DE2908361C2 - Verfahren zum Erhöhen des Widerstandes elektrischen Zündelementen - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Frfindung ist ein Verfahren zum Erhöhen des Widerstandes von elektrischen Zündelementen (gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1). Im folgenden wird eine solche Widerstandsänderung auch als Trimmen bezeichnet Eine solche Widerstandsänderung ist besonders dann notwendig, wenn das Zündelement bei einer definierten Spannung oder einer definierten Stromstärke einen Anzündsat2 zünden soll.

Es sind bereits Metallfilm-Widerstände bekannt, deren Widerstand durch mechanische oder optische Ab gleichverfahren auf einen definierten Wert eingestellt wird. Dabei werden die Leitungsquerschnitte durch Veränderung der Flächengeometrie auf den gewünschten Wert eingestellt Solche Verfahren eignen sich jedoch nicht zur Herstellung von Metallfilm-Zündwiderständen, weil bei diesen Zündelementen zu einer bestimmten Fläche ein ganz bestimmier Widerstand gehören muß. Man muß deshalb flächenförmig die Schichtdicke verändern.

Ein bekanntes Verfahren zur Durchführung dieser flächenförmigen Schichtdicken veränderung von Metall film-Zündelementen besteht in einem elektrochemischen Abtragen des Metallfilms. Dabei werden die nicht abgetragenen Metallfilmzonen mit einem Schutzlack maskiert und damit dem Angriff des Stroms entzogen.

Dieses elektrolytische Trimmverfahren hat den Nachteil, daß die Schutzlackschicht oft nicht fest genug an dem Metall-Leiter anliegt und damit ungewollte Verätzungen an den zu schützenden Widerständen auftreten, oder es sich Unterätzungen an den Stellen möglich, wo 'leitfähige Strombahnen an die Metallfilme gelangen. Auch eignet sich dieses Verfahren nicht zur Herstellung von Metallschicht-Zündelementen mit sehr kleinen Abmessungen.

Es ist zwar aus der DE-PS 8 29 186 ein Verfahren bekannt, den elektrischen Widerstand von Schmelzleitern durch Ätzen des Leiters auf einen gewünschten Wert zu bringen. In dieser Patentschrift wird jedoch für die Kontrolle der Ätzwirkung nur angegeben, daß diese durch einfache Feilstriche erfolgt Bei dieser Verfahrensweise ist es jedoch nicht möglich, den tatsächlichen Widerstandswert des angeätzten Materials während der Einwirkung der Ätzflüssigkeit zu kontrollieren.

Es bestand deshalb die Aufgabe, ein Trimmvprfahren für Metallschicht-Zündslemente zu entwickeln, das sich für Zündelemente mit sehr kleinen Abmessungen eignet, bei dem nicht die Gefahr besteht, daß die Metall-Leiter ebenfalls angegriffen werden und bei dem die Erreichung des gewünschten Widerstandswertes direkt während des Ätzvorgangs kontrolliert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst

Eine Überwachung des Widerstands von metallischen Dünnfilmen wird zwar bereits in der DE-AS 18 08 103 beschrieben. Die Widerstandsschicht wird dort jedoch laufend durch anodische Oxisation mittels eines lonen-

zo Stroms von außen verändert, so daß ein Abbruch des Stromkreises automatisch auch einen Abbruch der Oxidation bewirkt Im vorliegenden Fall dagegen wird nur das Widerstandsmaterial erhitzt, wobei beim Abstellen der Heizquelle die Säure, die die Änderung des Widerstands bewirkt beim alleinigen Abstellen des Stromkreises noch weiter <mgreifen kann, obwohl sie ebenfalls, wie bei dem Verfahren der DE-AS 18 08 103. mit Hilfe eines saugfähigen Materials auf das Widerstandsmaterial aufgebracht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beson ders gut zum Trimmen von Metallschicht-Zündwiderständen sehr kleiner Abmessungen, die z. B. eine Lange von 30 bis 200 μητ, eine Breite zwischen 20 und 200 μπι und eine Dicke zwischen 0,1 bis 13 μπι besitzen. Es läßt sich aber auch bei Zündwiderständen größerer Abmessungen anwenden.

Die Zündwiderstände können aus jedem beliebigen Material sein, das durch Säuren angi-eJbar ist und den elektrischen Strom leitet. Geeignete Materialien sind

z. B. Chrom. Nickel oder nickelenthaltende Legierungen, Tantal oder Tantalnitrid. Die beiden zuletzt genannten Stoffe eignen sich besonders gut für das erfindungsgemäße Verfahren. Erfindungsgemäß werden die Zündwiderstände erhitzt und dabei gleichzeitig von Säuren angegriffen. Das Erhitzen erfolgt bevorzugt elektrisch, doch ist auch jede andere Wärmequelle, die möglicht punktförmig nur den Zundwiderstand auf erhöhte Temperaturen bringt, einsetzbar. Die Höhe der Temperatur hängt von dem Widerstandsmaterial und der verwendeten Säure ab. Im allgemeinen kann man sagen, daß der Angriff der Säure umso schneller erfolgt, je höher die Temperatur ist. Die zu wählende Temperatur hängt weiterhin von dem Elektrodenmaterial, mit dem die Zündwiderstände mit dem übrigen Stromkreis verbunden sind, ab. Wenn diese Kontakte z. B. aus F.delmetallen der 8. Nebengruppe des Periodischen Systems der Elemente bestehen, dann kann die Temperatur des Widerstandselementes beim Einsatz von Sai/säure oder Salpetersäure 100° C betragen. Auch bei Legierungen dieser Metalle mit Silber, Gold oder Silberpalladium-Legierungen können Temperaturen in der Größenordnung angewendet werden. Jedoch tritt die erfindungsgemäße Wirkung auch bei niedrigeren Temperaturen ein, je nachdem, aus. welchem Material der Zündwiderstand besteht und weiche Säure eingesetzt wird. Sobald der Zündwiderstand den gewünschten Widerstandswert erreicht hat, wird die Beheizung beendet — im Falle einer elektrischen Beheizung durch Unterbrechung des

Stromkreises.

Als Säuren eignen sich prinzipiell sowohl anorganische als auch organische, flüssige Säuren, die das Widerstandsmaterial angreifen. Bevorzugt werden solche Säuren eingesetzt, die bei den gewählten Temperaturen schnell verdampfen, damit nach Erreichen des gewünschten Widerstandswertes und Abschalten der Wärmequelle der auf dem Widerstandsmaterial verbleibende Saurer?« schnell verdampft und keine ätzende Wirkung mehr besitzt. Besonders geeignet sind deshalb die Stickstoffsauerstoffsäuren, wie z. B. HNO3, wäßrige Lösungen von Halogenwasserstoffsäuren, z. B. Salzsäure. Wenn wäßrige Lösungen der Säuren eingesetzt werden, richtet sich die Konzentration der Lösungen nach der Säurestärke, dem Dissoziationsgrad sind der Ätzbarkeit des Widerstandsmateriais gegenüber der gewählten Säure. Die Konzentration muß dabei so gewählt wurden, daß das Widerstandsmaterial bei der anzuwendenden Temperatur angeätzt wird.

Zum Abtragen des unter der Einwirkung der Säure vnm Widerstandsmaterial abgelöster. Materials eignen sich besonders gut aufsaugende Mater, dien wie Schwämme, Gewebe oder Filze. Diese Materialien sollten möglichst säurebeständig sein; besonders vorteilhaft ist es, diese saugfähigen Stoffe mit der anzuwendenden Säure zu tränken und das getränkte Material gleitend oder reibend auf dem Zündmaterial zu bewegen. Diese Bewegung kann kreisförmig oder hin- und hergleitend sein, je nach Form des Zündmaterials.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn dieses aufsaugende Material an einem Stempel befestigt ist, dessen Form beliebig gewählt sein kann, wie z. B. als Säule mit rundem, ovalem oder polygonalem Querschnitt. Diese Durchführungsform hat den Vorteil, daß nach Erreichen des gewünschten Widerstandswertes des Zündelements der Stempel, entweder von Hand oder über geeignete Vorrichtungen, von dem Zündelement abgehoben werden kann, so daß sich dann sofort keine Säure mehr auf dem Zündelement befindet.

Das Zünd .lement ist in einem Stromkreis angeordnet, damit dessen Widerstand laufend gemessen werden kann. Diese Messung erfolgt auf an sich bekannte Weise.

Die Fig. I und 2 zeigen ein erfindungsgemäß zu behandelndes Zündelement, wie es zum Anzünden von Zundsätzer. auf Basis von z. B. Bleiazid oder Bleitrinitroresorcinat gebräuchlich ist. wobei F i g. I das Zündelement im Schnitt gemäß der Linie I-1 in Fig. 2 und Fig. 2 dieses in der Draufsicht darstellt. Der Zündwiderstand 1 befindet sich auf einem rCeramikträger 2 und sei durch die Zufuhrelektroden 3 und 4 an einem hier nicht gezeigten Stromkreis angeschlossen. Der Zündwiderstand besit/t eine vorgegebene Breite B und Länge L; er ist mit Hilfe von geeigneten, an sich bekannte. Beschichtungsverfahren aufgebracht und besitzt einen niederohmigcn Wert als das fertige Element, das nach der erfindungsgemäßen Verfahrensweise erhalten wird.

In der F i g. 3 ist ein Schaltplan für die Durchfühl ung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgezeigt, bei der die Erwärmung des Zundwiderstandes 1 elektrisch erfolgt. Über die Elektroden 3 und 4, die hier aus Gold gefertigt sein sollen, ist der Widerstand 1, der beispielsweise aus Tantalnitrid mit einer Nickelauflage besteht, einerseits mit einem Meßspannungskreis 5 und andererseits mit einem Hs;2- und Meßstromkreis 6 verbunden. In dem Meßspannungskreis 5 befindet sich ein Schwellwertschalter 7. Oberhalbifcs Widerstandes ist ein Stempel 8 angeordnet, der an seinem unteren Ende mit einsm Filz, Gewebe, Schwamm od. dgl. versehen ist indem dieses saugfähige Material z. B. in einer näpfchenförmigen Ausnehmung des Stempels 8 angeordnet ist und aus dieser mehr oder weniger weit auf der dem Zündwiderstand 1 zugekehrten Seite hervorsteht. Das saugfähige Material ist beispielsweise mit verdünnter Salpetersäure getränkt. Die Säure wird dem saugfähigen Material bevorzugt über eine durchgehende zentrale axiale Bohrung des Stempels 8 von oben her in der im Einzelfall erforderlichen Menge zugeführL Durch Absenken und Rotieren des Filzstempels auf der Oberfläche des Metallschichtelementes wird die vom Heizstrom auf etwa 100°C gebrachte Zündwiderstandsfläche durch die Säure angegriffen. Das dabei abgetragene Material wird durch den Filz aufgesaugt; gleichzeitig ändert sich der Widerstandswert des Zündelementes 1. Nach Erreichen eines vorherbestimmten und eingestellten Spannungs-Schwellwertes — ihm entspricht gemäß dem Ohm'schen Gesetz ein zuzuordnender Widerstandswert — schaltet der Schwellwertschalter 7 den Sr^m des Heiz- und Meßstromkreises 6 ab. Gleichzeitig wird der Fiizsternpel spontan von der Oberfläche des Zündwiderstandses 1 abgehoben, das damit den gewünschten Widerstandswert besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erhöhen des Widerstands von elektrischen Zündelementen sehr kleiner Abmessungen in einem Stromkreis, dessen Widerstand kontinuierlich überwacht wird, durch Abtragen von Widerstandsmaterial und dem Einsatz ätzender Säuren, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung der ätzenden Säuren in der Wärme mit Hilfe eines an sich bekannten saugfähigen Materials, das auch gleichzeitig das abgetragene Widerstandsmaterial aufsaugt, solange durchgeführt wird, bis der gewünschte Widerstandswert erreicht ist und daraufhin die, insbesondere elektrische, Wärmezufuhr und gleichzeitig die Einwirkung der Säure abbricht

Z Verfahren gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das die Säure tragende saugfähige Material mit Hii'e eines Stempels auf dem Widerstandsmaterial gleitend bzw', reibend bewegt wird und der Abbruch der Säureeinwirkung durch Abheben des Stempels bei Erreichen des gewünschten Widerstandswerts von dem Widerstandsmaterial erfolgt

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Säure verdünnte Salpetersäure verwendet wird.