DE870433C - Metallschichten mit hohem elektrischem Widerstand - Google Patents

Metallschichten mit hohem elektrischem Widerstand

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DE870433C
DE870433C DEB9465D DEB0009465D DE870433C DE 870433 C DE870433 C DE 870433C DE B9465 D DEB9465 D DE B9465D DE B0009465 D DEB0009465 D DE B0009465D DE 870433 C DE870433 C DE 870433C
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DE
Germany
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metal
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DEB9465D
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English (en)
Inventor
Eberhard Dr-Ing Traub
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C17/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/075Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques
    • H01C17/08Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thin film techniques by vapour deposition

Description

  • Metallschichten mit hohem elektrischem Widerstand Es ist bekannt, für Schichten von hohem elektrischem Widerstand Kohle auf beliebige passende Unterlagen aufzubringen. Die in der Regel durch Aufdampfen gewonnenen Kohleschichten haben den Nachteil, daß sie einen unerwünschten Rauscheffekt zeigen, der dadurch hervorgerufen wird, daß die einzelnen Kohlepartikelchen mehr oder weniger zusammenhängen und damit sehr hohe übergangswiderstände haben. Außerdem lassen sich wegen der hohen Herstellungstemperatur die Kohleschichten nur schwer auf temperaturempfindliche Unterlagen aufdampfen.
  • Auf isolierende Unterlagen im Vakuum aufgedampfte Metallschichten lassen sich demgegenüber vorteilhaft als elektrische Widerstände verwenden, da sie auch in dünnster Schicht den Rauscheffekt nicht zeigen und auf wärmeempfindliche Unterlagen aufgedampft werden können. Es ist jedoch nicht leicht, wegen der guten Leitfähigkeit der Metalle passende sehr dünne Schichten zu erhalten, da diese nicht sehr beständig sind und sich im Laufe der Zeit leicht verflüchtigen oder durch chemische und mechanische Beanspruchung verletzt und unbrauchbar werden können.
  • Gemäß der Erfindung lassen sich- Metallschichten zu elektrischen Widerständen dadurch herstellen, daß die Me-tallschichten durch Kondensation des Metalls aus der zGasphase auf einer Unterlage in einem Väkuumgefäß unter Verhältnissen erzeugt werden, bei denen sich zwar noch Metall niederschlägt, daß aberfürdie Erzeugung von Schichten normaler Struktur günstigen Verhältnissen nur in einem solchen Grade angewendet werden, daß sich eine Schicht mit von der normalen abweichenden Struktur bildet, deren Ohnischer Flär-henwi#derstand mindestens doppelt so groß ist wie derjenigeeiner mit gleicher Metallinenge aufgebrachten Schicht normaler Metallstruktur.
  • Damit die Met#allschichten einen hohen elektrischen Widerstand haben und nicht die Nachteile sehr dünner Schichten, nämlich in kurzer Zeit durch chemische oder physikalische Beanspruchung unbrauchbar zu werden, zeigen, müssen sie einen gewissen lockeren porösen Aufbau haben, d.,h. sie müssen einegeringere Dichte als normale Schichten haben. Unter Schichten mit normaler Metallstruktur sind hier solche Schichten zu verstehen, deren innerer Zusammenhang gleich demjenigen eines kompakten Metallkörpers des betreffenden Metalls ist, so -daß hierfür die normalen für dieses Metall -bekannten spezifischen Größen, wie z. B. speziflisohes Gewicht und elektrischer Widerstand, gültig sind.
  • Bei -dem Verfahren kann der Schichtaufbau, beim Bedampfen bestimmt werden durch das Vakuum selbst. Während zur Erzeugung von Schichten normaler Struktur eine Verbesserung des Vakuums sich in günstigem Sinne auswirkt, können die Schichten, wie sie gemäß der Erfindung eihalten werden sollen, mit einer Verschlechterung des Vakuums erzeugt werden, da sich dann das Metall in Form einer' mehr lockeren porösen Struktur niederschlägt. Es ist aber zu beachten, daß im verschlechterten Vakuum keine Luft oder sonstwie ein sauerstoffhaltiges Gas vorhanden ist, welch-es den Metallbelag oxydieren könnte. Man wird zweckmäßig ein indifferentes, Gas wählen müssen-In der gleichen Richtung wirkt die Verringerung der Kondensationskeime auf der Unterlage. Die Keimzahl bedeutet die Zahl der Kristallisationszentren auf der Oberfläche der zu bedampfenden Unterlage. je größer diese Zahl, um so mehr Kristalle können -bei ider Kondensation des Metalldampfes gebildet werden, ' und » diese . Kristadle werden bei großer Keimzahl klein-er sein als bei geringerer Keimzahl zu erwarten ist und sie -werden außerdem dichter aneinanderliegen, also einen kompakteren Schichtaufbau ermöglichen. Geringe Keimzahl ergibt große Kristalle, die sich unter Bildung von Hohlräumen locker aneinanderfügen, so daß sich (die gemäß der Erfindung gewünscht-Schicht ergibt.
  • Die Keimzahl kann z. B. durch Bedampfen der Unterlagen mit geeigneten Stoffen geändert werden, bevor #die Metallschicht aufgebracht wird. Ein Vergrößeiln der Keimzahl tritt z. B. ein, wenn eine Unterlage mit Silber bedampft wird. Eine Verringerung ider Keimzahl erzielt man z. B. durch Bedampfung der Unterlagen mit Öl oder Fett. Die Keimzähl läßt sich auch durch elektrische Effekte, z. B. durch Glimmentladung, beeinflussen.
  • Es hat sich gezeigt, daß #die Temperatur des Metalldampfes für die Abscheidung normaler fest zusammenhängender Schichten nicht zu niedrig sein darf, daß also der Metalldampf in vorwiegend atomarer Form auf die Oberfläche der Unterlage auftreffen soll. Bei niederer Temperatur im Dampfstrom treffen Metallatome von geringerer Energie zusammen und bilden Molekeln. Die normale Kristall-isation wird durch die Abscheidung von Molekeln eher gestört als gefördert, und damit ist die Möglichkeit zur Bildung von Hohlräum-en im Gefüge 4er kristallisierenden Metallschicht gegeben.
  • Das Zusammentreffen der Metallatonie im Dampfstrom und die Bildung von Molekeln wierden begünstigt durch große Dampf.dichte. Diese fördert also ebenfalls die Abscheidung der Metalle in Form poröser lockerer Schichten.
  • Wird (dagegen die Unterlage höher erhitzt, so verkürzt man die Verweilzeit der abzuscheidenden Metalllatome (bzw. -moleküle und stört dadurch ebenfalls den Kristallisationsvorgang, so daß auch hierdurch> die Möglichkeit zur Abscheidung der gewünschten porösen lockeren Metallschichten g-egeben wird. - So vermag auch die Anwesienheit von Gasen während der Kondensation den Schichtaufbau während des Bedampfens durch Energieentzug zu stör-en, wenn ihr Druck im evakuierten Raum ein gewisses Maß erreicht. Das Gas kann aber auch zum Teil direkt in die abgeschiedene Metallschicht eingelagert werden.
  • Nach den beschriebenen Verfahren können z. B. Zinkschichten auf Papier durch Bedampfen im Vakuum erhalten werden, welche bei gleichen aufgebrachten Metallmengen Widerstandsunterschiede von I :3o aufweisen.
  • , Zur Herstellung von elektrischen Wickelkondensatoren verwendet man in -bekannter Weise metallisierte Dielektrikumsbänder, z. B. mit Zift#12belag versehene Papiere. Um den Metallbelag zu, unterteilen oder vor jedem Teilmetallbelag einen Vorwiderstand anzubringen, kann man nach den vorliegenden Verfahren die Papierunterlagee mit Metallbelägen verschiedener Muster und verschiedenen elektrischen spezifischen Widerstands durch Bedampfung im Vakuum versehen. Das Widerstandsprofil (Profil der Kurve der Verteilung des spezifischen Flächenwiderstandes) wird damit geändert unter Beibehaltung gleicher Metallmengen. Die Abscheidung einer Schicht mit einer Struktur von höherem spezifischen Widerstand kann in der Weise erfolgen, daß,die Unteriage an diesen Stellen einer solchen Vorbehandlung ausgesetzt wurde, daß die Keimzahl für die nachfolgende Bedampfung vermindert wurde.
  • Die Abb. i zeigt schematisch und in willkürlich übertriebenem Maßstab ein Beispiel für die Ausführung eines Metallbelags für einen elektrischen Kondensator. DieUnterlage für dieMetallschichten, hier Papierband i, trägt die Metallbeläge 2 und 4, die in normaler Struktur mit nÖrmalem spezifischem elektrischen Widerstand abgeschieden wurden. Der 7- vischen diesen Metallbelägen 2 und 4 lieg-ende schmale Streifen 3 is# hingegen eine Metallschicht, welche nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren erzeugt wurde und einen sehr viel höheren spezifischen Widerstand hat als die normalen Metallbeläge 2 und 4 aufweisen.
  • Die auf die einzelnen Stellen aufgebrachten Metallmengen sind in Abb. 2 dargestellt, die einen Oluerschnitt durch die metallis ierte Unterlage mit den aufgebrachten Metallmengen in g --6/CM2 darstellt. Die auf eine Flächeneinheit aufgebrachten Metallmengen sind bei, 2, 3 und 4 annähernd gleich. Der spezifische elektrische Widerstand der Schicht 3 ist aber z. B. 5mal größer, so daß sich ein Widerstandsprofil ergibt, wie es in Abb. 3 dargestellt ist. Der Maßstab ist willkürlich, die auf die Ordin-ate aufgetragenen Einheiten haben die Dimension Erreicht wird die Metallisierung z. B. in folgender Weise: Das Papierband wird mit Silberdampf vorbekeimt, jedoch auf dem Streifen, 4er später auf der Fläche 3 eine Metallschicht gemäß der Erfindung tragen soll, mit weniger Silberkeimen als auf den Flächen 2 und 4, die später normale Metallschichten tragen sollen. Dies läßt sich durch teil-,veises Abdecken (mit Blenden) der Fläche 3 bei der Vorbekeimun-g erreichen. Danach wird das so vorbehandelte Papierband gleichmäßig mit Zink bedampft, wobei sich dann auf den Flächen 3 eine Zinkstruktur ergibt, die einen höheren Widerstand hat als die normalen auf den Flächen 2 und 4 niedergeschlagenen Zinkschichten normaler Struktur.
  • Die Anordnung des Metallbelags 3 mit höherem spezifischem Widerstand auf metallisierten Dielektrikumsbändern hat für (den daraus gefertigten Kondensator den Vorteil, daß dieser Metallbelag als Vorwiderstand für die eigentliche elektrisch beanspruchte Kondeüsatorbelegung 2 wirkt.
  • Für die Herstellung der metallisierten händer ist es -#orteilhaf t"dies,e drei Schichten in einem einzigen Arbeitsgang aufbringen zu können.

Claims (1)

  1. PATFNTANSPRÜCHE. i. Verfahren zur Herstellung von aus Metallschichten bestehenden elektrischen Widerständen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten durch Kondensation des Metalls aus der Gasphase auf einer Unterlage in einem Vakuumgefäß unter Verhältnissen erzeugt werden, bei denen sich zwar noch Metall niederschlägt, daß aber die für die Erzeugung von Schichten normaler Struktur günstigen Verhältnisse nur in einem solchen Grade angewandt werden, daß sich eine Schicht mit von der normalen abweichenden Struktur bildet, deren OhmscherFlächenwiderstand mindestens doppelt so groß ist wie derjenige einer mit gleicher Metallmenge aufgebrachten Schicht normaler Metallstruktur. :2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum schlechter gewählt wird, als es unter den gleichen übrigen herrschenden Verhältnissen zur Erzeugung einer Schicht normaler Struktur erforderlich wäre. 3. Verfahren nach Anspruch i oder:2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer geringeren Zahl von Kondensationskeimen auf-,der Unterlage gearbeitet wird, als zur Erzeugung einer Schicht normaler Struktur unter den gleichen übrigen herrschenden Verhältnissen erforderlich wäre. 4, Verfahren nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer geringeren Temperatur des Metalldampfes gearbeitet wird,. als unter den gleichen übrigen herrschenden Verhältnissen zur Erzeugung einer -Schicht normaler Struktur erforderlich wäre. 5. Verfahren nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit höherer Dichte des Metalldampfes gearbeitet wird, als es -unter den gleichen übrigen herrschenden Verhältnissen zur Erzeugung einer Schicht normaler Struktur erforderlich wäre. 6. Verfahren nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer höheren Temperatur der Unterlage gearbeitet wird, als es unter den gleichen Übrigen ,herrschenden Verhältnissen zur Erzeugung einer Schicht normaler Struktur erforderlich wäre. 7. Verfahren zur Erzeugung von Metallschichten, die nebeneinander aufgebracht werden und von denen mindestens eine eine Widerstandsschicht darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig verschiedene Teile der Unterlage mit Schichten von verschiedenen Flächenwiderständen in der Weise erzeugt werden, daß mindestens eine der in den Ansprüchen:2 bis 6 genannten Bedingungen für die verschiedenen TeilederUnterlage verschieden gewählt werden. 8. Elektrischer Widerstand, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. g. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er auf einem Dielektrikum angeordnet ist, auf dem sich außerdem eine aus einer Metallschicht normaler oder annähernd normaler Struktur bestehende Kondensatorbelegung befindet, und daß die Widerstandsschicht als Stromzuführung zu der Kondensatorbelegung dient.
DEB9465D 1942-07-04 1942-07-04 Metallschichten mit hohem elektrischem Widerstand Expired DE870433C (de)

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