der Hilfsträger ii ist im Ausführungsbeispiel ein dünnes Blech aus Chromstahl, dessen Oberfläche poliert und chemisch so behandelt ist, daß die Haftung der Widerstandsschicht W darauf vermindert wird.
Die Widerstandsschicht W besteht aus mehreren, abwechselnden Schichten z.B. aus LTickel/Kupfer oder Nickel/Chrom. Zweckmäßig wird die Widerstandsschicht W aus einem galvanischen Legierungsbad niedergeschlagen.
In einem weiteren Verfahrens schritt wird dann die Widerstandsschicht W metallurgisch nachbehandelt, vorzugsweise getempert und/oder dottiert. Figur 1 b zeigt die getemperte Widerstandsschicht W. Die thermische Nachbehandlung des elektrolytisch niedergeschlagenen Metalls ist wesentlich für den Erhalt eines reproduzierbaren spezifischen Widerstandes. Dies gilt selbstverständlich auch für Niederschläge eines unlegierten Metalls als Widerstandsschicht am Hilfsträger H. Legierungsbestandteile, die sich nicht au galvanischen Bädern abscheiden lassen, werden durch Aufdampfen und/oder Ionensputtern aufgebracht.
Die Figur 1 c zeigt den Isolierkörper J, auf den die Widerstandsschicht W übertragen werden soll. Der Isolierkörper J besteht zweckmäßig aus Duroplast mit Glasfaserarmierung, also aus einem handelsüblichen Leiterpiatten-Material. Er ist einseitig mit einer dünnen Kupferschicht L belegt, so daß in an sich bekannter Weise ein Polkontakt des Zündmittels durch Durchkontaktierung auf die Rückseite geführt werden kann.
In einem weiteren Verfahrensschritt (Figur 1 d) wird dann die Widerstandsschicht W direkt zusammen mit dem ilfsträger II auf den Isolierkörper J übertragen, und zwar mittels einer Klebeschicht K unter Anwendung von Druck und Wärme.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Stahl<Iilfsträger Ii von der Widerstandsschicht W abgezogen (Figur 1 e).
Danach wird die geometrische Form der biderstandsbrücke durch bekannte fotolithografische Verfahren in Verbindung mit chemischer Ätzung lmd/oder galvanischer Abscheidung hergestellt. Aus dem fertigen, mit den Widerstandsbrücken versehenen Isolierträger J werden dann die einzelnen 11etallschicht-Zündmittel ausgestanzt. Die Figur 2 zeigt ein solch ausgestanztes fertiges Metallschicht-Zündmittel.
Mit WB sind dabei die gekrümmten Widerstandsbrücken (Glühbrücken), mit F die Kontaktflächen bezeichnet.
Die Figur 3 zeigt einen Hilfsträger H' aus nichtleitendem Material, vorzugsweise Glas oder Keramik. Die Oberfläche des Hilvsträgers H' ist poliert und mit einer leitenden Schicht Z' (z.B. Gold oder Chrom) versehen. Die Widerstandsschicht WX aus der Schichtenkombinstion z . P.
Nickel/Kupfer oder ickel/Chrom (Figur 3 a) i st wieder metallurgisch nachbehandelt (Figur 3 b).
Zur Erleichterung der mechanischen Übertragung der Widerstandsschicht W' auf den Isolierkörper J' wird nach der metallurgischen Behandlung am Hilfsträger H' noch eine Trägerschicht H1 vorzugsweise aus Kupfer aufgebracht (Figur 3 c). Mit L' ist wieder eine Kupferschicht bezeichnet.
In einem weiteren Verfahrensschritt (Figur 3 d) wird die Widerstandsschicht W' zusammen mit der Trägerschicht H1 von der leitenden Schicht Z' am Hilfsträger H' abgelöst und auf den Isolierkörper J' übertragen (Figur 3 e), und zwar mittels einer Klebeschicht K' unter Anwendung von Druck und Wärme. Danach wird die Trägerschicht H1 zweckmäßig durch partielles Ätzen von der Widerstandsschicht W' abgetragen. Die Trägerschicht H1 verbleibt auf der Widerstandsschicht W' nur im Flächenbereich der Kontaktflächen (Bezugszeichen F in Figur 2) des Metallschicht-Zündmittels.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Verfahren beschränkt, sondern es ist selbstverständlich auch möglich, die Widerstandsschicht W' direkt zusammen mit dem starren Hilfsträger H' auf den Isolierkörper J' zu übertragen und den Hilfsträger H' durch geringfügiges Biegen des Kunststoff-Isolierkörpers J von der Widerstandsschicht W' abzulösen.

Claims

Patentanspruche Verfahren zum Herstellen einer Widerstandsschic) , insbesondere für Metallschicht-Zündmittel, bestehend aus einem Isolierkörper und wenigstens einer iderstandsbrücke, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: 8) Niederschlagen der metallischen iderstandsschicht (W bzw. W') durch an sich bekannte physikalische und/oder chemische Verfahren auf einen Hilfsträger (H bzw. H'), b) Metallurgische Nachbehandlung der iderstandsschicht (W bzw. w') am Hilfsträger (H bzw. H'), c) Ubertragen der Widerstandsschicht (W bzw. W') unter Zuhilfenahme eines Trägers (H bzw. H1) auf einen Isolierkörper (J bzw. J') aus Eunststoff, vorzugsweise einen Duroplast-Körper, d) Abziehen oder Abtragen des vorgenannten Trägers (H bzw. H1) vom Isolierkörper (J bzw. J'), e) Herstellen der geometrischen Struktur der Widerstandsbrücke (WB) durch an sich bekannte vorzugsweise fotolithografische Verfahren.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (W) direkt zusammen mit dem Hilfsträger (H), auf dem die metallurgische Nachbehandlung erfolgt, auf den Kunststoff-Isolierträger (J) übertragen wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträger (H) aus einem polierten Chromstahl-Blech besteht.
4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (W') zusammen mit einer Träger schicht (EI1), die nach der metallurgischen Behandlung noch am Hilfsträger (all') aufgebracht ist, auf den Kunststoff-Isolierträger (J') übertragen wird.
5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß insbes. zur Erleichterung der mechanischen Ubertragung der Widerstandsschicht (W') auf den Isolierkörper (J') nach der metallurgischen Behandlung eie Trägerschicht (in;) aus Kupfer aufgebracht wird, die nach der Ubertragung durch selektrives Ätzen wieder entfernt wird.
6.) Verfahren nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträger (H') ein nichtleitender, temperaturbeständiger Körper ist, der zumindest an einer Fläche mit einer -festhaftenden dünnen leitenden Schicht (Z') versehen ist.
7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsträger (H') ein Glas- oder Keramikkörper mit polierter Oberfläche ist.
8.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (W bzw. h') am Hilfsträger (H bzw. H') durch Temperung und/oder Dottierung in den gewünschten Legierungszustand übergeführt wird.
9.) Verfahren nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstandsschicht (W bzw. W') Legierunskomponenten in stöchiometrischen Anteilen am llilfsträger (H bzw. H') in Schichtwechsel-Anordnung niedergeschlagen sind.
10.) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (W bzw. W') am Ililfsträger (H bzw. H') aus Schichtenkombinationen von Kupfer und Nickel gebildet ist.
11.) Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die schichte se aufgebrachten Legieruroskomponenten in einer inerten Atmosphäre durch Temperung ein homogenes Gefüge erhalten.
12.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstandsschicht (W bzw. T, ) Legierungskomponenten hoher Alterungs- und Korrosionsbeständigkeit, vorzugsweise Inconel, Konstantan, verwendet werden.
13.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (W bzw. W') auf einen armierten Duroplast-Träger (J bzw. J') mit hilfe eines wärmehärtenden Klebers (K bzw. K') unter Einwirkung von Wärme und Druck auflaminiert wird.