DE3346050A1 - Stromanschlusselement an einem elektrischen bauelement mit einem keramikkoerper - Google Patents
Stromanschlusselement an einem elektrischen bauelement mit einem keramikkoerperInfo
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Description
-
- Stromanschlußelement an einem elektrischen Bauelement
- mit einem Keramikkörper Die Erfindung betrifft ein Stromanschlußelement an einem elektrischen Bauelement mit einem Keramikkörper, insbesondere einem PTC-Widerstand oder NTC-Widerstand, insbesondere für die Anwendung bei hohen Temperaturen (bis 8000 C), aus einem aus Silber oder versilberten Metall bestehenden Draht, der an einem auf dem Keramikkörper befindlichen Metallbelag befestigt ist.
- PTC-Widerstände im Sinne der Erfindung bestehen aus einem keramischen elektrischen Widerstandskörper mit hohem positiven Temperaturkoeffizienten auf der Basis von durch Dotierung halbleitend gemachten Bariumtitanat oder dessen Homologen (vgl. z.B. SIEMENS-Datenbuch 1980/81 "Kaltleiter", S.17 bis 30).
- NTC-Widerstände bestehen aus einem keramischen elektrischen Widerstandskörper mit einem negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes aus keramisch hergestelltem Oxidmaterial auf der Basis von Zinkoxid, Zinnoxid oder entsprechend halbleitend gemachten Oxiden (vgl.
- z.B. SIEMENS-Datenbuch 1980/81, "Heißleiter", S. 15 -41).
- Die Erfindung ist auch anwendbar bei Varistoren, das sind keramische elektrische Widerstandskörper auf oxidischer Basis, die einen von der anliegenden Spannung abhängigen Widerstandswert haben (vgl. z.B. SIEMENS-Datenbuch 1978/79, "SIOV-Metalloxid-Varistoren", S. 8 bis 11).
- Schließlich ist die Erfindung auch anwendbar bei elektrischen Kondensatoren mit einem keramischen Grundkörper und darauf aufgebrachten Belegungen (vgl. z.B. SIEMENS-Datenbuch 1980/81 "Keramikkondensatoren", S. 15 bis 30).
- Es sind verschiedene Arten von Stromzuführungselementen an elektrischen Bauelementen mit einem Keramikkörper bekannt.
- So ist in der DE-PS 14 15 406 ( entsprechend der US-PS 3 027 529) ein keramischer Widerstand mit hohem positiven Temperaturkoeffizienten seines Gesamtwiderstandes beschrieben, bei dem die Stromzuführungskontakte aus auf die zu kontaktierenden Stellen des Widerstandskörpers aufgebrachten Schichten aus Aluminium oder Zink oder aus einer einen hohen Anteil wenigstens eines dieser Metalle enthaltenden Legierungen bestehen. Insbesondere Kontaktschichten aus Aluminium werden durch Aufdampfen aufgebracht, wobei die zu bedampfenden Flächen gegebenenfalls vorher elektrisch oder mechanisch behandelt werden, um die zur Kontaktierung dienenden Oberflächenteile gut leitend zu machen. Auf diese Kontaktschichten werden chemisch oder elektrochemisch Metallschichten aus einem lötfähigen Metall aufgebracht und an diese Schichten werden mittels Lot, vorzugsweise einem Lot aus reinem Zinn, die Stromzuführungen angelötet.
- Ein derart hergestellter Kontakt hält hohe Temperaturen, beispielsweise bis zu 800°C, nicht aus.
- In der DE-PS 14 90 713 (entsprechend der GB-PS 1 056 510) ist eine Kontaktierung beschrieben, bei der der Widerstandskörper an seinen zu kontaktierenden Oberflächenteilen mit Kontaktbelegungen versehen ist, die aus wenigstens einem unedlen Metall und Einbrennsilber bestehen, an die die jeweils eine äußere Stromzuführung angelötet ist, wobei die eingebrannten Kontaktbelegungen aus neben nur 5% an Haftoxiden, überwiegend Silber, enthaltendem Material bestehen und in einer Zone zur Oberfläche des Keramikkörpers hin zunehmend mit Indium oder Indium zusammen mit Gallium angereichert sind und zur Außenfläche der Kontaktierung hin indium- bzw.
- indium-galliumfreies Silber vorliegt.
- Auch diese Kontaktbelegung ist für hohe Temperaturen im oben angegebenen Sinne nicht geeignet.
- Ein weiteres Kontatksystem für Keramikkörper aus elektrisch leitendem keramischen Material ist in der US-PS 3 676 211 beschrieben. Dabei wird auf den zu kontaktierenden Oberflächenteilen des Keramikkörpers zunächst eine Schicht aus Aluminium nach dem Metallspritzverfahren aufgetragen, wonach auf diese Schicht eine weitere Schicht aus einem lötfähigen Metall, insbesondere aus Kupfer, ebenfalls nach dem Metallspritzverfahren aufgetragen wird.
- An diese weitere Schicht wird der Stromzuführungsdraht angelötet. Für die Herstellung der Belegungen kann auch ein Draht mit einem Kupferkern, z.B. aus innen Kupfer und außen Aluminium, nach dem Metallspritzverfahren verarbeitet werden.
- Auch diese Kontaktierung ist für hohe Temperaturen im angegebenen Sinne nicht geeignet.
- Aus der Technologie der Herstellung von Heißleitern (NTC-Widerstände) ist es bekannt, die auf den Widerstandskörper aus Heißleitermaterial aufgebrachten Silber beläge dadurch mit einem versilberten oder aus Silber bestehenden Anschlußdraht zu verbinden, daß der Widerstandskörper auf eine Temperatur von 6000 C gebracht wird, der Anschlußdraht auf den Kontakt aufgelegt und auf der Verbindungsstelle ein Stück Silberoxid durch hohe Temperatur zersetzt wird, so daß das dann freiwerdende gediegene Silber den Stromzuführungsdraht und den Silberbelag gegenüber hohen Temperaturen resistent miteinander verbindet.
- Für die Herstellung von Stromzuführungselementen bei elektrischen Bauelementen mit einem Keramikkörper, insbesondere bei PTC-Widerständen oder bei NTC-Widerständen, die für Heizanendungen bei den genannten hohen Temperaturen bestimmt sind, wurde das Kontaktierungsproblem bisher dadurch gelöst, daß der Heizwiderstand mittels Klemmkontaktierung eingebaut wird, womit gleichzeitig der zur Wärmeabgabe erforderliche thermische Kontakt hergestellt wird. Eine solche Kontaktierung ist jedoch für Sensoranwendung bei hohen Temperaturen wegen der gewünschten Ansprechempfindlichkeit nicht geeignet, denn dafür ist ein Anschluß mit kleinem Leiterquerschnitt, also ein möglichst dünner Draht, erforderlich. Derartig dünne Drähte können aber nur schwer an die Metallbelegung angelötet werden.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stromanschlußelement an einem elektrischen Bauelement mit einem Keramikkörper, insbesondere einem PTC- oder NTC-Widerstand, anzugeben, das hohe Temperaturen (bis zu 8000C) aushält, und das auf einfache Weise hergestellt werden kann.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Stromanschlußele- ment der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag aus Aluminium besteht und daß der Stromzuführungsdraht an dem Aluminiumbelag durch Zersetzen von Silberoxid (Ag20) bei hohen Temperaturen (ca. 6000C) und dem dabei entstehenden Silber befestigt ist.
- Speziell bei einem PTC-Widerstand, für den Beläge aus Aluminium bekannt sind, ist das Stromanschlußelement erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Draht aus Silber oder versilbertem Metall besteht und an dem Aluminiumbelag durch Zersetzen von Silberoxid (aug20) bei hohen Temperaturen (ca. 600um) und dem dabei enstetenden Silber befestigt ist.
- Bei der Anwendung des Stromanschlußelementes gemäß der Erfindung für einen NTC-Widerstand, für den die Herstellung von Kontakten mittels Silberoxidzersetzung bekannt ist, ist das Stromanschlußelement erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Stromanschlußdraht an einem Belag aus Aluminium befestigt ist.
- Bekanntlich verliert die Lötstelle von Kaltleitern nach ca. 5000 Schaltvorgängen ihre Haftung gegenüber der kontaktierten Keramik. Diese Erscheinung ist kaum davon abhängig, ob der Metallbelag auf dem keramischen Widerstandskörper aus Silber oder aus Nickel besteht oder ob mit Blei oder mit Zinn gelötet worden ist. Der Haftkraftschwund geht meistens mit einem im laufe der Schaltbelastung stetig erfolgenden Widerstandsanstieg einher.
- Gleichzeitig wandelt sich, beobachtet bei Schaltbelastung mit Netzbetrieb, die anfangs gleichmäßige glatte Oberfläche der Lötstelle in eine rissige, zerklüftete Struktur um, wobei der Anschlußdraht nach und nach aus dem Lottropfen herausgedrängt wird.
- Ein Stromanschlußelement nach der Erfindung ist einfach herzustellen, weist hohe Haftfestigkeit auch noch bei 10 000 Schaltvorgängen auf, ist neutral im Hinblick auf den Widerstandswert des Widerstandes und ist resi- stent gegen Temperatur- und Schaltbelastungen. Die mit diesen Stromanschlußelementen versehenen Bauelemente sind bei Temperaturen bis 8000C einsetzbar.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Anwendung des Stromzuführungselementes bei PTC-Widerständen (Kaltleitern) und der Figur näher erläutert.
- In der Figur ist mit 1 ein keramischer Kaltleiterkörper bezeichnet. Die Anschlußdrähte 2 und 3 bestehen aus Silber oder versilbertem Metalldraht (z.B. Kupfer) und sind an die Metallbeläge 4 und 5 die aus Aluminium bestehen, durch Silberauflagen 6 und 7 befestigt, die durch zersetzen von Silberoxid (Ag2O) entstanden sind.
- 3 Patentansprüche 1 Figur Zusammenfassung - Leerseite -
Claims (3)
- Patentansprüche 1. Stromanschlußelement an einem elektrischen Bauelement mit einem Keramikkörper (1) insbesondere für die Anwendung bei hohen Temperaturen (bis 8000C) aus einem aus Silber oder versilbertem Metall bestehenden Draht (2,3) der an einem auf dem Keramikkörper (1) befindlichen Metallbelag (4,5) befestigt ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Metallbelag (4,5) aus Aluminium besteht und daß der Stromzuführungsdraht (2,3) an dem Aluminiumbelag durch Zersetzen von Silberoxid (Ag20) bei hohen Temperaturen (ca. 6000C) und dem dabei enstehenden Siltr(6,7) befestigt ist.
- 2. Stromanschlußelement an einem keramischen elektrischen Widerstandskörper (1) mit hohem positiven Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstand),insbesondere für die Anwendung bei hohen Temperaturen (bis 8000C), bei dem ein mit Hartlot lötbarer Draht (2,3) an einem auf dem Widerstandskörper (1) befindlichen Belag (4,5) aus Aluminium befestigt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Draht (2,3) aus Silber oder versilbertem Metall besteht und an dem Aluminiumbelag (4,5) durch Zersetzen von Silberoxid (Ag20) bei hohen Temperaturen (ca.6000C) und dem dabei entstehenden Silber (4,5) befestigt ist.
- 3. Stromanschlußelement an einem keramischen elektrischen Widerstandskörper (1) mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC-Widerstand),insbesondere für die Anwendung bei hohen Temperaturen (bis 8000C),aus einem aus Silber oder versilberten Metall bestehenden Draht (2,3), der an einem auf dem Widerstandskörper (1) befindlichen Metallbelag (4,5) durch Zersetzen von Silberoxid (Ag2O) bei hohen Temperaturen (ca. 6000C) und dem dabei entstehenden Silber (4) befestigt ist, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stromanschlußdraht (2,3) an einem Belag (4,5) aus Aluminium befestigt ist.
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3346050A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3638342A1 (de) * | 1986-11-10 | 1988-05-19 | Siemens Ag | Elektrisches bauelement aus keramik mit mehrlagenmetallisierung und verfahren zu seiner herstellung |
| DE3825024A1 (de) * | 1987-07-23 | 1989-02-02 | Murata Manufacturing Co | Verfahren zur herstellung eines keramikkondensators |
| DE102008031893A1 (de) * | 2008-07-08 | 2010-01-14 | W.C. Heraeus Gmbh | Verfahren zur Fügung von Metallflächen |
-
1983
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| DE3638342A1 (de) * | 1986-11-10 | 1988-05-19 | Siemens Ag | Elektrisches bauelement aus keramik mit mehrlagenmetallisierung und verfahren zu seiner herstellung |
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