DE542404C - Verfahren zur Herstellung hochohmiger Widerstaende - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung hochohmiger Widerstände Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochohmiger Widerstände aus durch Kathodenzerstäubung erzielten dünnen Metallfilmen auf Isolatoroberflächen, wobei Widerstände hoher Belastbarkeit und geringer Temperaturabhängigkeit entstehen.
• Es ist allgemein bekannt und auch zum Zwecke der Herstellung hochohmiger Widerstände bereits vorgeschlagen worden, dünne und dünnste Metallfilme auf dem Wege der Kathodenzer stäubung niederzuschlagen. Derartige Metallfilme ergeben jedoch nicht ohne weiteres genügend konstante und belastungsfähige Widerstände. Reine Metalle ergeben einen starken positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes, der bei Erwärmung eine starke Wertänderung bewirkt. Reine Metalle haben überdies im allgemeinen einen zu geringen spezifischen Widerstand, so daß bei Erreichung hoher Ohmwerte die Schichten bereits zu dünn werden, um noch einen gleichmäßig leitenden Überzug zu gewährleisten. Um diesen Nachteilen zu entgehen, wurde vorgeschlagen, Legierungen, z. B. Konstanten, als Kathode zu verwenden. Es ist bei einer legierten Kathode jedoch nicht vorauszusehen, ob sich eine Legierung gleicher Zusammensetzung wie die Kathode auf dem Träger abscheidet, oder ob die Zusammensetzeng eine andere ist, oder endlich, ob mit längerer Bestäubungsdauer die Zusammensetzung des Metalldampfes sich allmählich ändert. Unter ähnlichen Mängeln leidet ein Verfahren, welches aus mehreren verschiedenen Metallstücken zusammengesetzte Kathoden verwendet. Hier verunreinigen sich die einzelnen Metallstücke gegenseitig durch Rückdiffusion des Metalldampfes, und das Legierungsverhältnis des aufgestäubten Metallspiegels ist hier ebenfalls ungewiß. Alle diese Verfahren arbeiten mit einer einzigen Kathode und einer einzigen Betriebsspannung.
• Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Metallspiegel gewünschter Zusammensetzung durch kathodische Bestäubung niederzuschlagen. Das Wesen des Verfahrens besteht darin, zwei oder mehrere aus je einem einzelnen Metall bestehende Kathoden voneinander isoliert im Zerstäubungsgefäß anzuordnen und entsprechend dem Kathodenfall der verwendeten Metalle jeder Kathode die zur Zerstäubung geeignete Spannung und den hierzu geeigneten Strom besonders zuzuführen. Durch Abschirmvorrichtungen zwischen den Kathoden vermeidet man die gegenseitige Bestäubung der Platten. Bei einer solchen Schaltung gelingt es, durch Abgleichen von Spannungen und Stromstärken die Zerstäubungsstärke der einzelnen Kathoden zweckentsprechend zu bemessen.
• Ein weiterer Mangel der bisher bekannten Verfahren besteht darin, daß die Metallspiegel sich je nach der Lage der Bestäubungsobjekte zum Kathodenblech mit ungleicher Stärke niederschlugen. Um diesen Mangel zu beseitigen und gleichzeitig eine vollkommen gleichmäßige Legierung im Niederschlag zu erreichen, wird die Anordnung getroffen, das Bestäubungsobjekt gegenüber den Kathodenflächen in seiner Achsrichtung oder um seine Achse zu bewegen. Werden beispielsweise die Kathodenbleche gewölbt ausgebildet und so aufgestellt, daß sie sich zu einem Zylinder ergänzen, so läßt man zweckmäßig das Bestäübungsobjekt, etwa einen Stab aus Glas oder keramischem Material, in der Achse des Zylinders rotieren. Benutzt man dagegen eine Reihe von zylindrischen Kathoden, so genügt eine Verschiebung längs der Achse des Bestäubungskörpers.
• Eingehende Versuche ergaben, daß sich eine Legierung von den vorzüglichen Widerstandseigenschaften des Manganins erzielen läßt, wenn drei Kathoden, bestehend je aus Kupfer, Nickel und Mangan, benutzt werden. Der Temperaturkoeffizient der Legierung läßt sich auf unmerkbar kleine Werte herabdrücken, während der spezifische Widerstand der Legierung in erwünschter Weise gegenüber dem der Einzelmetalle wächst. Reines Mangan läßt sich allerdings als Blech nicht erhalten; doch zeigte eine eingehende Untersuchung, daß ein elektrolytisch mit Mangan überzogenes Kupferblech praktisch genau die gleichen Dienste leistet.
• Es hat sich ganz allgemein -gezeigt, daß Metallspiegel, die durch kathodische Bestäubung hergestellt sind, auch bei metallischem Hochglanz ein lockeres physikalisches Gefüge haben. Sie enthalten überdies beträchtliche Gasmengen eingeschlossen. Beide Umstände prägen sich im Widerstandswert deutlich aus. Der Widerstand einer frisch aufgestäubten Schicht ist ein anderer, als er der aufgestäubten Menge entsprechend berechnet wird. Durch Erhitzen im Vakuum verschwindet der schwammige Zustand. Die Metallschicht sintert zusammen, während gleichzeitig die Gase abgegeben werden. Nunmehr wird der wahre Widerstandswert der Schicht gemessen, der sich nun auch bei elektrischer Belastung nicht mehr ändert.
• Hochohmige Widerstände werden auf Grund des beschriebenen Verfahrens zweckmäßig so hergestellt, daß als Bestäubungsobjekt ein zylindrischer Stab aus Steinzeug oder Porzellan verwendet wird. Hierbei ist unglasiertem Baustoff vor glasiertem der Vorzug zu geben, da die lästigen Feuchtigkeitshäute, welche dem Glase und glasierten Oberflächen hartnäckig anhaften, von den unglasierten Flächen des Steinzeugs oder Porzellans leichter zu entfernen sind. Um bei einer gegebenen Schichtdicke zu anderen höheren Widerstandswerten zu gelangen, kann man in an sich bekannter Weise eine schraubenförmige Bahn längs des Widerstandsstabes ausschleifen, wobei eine ebenfalls schraubenförmige Bahn des Leiters stehenbleibt. Eine einfache Berechnung zeigt, daß die Verlängerung und Verschmälerung des Leitungsweges den Ohmwert je nach Ganghöhe und Breite der Schleifbahn, etwa im Verhältnis i : 2o bis i : Zoo, hinaufsetzt. Auch andere Formen der Ausschleifung, z. B. strichförmige Ausschleifung längs einer Zylinderseitenlinie, können zur Einstellung oder Korrektur des Ohmwertes dienen.
• Die fertigen Widerstandsstäbchen müssen gegen Oxydation geschützt werden. Bei den in der Radiotechnik üblichen mäßigen Belastungen, die selten bis zu einer Temperatur über 8o° führen, genügt ein wärmebeständiger dichter Lacküberzug.
• Abb.I veranschaulicht die schematische Anordnung der Elektroden im Vakuumgefäß. g ist das Vakuumgefäß mit den drei einen Zylinder bildenden Kathoden a, mit den Zuführungen h und isolierenden Platten d; e ist die Anode mit der Zuführung i. Der Träger b wird in diesem Falle z. B. durch ein Drehfeld in Rotation gesetzt.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung hochohmiger Widerstände aus durch Kathodenzerstäubung erzielten dünnen Metallschichten auf isolierenden Tragkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß durch gleichzeitige Zerstäubung zweier oder mehrerer elektrisch voneinander isolierter, aus je einem einzelnen Metall bestehender und unter verschiedenen Energiebedingungen liegender Kathoden (c,) auf dein Träger (b) eine aus einer Legierung bestehende Widerstandsschicht hervorgerufen wird.
2. 2. Hochohmiger Widerstand, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Träger der Widerstandsschicht aus unglasiertem keramischem Baustoff besteht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zu bestäubende Tragkörper während des Bestäubungsvorganges gegenüber den Kathodenflächen, und zwar je nach der Elektrodenanordnung, in einer Achsrichtung oder um seine Achse bewegt wird.
4. 4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kathoden die Metalle Kupfer, Nickel und Mangan verwendet werden.
5. S. Einrichtung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß als Manganelektrode ein mit Mangan elelctrolvtisch überzogenes Kupferblech verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst locker gefügten Metallschichten durch eine thermische Nachbehandlung gesintert und entgast werden.