DE4218938A1

DE4218938A1 - Verfahren zur Herstellung von Widerstandselementen

Info

Publication number: DE4218938A1
Application number: DE19924218938
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl Ing Kazmierczak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: DE4218938C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Widerstandselementen für Schleifpotentiometer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird die elektrisch leitende Paste, die aus einem Gemisch von polymerisierbarem Kunststoff, wie Phenol-, Diallylphthalat-, Epoxid-, Imid- u. a., und leitenden Zusätzen, wie Silberpulver, besteht, auf den vorzugsweise aus Stahl gefertigten Träger aufgesprüht und anschließend der Kunststoffkern auf den beschichteten Träger aufgepreßt. Dann wird der Träger entfernt und der Kunststoffkern mit der darin dreiseitig eingebetteten Widerstandsbahn in einem Ofen bei begrenzt hoher Temperatur von ca. 160-250°C über mehr als 60 Std. getempert, wodurch die Paste polymerisiert.

Ein solches Verfahren erfordert lange Polymerisationszeiten und ist wenig geeignet für eine produktionsnahe Fertigung.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß wegen des beim Polymerisationsprozeß nicht vorhandenen Kunststoffkerns die Schicht aus elektrisch leitfähiger Paste sehr hohen Temperaturen ausgesetzt und so der Polymerisationsprozeß auf die Größenordnung von Minuten reduziert werden kann. Dadurch verringert sich die Verweilzeit des Trägers im Temperaturofen extrem, so daß sich dieser Fertigungsteilprozeß sehr gut in einen vollautomatischen Ablauf des Fertigungsprozesses zur Herstellung der Widerstandselemente integrieren läßt. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert dabei ein Widerstandselement mit einer ausgehärteten Widerstandsbahn hoher Oberflächengüte, bei welcher unter Temperatur keine Widerstandsdrift auftritt.

Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Einbettung von Glasfasern in den Kunststoffkern, so daß dieser eine extrem hohe Festigkeit erhält oder ohne Festigkeitseinbuße sehr viel dünner ausgeführt werden kann. Ein solcher Glasfasereinschluß ist bei dem bekannten Verfahren nicht möglich, da beim Tempern zum Zwecke der Polymerisation der Paste die Glasfaser in diese eindringen und dort zu Störungen im Widerstandsverhalten führen.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Herstellungsverfahrens möglich.

Eine extreme Verkürzung des Polymerisationsprozesses erhält man, wenn man nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens den beschichteten Träger durch einen Infrarotofen kontinuierlich hindurchführt, in welchem er bei kontinuierlicher Vorwärtsbewegung der Infrarotstrahlung ausgesetzt ist. Bei einem auf über 300°C eingestellten Infrarotofen erhält man dabei eine Durchlaufzeit von weniger als 10 min, in welcher der Polymerisationsprozeß der Widerstandsbahn vollständig abgeschlossen ist.

Eine noch bessere Eignung zur Automatisierung erhält das erfindungsgemäße Verfahren, wenn nach einer bevorzugten Ausgestaltung die Aufbringung der Schicht aus elektrisch leitfähiger, polymerisierbarer Paste nicht durch Sprühen sondern im Siebdruckverfahren erfolgt. In diesem Fall muß der Träger nicht in separaten Sprühkabinen mit allen, für den Gesundheitsschutz notwendigen Maßnahmen beschichtet werden, sondern die Widerstandsbahn wird in einer leicht in die Automation einbeziehbaren Verarbeitungsstation nach einem einfachen und rationellen Verfahren auf den Träger aufgetragen.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines mit der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung in schematischer Darstellung die einzelnen Verfahrensstationen zur Herstellung eines Widerstandselements.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein Widerstandselement für Schleifpotentiometer, dessen mit sog. Umkehrlaminiertechnik vorgenommene Herstellung im folgenden beschrieben wird, weist einen Kunststoffkern (13) auf, in dem eine Widerstandsbahn so eingebettet ist, daß sie auf drei Seiten von dem Kunststoffkern umschlossen ist. Auf der freien Oberfläche der Widerstandsbahn liegt der aus hochlegiertem Material hergestellte Schleifer auf, der über die gesamte Widerstandsbahn verschiebbar ist. Die Widerstandsbahn besteht aus einer elektrisch leitfähigen Paste auf Basis eines polymerisierbaren Kunststoffes (Harz), dem leitende Zusätze, wie Silberpulver u. a., zugemischt sind. Solche Harze sind z. B. Phenol-, Diallylphthalat-, Epoxid-, Imid- u. a. Nach Polymerisation des Harzes bildet sich die harte Widerstandsbahn mit hoher Oberflächengüte und gleichmäßigem Übergangswiderstand.

Ein solches Widerstandselement wird in einem anhand der Teilfig. a-e illustrierten Fertigungsverfahren wie folgt hergestellt:

Auf einen Stahlträger 10 wird im Siebdruckverfahren die elektrisch leitfähige Paste als eine der gewünschten Form der Widerstandsbahn 11 entsprechende Schicht aufgebracht. Zur Erleichterung der späteren Entformung kann zweckmäßigerweise zuvor der Träger 10 mit einem Trennmittel, z. B. Teflon, bestrichen oder der Paste vor Beschichtung des Trägers 10 ein Trennmittel, z. B. Kalziumstearat, zugemischt werden. Das Aufbringen des Trennmittels auf den Träger 10 und das Zumischen des Trennmittels in die Paste ist möglich. Der beschichtete Träger 10 ist in Teilfig. a skizziert. Der besseren Darstellung wegen ist die Widerstandsbahn 11, die unterschiedlich ausgebildete Bahnbereiche aufweist, in ihrer Schichtdicke überdimensioniert gezeichnet.

Der mit der Widerstandsbahn 11 beschichtete Träger 10 durchläuft kontinuierlich einen Infratorofen, der in Teilfig. b mit 12 angedeutet ist. Die Infrarotstrahlung ist durch Wärmepfeile symbolisiert. Die Durchlaufzeit des beschichteten Trägers 10 ist kleiner als 10 min bei einer Einstelltemperatur des Infrarotofens 12 von größer 300°C. Durch die Infraroterwärmung setzt innerhalb der Widerstandsbahn 11 der Polymerisationsprozeß der Paste ein und ist nach Durchlaufen des Infrarotofens 12 vollständig abgeschlossen.

Anschließend wird die Widerstandsbahn 11 in einen Kunststoffkern 13 eingebettet. Dies geschieht dadurch, daß eine Tablette aus Duroplast, Thermoplast oder einem anderen Kunst stoff auf die beschichtete Oberfläche des Trägers 10 aufgelegt (Teilfig. c) und bei einer Temperatur von ca. 160-180°C unter hohem Druck mit dem Träger verpreßt wird (Teilfig. d). Anstelle einer Duroplasttablette kann auch ein Kunststoffgranulat oder -pulver gleicher Zusammensetzung verwendet werden, das in einer den beschichteten Träger 10 aufnehmenden Form eingefüllt und in dieser mit dem Träger 10 verpreßt wird.

Anschließend wird der Träger 10 vom Kunststoffkern 13 entfernt und das fertige Widerstandselement, bei welchem die Widerstandsbahn 11 in dem Kunststoffkern 13 auf drei Seiten formschlüssig aufgenommen ist, kann am Ende des Fertigungsprozesses abgenommen werden (Teilfig. e).

Zur Erhöhung der Festigkeit werden in den Kunststoffkern 13 Glasfasern eingebettet, was dadurch geschieht, daß dem Kunststoffgranulat oder -pulver vor dem Verpressen Glasfasern zugemengt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Widerstandselementen für Schleifpotentiometer, die eine in einem Kunststoffkern dreiseitig eingebettete Widerstandsbahn aus einer einem Polymerisationsprozeß unterzogenen elektrisch leitfähigen Paste aufweisen, in Umkehrlaminiertechnik, bei welchem zunächst eine der Form der Widerstandsbahn entsprechende Schicht der unpolymerisierten Paste auf einen Träger aufgebracht, auf dem beschichteten Träger der Kunststoffkern aufgepreßt und schließlich der Träger entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationsprozeß am beschichteten Träger (10) vor Aufpressen des Kunststoffkerns (13) durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Polymerisation der beschichtete Träger (10) durch einen Infrarotofen (12) kontinuierlich hindurchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufzeit des beschichteten Trägers (10) bei einer Einstelltemperatur des Infrarotofens (12) von größer 300°C kleiner als 10 min gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (18) aus unpolymerisierter, elektrisch leitfähiger Paste im Siebdruckverfahren aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Aufbringen der Paste auf den Träger (10) der Träger (10) mit einem Trennmittel, z. B. Teflon, bestrichen und/oder die Paste mit einem Trennmittel, z. B. Kalziumstearat, versetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkern (13) durch Verpressen von Kunststoffpulver am beschichteten Träger (10) hergestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoffpulver Glasfasern zugemengt werden.