DE7712411U1

DE7712411U1 - Metallschichtwiderstand

Info

Publication number: DE7712411U1
Application number: DE19777712411U
Authority: DE
Original assignee: North American Philips Corp
Current assignee: Philips North America LLC
Priority date: 1976-04-22
Filing date: 1977-04-20
Publication date: 1982-09-23
Also published as: GB1553451A; US4050053A; FR2349197A1; JPS52129957A; JPS5613364B2; DE2717493A1; FR2349197B1

Description

North American Philips Corp.

8. Dezember I98I Ne/bt

"Metallschichtwiderstand"

Die Neuerung betrifft einen Metallschichtwiderstand entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Widerstands element besteht aus einer Metall-Wiclarstandsschicht, die auf einem isolierenden ...

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Kernmaterial, wie einer Forsteritkeramik, angebracht ist. Leiter sind an gegenüberliegenden Enden des Widerstandskernes mit Hilfe von Metallkappen befestigt. Der Wert des Widerstandes wird durch den spezifischen Widerstand der Widerstandsschicht auf dem Widerstandskern zwischen den elektrischen Kontaktpunkten an den gegenüberliegenden Enden bestimmt. Um eine sichere mechanische Verbindung zwischen den Leitern und dem Widerstandskern herzustellen, umschließen die Metallkappen die gegenüberliegenden Enden des Widerstandskernes. Derartige Kappen stellen sowohl eine elektrische als auch eine mechanische Verbindung zwischen der Widerstandsschicht und den Leitern her.

Für Widerstände mit hohen Werten, d.h. mit Werten von mehr als 1000 -Λ , ist es im allgemeinen nicht kritisch, daß die Kappe an einem genau vorher bestimmten Punkt an dem Widerstandskern befestigt ist, Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine gegenseitige Verschiebung der Kappe und des Widerstandskemes den Wert des Widerstandes nahezu nicht ändern wird. Dies ist jedoch bei Widerständen mit niedrigeren Werten nicht der Fall» bei denen die gerirrgste Verschiebung oder Änderung des elektrischen Verbin dung spunkt es zwischen der Kappe und dem Widerstandskern eine große Änderung des Gesamtwertes des Widerstandes zur Folge haben wird.

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In den bekannten Widerständen wurde Gold als ein Endkontaktüberzug zur Befestigung der Kappe an dem Widerstandselement verwendet. An erster Stelle ist Gold teuer und weiter kann mit Gold keine besonders zuverlässige elektrische und mechanische Verbindung hergestellt werden.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, den Metallschichtwiderstand nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszugestalten, daß bei seiner Herstellung wie auch bei thermischen Belastungen des Bauelementes während seines Betriebes auftretende Änderungen des Gesamtwertes des Widerstandes auf ein Mindestmaß beschränkt werden.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Merkmal gelöst.

Die Neuerung wird nachstehend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine,teilweise geschnittene, perspektivische

Darstellung eines Widerstandes mit einem Aluminiumendkontakt nach der Neuerung, und

Fig.2 einen Querschnitt durch den Widerstand nach Fig. 1 ! entlang der Achse.

Fig. 1 ist eine, teilweise geschnittene, perspektivische Darstellung des Widerstandes mit einem aus einer Aluminiumschicht bestehenden Endkontakt. Der Widerstand ist aus einem isolierenden Kernmaterial 10 hergestellt, auf dem eine Metall-Widerstandsschicht 11, z.B. aus einer Nickel-Chrom-Legierung, abgelagert wird. Der Wert des Widerstandes ist von dem spezifischen Widerstand der Schicht 11 und von der Weise abhängig, in der er zwischen den beiden gegenüberliegenden Enden des Widerstandes geschnitten oder spiralisiert ist. Elektrische Kontakte mit den gegenüberliegenden Enden des Widerstandes werden über Leiter 12 hergestellt. Die Leiter 12 bestehen vorzugsweise aus Kupfer. An den Leitern sind Kappen I3 befestigt, die die gegenüberliegenden Ränder des Widerstandes umschließen und einen mechanischen und elektrischen Kontakt.» mit den gegenüberliegenden Enden sicherstellen. Die genannten Kappen I3 können z.B. aus einer Legierung mit der Zusammensetzung 65 Gew.% Kupfer, 17 Gew.% Zink und 18 G.evr.% Nickel bestehen. Auf den Enden des Widerstandes werden über der Widerstandsschicht 11 aus Aluminium bestehende Überzüge Ik abgelagert. Die Überzüge 14 weisen vorzugsweise eine Dicke zwischen

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0,1 und 5 /Uni auf. Die Überzüge; können durch Zerstäuben aufgebracht werden.

Es wurde gefunden, daß die neuerungsgemäße Verwendung von Aluminium der Verwendung anderer Elemente, wie Gold, vergoldetes Kupfer, Silber oder Nickel, vorzuziehen ist. Die Nachteile dieser bereits bekannten Zusammensetzungen sind allgemein bekannt: Gold ist teuer; Nickel oxidiert;nach verhältnismäßig langen Versuchsperioden, und mit Kupfer überzogene Bänder weisen im Laufe der Zeit einen zunehmenden Widerstand auf (die Zunahme des Widerstandes bei Anwendung von Kupfer ist wahrscheinlich auf die feste Legierung des Kupfers mit der für den Widerstand verwendien Metallschicht zurückzuführen). Daher wird angenommen, daß die Verwendung von Aluminium dervon Kupfer vorzuziehen ist, weil Aluminium weniger aktiv ist.

Die Verwendung von Aluminium lag nicht auf der Hand, weil ursprünglich angenommen wurde, daß Aluminium oxidieren und anodisieren würde, wodurch die Zuverlässigkeit der mechanischen und elektrischen Eigenschaften des betreffenden Einzelteiles beeinträchtigt werden würde. Tatsächlich wurde gefunden, daß Oxidation nahezu nicht auftritt, so daß diese Effekte die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Widerstandes nicht beeinflussen. Ein Vorteil von Aluminium ist, daß es ein weiches Material ist, günstige mechanische Eigenschaften aufweist und in einem Herstellungsraum leichter verarbeitet

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werden kann. Außerdem weist es einen verhältnismäßig niedrigen Widerstand auf, so daß der Effekt einer etwaigen Kontaktverschiebung auf ein Mindestmaß beschränkt wird.

Die Anwendung des Endbandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bezweckt, einen gleichmäßigen Kontakt niedrigen Widerstandes zwischen der Widerstandsschicht 11 und der Kappe I3 zu erhalten. Bei Verwendung von Aluminium wird keine oder nahezu keine Änderung des Wertes des Widerstands, zwischen den beiden Leitern 12 gemessen, wenn gegenseitige Verschiebungen des aus Leitern und Kappen bestehenden Gebildes 12, I3 während des Herstellungs- und Montageverfahrens auftreten. Der Vorteil von Aluminium im Vergleich zu dem häufiger verwendeten Gold läßt sich durch die nachstehende Tabelle von Versuchsdaten über Widerstände mit einem Widerstandswert von weniger als 200 Λ und vton mehr als 200 £L nachweisen:

Widerstände von weniger als 200Λ

Widerstand

Prozeß %

Belastung im Betrieb % (gemessene Spannung von 2,23 bei I25 °C während 2000 Stund Hochtemperaturprüfung % &R (175 °C während 2000 Stunden)

Versuchsdaten KontaktSchichtmaterial

Aluminium

0,02 0,023

0,085

Gold

0,169 0,196

1,58

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Widerstände von mehr Kont akt s chi chtmat eri al

als 200 Π. Aluminium Gold

Widerstand 1000 Λ

Prozeß %AR O,OO83 0,025

Belastung im Betrieb ⁰/o6R 0,073 0,074

(gemessene Spannung von 10 V

bei 125 ⁰C während 2000 Stunden)

Ho cht emp er aturprufung % &R Ο,θ6 1,038

(175 ⁰C während 2000 Stunden).

(Δκ ist die Änderung des Widerstandswertes des zu prüfenden Widerstandes).

Nach der Neuerung wird daher eine wesentliche Verbesserung im Vergleich zu dem vorher verwendeten Gold erzielt, indem eine wesentlich geringere Änderung des Wertes des Widerstandes während des Herstellungsvorgangs, während Belastungsversuchen über 2000 Stunden und während einer Hochtemperaturprüfung über 2000 Stunden auftritt.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Widerstand nach der Neuerung entlang der Zylinderachse. Mit dem Querschnitt wird insbesondere die Anordnung der Endkontaktschicht Ik veranschaulicht. Das Aluminium wird haftend derart auf den gegenüberliegenden Endteilen des zylindrischen Substrats angebracht, daß es wenigstens teilweise mit Teilen der Widerstandsschicht 11 eine laminare Struktur bildet. Die Endkontaktschicht Ik erstreckt sich zylindrisch rings um Teile der Endzonen des zylindrischen Substrats 10 über die Widerstandsschicht 11 sowie über die Endflächen des Substrats 10.

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Claims

• r ι North American Philips Corp. Ne/bt Schutzansprüche;

1. Metallschichtwiderstand mit einem

zylindrischen Körper aus elektrisch nichtleitendem Material, einer Metall-Widerstandsschicht auf dem Umfang des zylindrischen Körpers und Endkontakten, die aus je einem Stromleiter bestehen, der an einer Metallkappe befestigt ist, die einen Teil der Metall-Widerstandsschicht umschließt,

dadurch gekennzeichnet, daß auf dem von den Metallkappen umschlossenen Teil der Metall-Widerstandsschicht eine Metallschicht •angebracht äst, die im wesentlichen aus Aluminium besteht.

2. Schichtwiderstand nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Aluminiumschicht zwischen 0,1 und 5 /im liegt.

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