DE893685C - Elektrischer Schichtwiderstand und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Elektrischer Schichtwiderstand und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE893685C
DE893685C DES16351D DES0016351D DE893685C DE 893685 C DE893685 C DE 893685C DE S16351 D DES16351 D DE S16351D DE S0016351 D DES0016351 D DE S0016351D DE 893685 C DE893685 C DE 893685C
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DE
Germany
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metal layer
layer
carbon
resistance
metal
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Expired
Application number
DES16351D
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English (en)
Inventor
Konrad Dr Gentner
Herbert Ruschke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/18Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material comprising a plurality of layers stacked between terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)

Description

  • Elektrischer Schichtwiderstand und Verfahren zu seiner Herstellung Bei elektrischen Schichtwiderständen wird auf einem isolierenden Tragkörper eine leitende Schicht aufgebracht, -die entweder aus aneinandergelagerten fein unterteilten Metallen, Kohlenstoffteilchen oder auch aus Mischungen zwischen solchen leitenden Teilen und Bindemitteln nichtleitender Art, z. B. einem härtenden Harz, bestehen kann. Große Bedeutung haben die sogenannten Kohleschichtwiderstände erlangt, bei denen. meist auf einem keramischen Stäbchen Kohlenstoffschichten durch thermische Zersetzung aus gasförmigen Kohlenstoffverbindungen niedergeschlagen sind. Mit dieser Art von Widerständen kann man einen sehr großen Widerstandsbereich erfassen. Für extrem hohe Widerstände müssen besondere Maßnahmen in Anwendung kommen während kleine Widerstandswerte nach diesem Verfahren deswegen nicht gefertigt werden können, weil infolge des hohen spezifischen Widerstandes der Kohlenstoffschicht die Schichtstärken so. groß werden, @daß sie auf der Unterlage schleicht haften und leicht abblättern.
  • Bei der Herstellung kleiner Widerstandswerte müssen daher andere Wege beschritten werden, die bisher darin bestanden, an. Stelle des Kohlenstoffes einen Stoff besserer Leitfähigkeit, nämlich Metall, zu benutzen. Der Unterschied zwischen den spezifischen WIderständen, von Kohlenstoff und Metall ist jedoch so groß, daß auch ,durch Metallschichten nur mit allergrößten Schwierigkeiten die geforderten Widerstandsgrößen hergestellt werden können. Vor allem werden wegen der guten Leitfähigi1ceit der Metallschichten, selbst wenn man diese extrem dünn; herstellt, die Abmessungen des Widerstandskörpers unverhältnismäßig groß.
  • Die Erfindung, die sich zum - Ziel gesetzt hat, den Bereich in den Widerstandswerten, :der weder von den reinen Kohlenstoffschichten noch von den reinen. Metallschichten überdeckt werden kann, fertigungsmäßig zu erfassen, geht von zusammengesetzten Widerstandsschichten aus, wie sie an sich für andere Zwecke und aus anderen Gründen in anderer Aufbauweise bekannt sind. Nach denn Kennzeichen :der Erfindung besteht ein Widerstand aus einem nichtleitenden Tragkörper, auf welchem über einer Metallschicht eine im thermischen Niederschlagsverfahren gewonnene Kohlenstoffschicht angeordnet ist. Die Metallschicht, die zunächst auf dein -Tragkörper an--' gebracht ist, kann in irgendeiner der bekannten Arten hergestellt sein. Beispielsweise kamt; diese Schicht durch thermische Metallaufdampfung erzeugt sein.. Sie kann jedoch auch galvanisch aufgebracht werden, wozu jedoch erforderlich ist, daß die Oberfläche des nichtleitenden Tragkörpers zuvor leitend gestaltet wird. Dies kann durch eine dünne Kohlenstoffschicht geschehen, die in :der Art der üblichen Hartkohleschichten, nämlich -durch Zersetzung von Kohlenwasserstoffgasen bei höherer Temperatur, niedergeschlagen wird. Bis hierher würde :der Widerstand einem an sich bekannten Metallschichtwi@derstand. entsprechen. Dieser hat jedoch einen zu geringen Widerstand, weil :die Metallschicht außerordentlich gut leitet. Auf dieser Metallschicht wird dann erfindungsgemäß eine Kohlenstoffachicht angeordnet, die durch thermische Zersetzung von Kohlenwasserstoffgas erzeugt ist. Diese Maßnahme hat für die Wirkungsweise und die Eigenschaften des Widerstandes verschiedene Bedeutung. Zunächst wird wegen der für die Zersetzung des Kohlenwasserstoffgases notwendigen. Temperatur die auf dem Tragkörper befindliche Metallschicht mindestens teilweise gesintert und :dadurch gleichzeitig eine Alterung, d. h. eine Stabilisierung der Metallwiderstandsschicht herbeigeführt. Weiterhin wird überraschenderweise der Widerstandswert dieser Metallschicht, der, wie vorher ausgeführt wurde, zu gering ist, durch das Aufbringen der Kohlenstoffschicht erhöht. Die Erhöhung beträgt rund eine Zehnerpotenz und ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die in atomarer Form vorhandenen= Kohlenstoffteilchen in das Gefüge der Metallschicht eindringen, diese mindestens an der Oberfläche durchwachsen und dadurch die Erhöhung,des Widerstandswertes herbeiführen, sofern nicht überhaupt Metall-Kohlenstoff-Verbindungen bzw. -Legierungen in Form von Mischkristallen entstehen, die die beschriebene Erscheinung verursachen. Endlich aber bildet die ,als letzte Schicht aufgebrachte Kohlenstoffschicht eine ausgezeichneteSchutzschicht für die darunterliegende Metallschicht. Sowohl Feuchtigkeit als auch chemische Einflüsse durch den Luftsauerstoff, durch Lösungsmittel aus Schutzlacküberzügen u. dgl. mehr werden von der empfindlichen Metallschicht ferngehalten. Außerdem 'bildet die Kohlenstoffsch.icht infolge ihrer natürlichen Härte einen mechanischen Panzer für die leicht verletzliche Metallschicht.
  • Die Metallschicht ihrerseits kann nun aus irgendeinem beliebigen, für den gewünschten Zweck besonders geeigneten Metall bestehen. Es ist auch möglich, an Stelle einer einheitlichen Metallschicht eine Legierungsschicht oder eine zusammengesetzte Schicht zu verwenden, wenn man bestimmtes Verhalten hinsichtlich des Temperaturbeiwertes wünscht. Als zweckmäßig haben sich z. B. Kupferschichten mit Nickelüberzug bewährt. Bei der Herstellung von Widerständen nach dem Kennzeichen der Erfindung geht man so vor, daß man ;den Trägerkörper zunächst in bekannter Art, beispielsweise- unter Verwendung von Flußsäure, ätzt, so daß sich eine rauhe Oberfläche ergibt. Darauf wird dann auf :den Trägerkörper eine Metallschicht nach irgendeinem der bekannten Verfahren aufgebracht. Hiernach werden die soweit fertiggestellten Widerstandsstäbe in einem Bekohlungsofen bekohlt, wobei Temperaturen in der Größenordnung von etwa zooo° C benutzt werden. Durch diese Temperatur wird einerseits erreicht, daß sich Glanzkohle@abscheidungen bilden und weiterhin, daß die Metallschicht mindestens zum Teil z.usammensintert und -altert. Nach der Fertigstellung des Widerstandes bis dahin wird dieser gegebenenfalls mit einem Lacküberzug versehen, nachdem vorher oder auch nachher :die Widerstandsschicht, z. B. durch Einschleifen einer Wendel, in einen gewünschten langen Widerstandsweg aufgeteilt ist. Bei den Untersuchungen ergab sich, daß der Widerstandswert von nur mit einer Metallschicht versehenen. Widerstandsträgern bei einer bestimmten Größe ao,z Ohm betrug. Durch Anwendung einer darüber angeordneten thermisch niedergeschlagenen Kohlenstoffschicht erhöhte sich der Wert des Widerstandes auf ungefähr o,2 Ohm.
  • E!s sei erwähnt, daß die Benutzung von abwechselnd aufgebrachten Kohlenstoff- und Metallschichten für Widerstandszwecke bekannt ist. In diesem Fall handelte es sich jedoch darum, den Temperaturbeiwert des Widerstandes zu beeinflussen. Auch war die getroffene Aufbauanordnung anders als die in der vorliegenden Erfindung. Bei dem Bekannten handelte es sich um eine auf einen Teil .einer Kohlenstoffschicht aufgebrachte Metallschicht, die infolge ihres positiven fiemperaturverhaltens das entgegengesetzte Verhalten der Kohlenstoffschicht kompensieren kann. Der gleiche Effekt kann -naturgemäß auch bei den Widerständen der vorliegenden Erfindung festgestellt werden.
  • Anwendung finden die Widerstände kleiner Widerstandswerte vor allem in der Kurzwellentechnik. Sie haben jedoch auch Bedeutung als Widerstände in Meßeinrichtungen u. dgl. mehr.
  • In der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch einen stabförmgem. Widerstand gemäß der Erfindung wiedergegeben. a ist :der nichtleitende, mit aufgerauhter Oberfläche versehene Tragkörper, b die darauf aufgebrachte Metallschicht und c die darüber angeordnete Kohlenstoffschicht, die zum Teil in die Metallschicht -b eingedrungen ist, was durch die Punkte d angedeutet sein soll.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE': z. Elektrischer Widerstand, vorzugsweise kleinen Widerstandswertes, der aus mindestens zwei verschiedenartigen Widerstandsschichten auf einem nichtleitenden Tragkörper besteht, dadurch gekennzeichnet, daß über einer Metallschicht eine im thermischen Niederschlagsverfahren gewonnene Kohlenstoffschicht angeordnet ist.
  2. 2. Elektrischer Widerstand nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus einer Legierungsschicht besteht bzw. aus mehreren. verschiedenartigen Metallniederschlägen zusammengesetzt ist.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach Anspruch r oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper in bekannter Weise, z. B. mit Flußsäure, aufgeraubt wird und auf diesen dann, eine Metallschicht niedergeschlagen wird, worauf auf bzw. in diese Metallschicht bei Temperaturen in der Größenordnung von rooo° C aus gasförmigen Kohlenwasserstoffverbindungen Kohlenstoff zur Abscheidung gebracht wird. q.. Verfahren, nach Anspruch 3, wobei die Metallschicht galvanisch aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgerauhte Trägerkörper zunächst mit einer vorzugsweise thermisch niedergeschlagenen. Kohlenstoffschicht bedeckt wird, die als Stromzuführung für die nachfolgende galvanische Abscheidung der darüber angeordneten Metallschicht dient, wonach auf oder in diese Metallschicht die deckende Kohlenstoffschicht angebracht wird.
DES16351D 1943-10-17 1943-10-17 Elektrischer Schichtwiderstand und Verfahren zu seiner Herstellung Expired DE893685C (de)

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