DE2937173C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vormaterial für elektrische Widerstände, das aus einem Gemisch einer oder mehrerer metalloxidischer Verbindungen, eines permanent existenten und eines zeitweilig existenten Bindemittels, eines oder mehrerer Metalloxide und gegebenenfalls eines Metalls besteht, wobei in diesem Vormaterial ein Metallrhodat als widerstandsbestimmende Verbindung vorhanden ist. Weiter betrifft die Erfindung einen Widerstand, der aus dem auf einem Substrat angebrachten, durch Erhitzung von dem zeitweilig existenten Bindemittel befreiten und mit Anschlußdrähten versehenen Vormaterial für elektrische Widerstände besteht.

Ein derartiges Vormaterial für elektrische Widerstände ist in der deutschen Offenlegungsschrift 27 10 199 beschrieben; in diesem Vormaterial ist die widerstandsbestimmende Verbindung ein Metallrhodat der Zusammensetzung M₃Rh₇O₁₅, wobei M vorzugsweise Pb oder Sr ist.

Der Vorteil dieser bekannten Verbindung im Vergleich zu vielen früher vorgeschlagenen oxidischen Verbindungen zur Anwendung als widerstandsbestimmende Verbindung in Vormaterial für elektrische Widerstände ist der, daß es sich um ein ausreagiertes Produkt handelt, das mit Hilfe eines permanent existenten Bindemittels und gegebenenfalls mit einer anderen widerstandsbestimmenden Verbindung mit einer abweichenden Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes auf einfache Weise auf einem geeigneten Substrat zu einem Widerstand zusammengebaut werden kann.

Bis dahin wurden meistens Widerstandspasten verwendet, wobei die widerstandsbestimmende Verbindung erst bei Ausheizen derselben auf einem Substrat durch Reaktion mit einem glasartigen Bindemittel, z. B. einem Bleioxidglas, erhalten wurde. Dies bedeutete ziemlich lange Erhitzungszeiten (z. B. 0,5 h) bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur (∼800°C).

Ein weiterer Vorteil ist der lineare negative Temperaturkoeffizient des Widerstandes (TC _R ) dieses Materials; ein derartiges Temperaturverhalten ergibt sich nur selten. Dadurch wird es möglich, durch Kombination dieser Verbindung mit viel häufiger vorkommenden Verbindungen mit einem linearen positiven Temperaturkoeffizienten Widerstände mit einem sehr niedrigen TC _R -Wert (TC _R <100 × 10^-6/°C) in einem Temperaturbereich von -100°C bis +200°C zu bilden.

Die Erfindung schafft nun eine widerstandsbestimmende Verbindung mit einem linearen positiven TC _R -Wert, ebenfalls vom Rhodattyp, das mit Verbindungen mit einem linearen negativen TC _R -Wert zu Widerständen mit einem niedrigen TC _R -Wert zusammengebaut werden kann (TC _R <100 × 10^-6/°C).

Das Vormaterial für elektrische Widerstände nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese widerstandsbestimmende Verbindung Thalliumrhodat der Zusammensetzung TlRh₂O₄ ist.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese Verbindung, die eine ganz andere Kristallstruktur und eine ganz andere Elementarzelle als die obenstehenden bekannten Metallrhodate aufweist, einen positiven linearen TC _R -Wert besitzt.

Wie oben bereits erwähnt wurde, können Widerstände mit niedrigem TC _R -Wert geschaffen werden, die eine zweite widerstandsbestimmende Verbindung mit einem negativen linearen TC _R -Wert enthalten.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird dazu ein Metallrhodat M₃Rh₇O₁₅ gewählt, wobei M vorzugsweise gleich Pb oder Sr ist (siehe deutsche Offenlegungsschrift 27 10 199).

Ein niedriger TC _R -Wert kann auch dadurch erreicht werden, daß in dem Thalliumrhodat ein Teil des Thalliums durch ein Metall, z. B. Blei, ersetzt wird, das wegen seiner Größe in das Thalliumrhodatgitter eingepaßt werden kann. Die Substitution ist bis zu Tl _x Pb₁- _x Rh₂O₄ möglich, wobei 0,5 < x < 1 ist. Dabei ist es sogar bei kleinem x möglich, daß der Temperaturkoeffizient negativ wird, wodurch eine Kombination mit Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten möglich wird.

Die Herstellung von Widerständen mit Vormaterial nach der Erfindung erfolgt dadurch, daß der (die) widerstandsbestimmende(n) Bestandteil(e) mit einem permanent existenten Bindemittel und einem organischen ausheizbaren, zeitweilig existenten Bindemittel gemischt wird (werden). Nachdem dieses Gemisch auf einem Substrat angebracht ist, wird das zeitweilig existente Bindemittel durch Erhitzung verflüchtigt und/oder zersetzt, wobei das permanent existente Bindemittel durch Schmelzen, Erweichen oder Sintern den Zusammenhalt sicherstellt. Das permanent existente Bindemittel kann ein vorzugsweise niedrig schmelzendes Glas, aber auch ein Kunststoff sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Beispiele näher erläutert.

Thallium-Bleirhodat wird dadurch hergestellt, daß Tl₂O, PbO und Rh₂O₃ in stöchiometrischem Verhältnis an Luft drei Stunden auf eine Temperatur von 700°C erhitzt wird, das erhaltene Reaktionsprodukt abgekühlt und auf eine mittlere Korngröße von 0,2 µm vermahlen wird.

Gemische dieser Pulver werden in verschiedenen Verhältnissen mit Glaspulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 µm und auch in verschiedenen Verhältnissen mit Bleirhodat Pb₃Rh₇O₁₅ und Glaspulver gemischt. Das Bleirhodat wird auf gleiche Weise wie das Thallium-Bleirhodat hergestellt. Die Gemische werden mit Hilfe von Benzylbenzoat und Äthylcellulose zu Pasten verarbeitet.

Die Zusammensetzungen der verwendeten Glaspulver sind in der folgenden Tabelle angegeben (Angaben in Gew.-%)

Die Pasten werden auf Alundumplatten ausgestrichen, an Luft getrocknet und dann über eine Dauer von 15 min in Luft erhitzt. Die erhaltene Schichtdicke ist etwa 20 µm.

In der nachfolgenden Tabelle sind einige Thallium-Bleirhodate, mit einer der obenstehenden Glaszusammensetzungen und gegebenenfalls mit Bleirhodat Pb₃Rh₇O₁₅ gemischt, mit der Erhitzungstemperatur, dem erhaltenen Flächenwiderstandswert und dem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes (× 10^-6/°C) angegeben.

Claims (7)

1. Vormaterial für elektrische Widerstände, das aus einem Gemisch einer oder mehrerer metalloxidischer Verbindungen, eines permanent existenten und eines zeitweilig existenten Bindemittels, eines oder mehrerer Metalloxide und gegebenenfalls eines Metalls besteht, wobei in diesem Vormaterial ein Metallrhodat als widerstandsbestimmende Verbindung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese widerstandsbestimmende Verbindung Thalliumrhodat der Zusammensetzung TlRh₂O₄ ist.

2. Vormaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine Verbindung mit einem negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes (TC _R ) enthält.

3. Vormaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit negativem TC _R-Wert ein Metallrhodat der Zusammensetzung M₃Rh₇O₁₅ ist, wobei M=Pb oder Sr ist.

4. Vormaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Thalliumrhodat ein Teil des Thalliums durch Blei bis zur Zusammensetzung Tl _x Pb_1-x Rh₂O₄ ersetzt ist mit 0,5 < x < 1.

5. Vormaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine Verbindung mit einem entgegengesetzten Temperaturkoeffizienten des Widerstandes (TC _R ) in einer derartigen Menge enthält, daß dadurch ein gewünschter Pegel des TC _R -Wertes erreichbar ist.

6. Verwendung des Vormaterials nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes, wobei das als Paste auf ein Substrat aufgebrachte, durch Erhitzen von dem zeitweilig existenten Bindemittel befreite und durch das permanent existente Bindemittel mit dem Substrat zu einem zusammenhängenden Körper zusammengebaute Vormaterial mit Anschlußdrähten versehen wird.

7. Neuer Werkstoff mit der Zusammensetzung Tl _x Pb_1-x Rh₂O₄ mit 0,5 < x 1.