DE965589C

DE965589C - Manufacturing process for multiple electrical cables with particularly small cable cross-sections and distances

Info

Publication number: DE965589C
Application number: DED19291A
Authority: DE
Inventors: Dr Reinhard Dahlberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-12-10
Filing date: 1954-12-10
Publication date: 1957-06-13

Description

Bei Problemen der elektrischen Meßtechnik tritt oftmals die Notwendigkeit auf, elektrische Zuleitungen mit besonders kleinem Querschnitt zu verwenden, z. B. um die Wärmeableitung möglichst niedrig zu halten. Es ist bereits bekannt, hierfür sehr dünne Drähte, Haardrähte, Wollastondrähte oder auch dünne Metallfolien oder dünne leitende Schichten, die auf geeignete Träger aufgebracht werden, zu verwenden. Auf Träger aufgebrachte dünne leitende Schichten sind jedoch im allgemeinen wegen des störenden Einflusses der notwendigen Halterungen und Träger wenig geeignet. Obgleich die Größe des Querschnittes der praktisch noch verwendbaren elektrischen Leitungen von der mechanischen Beanspruchung, also ihrem Verwendungszweck abhängt, kommt man doch im allgemeinen mit abnehmendem Querschnitt der Leitungen schon sehr schnell an eine Grenze des technisch Brauchbaren und Möglichen. Dies liegt hauptsächlich daran, daß sich Leitungen mit sehr kleinem so Querschnitt — also z. B. sehr dünne Drähte — nur unter größten Schwierigkeiten handhaben und verarbeiten lassen, sofern man sie nicht gleichfalls auf einem relativ groben Träger befestigt. Will man außerdem noch zwei oder mehrere sehr feine elektrische Leitungen so anordnen, daß sie parallelIn the event of problems in electrical measurement technology, it is often necessary to use electrical leads to be used with a particularly small cross-section, e.g. B. to the heat dissipation as possible to keep it low. It is already known to use very thin wires, hair wires, wollaston wires for this purpose or thin metal foils or thin conductive layers applied to suitable substrates be to use. However, thin conductive layers applied to supports are generally unsuitable because of the disruptive influence of the necessary brackets and carriers. Although the size of the cross-section of the practically still usable electrical lines from the mechanical Stress, that is, depends on its intended use, one comes in general with the decreasing cross-section of the lines, it very quickly reaches the limits of the technical Useful and possible. This is mainly due to the fact that lines with very small so Cross-section - so z. B. very thin wires - handle and process only with great difficulty unless they are also attached to a relatively coarse support. Want you can also arrange two or more very fine electrical lines so that they are parallel

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nebeneinander mit sehr kleinen und praktisch unverrückbaren Abständen verlaufen, dann verstärken sich diese Schwierigkeiten noch erheblich.run next to each other with very small and practically immovable distances, then reinforce these difficulties are still considerable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrische Mehrfachleitungen sehr -kleinen Querschnittes so herzustellen, daß sie mit sehr geringem Abstand voneinandler feststehend angeordnet sind und daß der störende Einfluß der verwendeten Träger ein Minimum wird.The invention is based on the object electrical Multiple lines of very small cross-section to be produced in such a way that they are very small Distance from one another are fixed and that the disturbing influence of the used Carrier becomes a minimum.

ίο Erfindungsgemäß werden dazu die elektrischen Mehrfachleitungen in Form von dünnen Schichten von verschiedenen Seiten auf Nadeln oder Fäden mit nichtleitenden Oberflächen mit einer in radialer Richtung der Oberfläche unterschiedlichen Schichtdickenverteilung aufgebracht.ίο According to the invention, the electrical Multiple lines in the form of thin layers from different sides on needles or threads with non-conductive surfaces with a different layer thickness distribution in the radial direction of the surface upset.

Die Aufbringung der leitenden Schichten kann durch Aufdampfen im Hochvakuum, durch Kathodenzerstäubung, Aufspritzen, chemisches oder elektrochemisches Abscheiden usw. oder einer Kombination dieser Methoden erfolgen.The conductive layers can be applied by vapor deposition in a high vacuum, by cathode sputtering, Spraying, chemical or electrochemical deposition, etc., or a combination of these methods.

Die in den Abb. ι bis 14 dargestellten Nadeln 2 oder Fäden 3, die z. B. aus Glas, Quarz, Kunststoffen oder auch Metall mit nichtleitender Oberfläche bestehen können, werden von zwei oder mehreren Seiten mit leitenden Schichten 1 versehen, und zwar so, daß die Stellen maximaler Schichtdicke auch maximale Abstände voneinander besitzen, und dort, wo sich die leitenden Schichten 1 berühren oder überlappen, die Schichtdicken geringer sind. Bei einer Anzahl von η leitenden Schichten 1, die man auf eine Nadel 2 oder einen Faden 3 aufbringen will, gelingt diese in radialer Richtung der Oberfläche unterschiedliche Schichtdickenverteilung dadurch, daß man die leitenden Schichten 1 jeweils um —— versetzt aufbringt.The needles 2 or threads 3 shown in Figs. Ι to 14, the z. B. made of glass, quartz, plastics or metal with a non-conductive surface, are provided with conductive layers 1 on two or more sides, in such a way that the points of maximum layer thickness also have maximum distances from each other, and where the touch or overlap conductive layers 1, the layer thicknesses are smaller. With a number of η conductive layers 1 that one wants to apply to a needle 2 or a thread 3, this different layer thickness distribution in the radial direction of the surface is achieved by applying the conductive layers 1 offset by ——.

Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß man bei feststehender Verdampfungsquelle im Hochvakuum die Nadel 2 oder den Faden 3 um den Winkel -³ °- η um die Längsachse vor dem Aufbringen einer leitenden Schicht 1 weiterdreht (Abb. 3, 4).This can e.g. This can be done, for example, by turning the needle 2 or the thread 3 by an angle - ³ ° - η around the longitudinal axis before applying a conductive layer 1 (Fig. 3, 4) with a stationary evaporation source in a high vacuum.

Eine zuverlässige Isolation der leitenden Schichten ι gegeneinander längs der Nadel 2 oder des Fadens 3 kann man vorteilhaft dadurch erreichen, daß man nachträglich einen bestimmten Teil der maximalen Schichtdicke der leitenden Schichten 1 in eine entsprechende elektrisch schlecht leitende Metallverbindung 4 (Abb. 5,6) oder in eine flüchtige Metallverbindung verwandelt (Abb. 7, 8).Reliable insulation of the conductive layers against one another along the needle 2 or the Thread 3 can advantageously be achieved by subsequently adding a certain part of the maximum layer thickness of the conductive layers 1 in a corresponding electrically poorly conductive Metal compound 4 (Fig. 5,6) or transformed into a volatile metal compound (Fig. 7, 8).

Dies kann z. B. durch Oxydierung (chemisch, elektrochemisch, thermisch usw.), Sulfurierung, Phosphatierung, Hydrierung usw. (oder einer Kombination dieser Methoden) eines Teiles der maximalen Schichtdicken der jeweiligen leitenden Schichten 1 geschehen. Dadurch rücken die leitenden Querschnitte der Schichten 1 auseinander, indem sie sich verkleinern, und die eventuell gebildeten schlecht leitenden Verbindungen 4 verstärken noch diese Isolierung.This can e.g. B. by oxidation (chemical, electrochemical, thermal, etc.), sulfurization, Phosphating, hydrogenation, etc. (or a combination of these methods) of part of the maximum Layer thicknesses of the respective conductive layers 1 happen. This moves the leaders Cross-sections of the layers 1 apart, by decreasing in size, and those possibly formed Poorly conductive connections 4 reinforce this insulation.

Man kann aber auch in vorteilhafter Weise eine zuverlässige elektrische Isolierung der leitenden Schichten 1 längs der Nadel 2 oder des Fadens 3 dadurch herbeiführen, daß jeweils zwischen zwei leitende Schichten 1 eine Isolationsschicht 5 so aufgebracht wird, daß die dünnen, leitenden Schichten 1 längs der Nadel 2 oder des Fadens 3 keinen elektrischen Kontakt miteinander haben. Abb. 9, 10 zeigen zwei Ausführungsbeispiele.But you can also in an advantageous manner a reliable electrical insulation of the conductive Layers 1 along the needle 2 or the thread 3 bring about that in each case between two conductive layers 1 an insulation layer 5 is applied so that the thin, conductive layers 1 have no electrical contact with one another along the needle 2 or the thread 3. Fig. 9, 10 show two exemplary embodiments.

Es gelingt nach diesem Verfahren, elektrische Mehrfachleitungen mit leitenden Querschnitten von 10—⁸ mm² und darunter in festen Abständen von 10—³ mm und weniger herzustellen, bei denen der Einfluß des Trägers, also der Nadel 2 oder des Fadens 3, meßtechnisch eine weitaus kleinere Rolle spielt als bei den bisher schon benutzten Trägern, wie z. B. einer dünnen Folie.It is possible by this method, multiple electrical wires having conductive cross-sections of 10- ⁸ mm ² and including mm at fixed intervals of 10- ³ and produce less, where the influence of the carrier, so the needle 2 or the thread 3, by measurement a much plays a smaller role than with the carriers already used, such. B. a thin film.

Mit derartigen elektrischen Doppelleitungen lassen sich auf relativ einfache Weise eine Reihe von elektrischen Meßgeräten in Form von feinen Sonden herstellen, die eine unverhältnismäßig hohe mechanische Festigkeit besitzen.With such electrical double lines, a series can be created in a relatively simple manner of electrical measuring devices in the form of fine probes that produce a disproportionately high have mechanical strength.

Verbindet man z. B. eine elektrische Doppelleitung, die auf einer Nadel 2 aufgebracht ist, an der äußersten Nadelspitze — etwa nur über die Vorderfläche der Nadelspitze — mit einer Verbindungsschicht 6 bekannten elektrischen Widerstandes (z. B. einer Halbleiterschicht), dann stellt diese Anordnung ein Bolometer (elektrisches Widerstandsthermometer) dar, dessen Meßwiderstand die go Verbindungsschicht 6 an der äußersten Nadelspitze ist. Abb. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel der BoIometernadel im Längsschnitt.If you connect z. B. an electrical double line which is applied to a needle 2, on the outermost needle point - for example only over the front surface of the needle point - with a connecting layer 6 known electrical resistance (e.g. a semiconductor layer), then represents this arrangement is a bolometer (electrical resistance thermometer), the measuring resistance of which the go Connection layer 6 is at the outermost needle point. Fig. 11 shows an embodiment of the boIometer needle in longitudinal section.

Überzieht man eine Bolometernadel etwa rotationssymmetrisch mit einer porenarmen Isolationsschicht 5, dann stellt diese Nadel 2 einen Kondensator dar, wenn man in irgendeiner Weise auf diese Isolationsschicht 5 noch eine leitende Schicht 7 aufbringt (Abb. 12). Dies kann z.B. auch dadurch geschehen, daß man eine Bolometernadel mit Isolationsschicht 5 in einen Elektrolyt oder in flüssiges Metall eintaucht. Auch dadurch entsteht eine Kondensatornadel mit einer von der Eintauchtiefe abhängigen Kapazität.If you cover a bolometer needle in a roughly rotationally symmetrical manner with a low-pore insulation layer 5, then this needle 2 represents a capacitor, if one looks at this in any way Insulation layer 5 also applies a conductive layer 7 (Fig. 12). This can also be done, for example happen that you put a bolometer needle with insulation layer 5 in an electrolyte or in liquid Metal dips. This also creates a condenser needle with an immersion depth dependent capacity.

Man kann aber auch eine elektrische Doppelleitung längs einer Nadel 2 unter Verwendung von zwei verschiedenen thermoelektrisch günstigen Materialschichten i_ß und I₆ herstellen und die äußerste Nadelspitze mit der Schicht eines dritten leitenden Materials 6 (oder auch mit einem Material des verwendeten Thermopaares) so überziehen, daß die Doppelleitung dort überbrückt wird. Diese Überbrückungsschicht 6, I₀, I₆ stellt dann die Meßstelle einer Thermonadel dar. Die Vergleichsstellen dieses speziellen Thermoelementes sind die Kontakte auf den leitenden Schichten 1, die man an den relativ dicken zylindrischen Teil der Nadel 2 anlegen kann. Abb. 13, 14 zeigen im Querschnitt zwei Ausführungsbeispiele für die Thermonadel.But you can also create a double electrical line along a needle 2 using two different thermoelectrically favorable material _{layers I ß} and I ₆ and cover the outermost needle tip with the layer of a third conductive material 6 (or with a material of the thermocouple used) so that that the double line is bridged there. This bridging layer 6, I ₀ , I ₆ then represents the measuring point of a thermal needle. The comparison points of this special thermocouple are the contacts on the conductive layers 1, which can be applied to the relatively thick cylindrical part of the needle 2. Fig. 13, 14 show in cross section two embodiments for the thermal needle.

Da man in bekannter Weise relativ leicht Nadeln 2 und Fäden 3 aus Glas, Quarz, Schlacke, Kunststoffen usw. oder auch aus Metall mit isolierenden Oberflächen mit sehr kleinen Spitzendurchmessern oder Fadendurchmessern (unter 10—³ mm Durchmesser) anfertigen kann, gelingt es mit Hilfe der beschriebenen Verfahren zur Herstellung von elek-Since it needles 2 and threads 3 of glass, quartz, slag, plastics can customize metal with insulating surfaces with very small tip diameter or thread diameter (less than 10- ³ mm in diameter) in a known manner with relative ease, etc., or also, it is possible with the aid of of the processes described for the production of elec-

irischen Mehrfachleitungen Meßinstrumente herzustellen, die von unerreichter Feinheit sind, aber dabei eine für die Anwendung in Wissenschaft und Technik hinreichende Festigkeit besitzen und sich relativ leicht handhaben lassen.Irish multiline measuring instruments which are of unsurpassed delicacy, but have sufficient strength for use in science and technology and themselves can be handled relatively easily.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Process for the production of multiple electrical cables with particularly small cable cross-sections and spaces, characterized in that the electrical lines are in the form of thin conductive layers (i) of different sides on needles (2) or threads (3) mi * non-conductive surfaces with an in applied different layer thickness distribution (1) in the radial direction of the surface will.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the insulation of the conductive layers (1) against each other along the needle (2) or along the thread (3) takes place in that part of the applied layer thickness (1) in poorly conductive or volatile connections (4) is transformed (Fig. 5, 6, 7, 8).

3. The method according to claim 1, characterized in that that the insulation of the conductive layers (1) against each other along the needle (2) or along the thread (3) by placing between two conductive layers (1) an insulation layer (5) is applied so that the conductive layers (1) along the needle (2) or along the thread (3) have no electrical contact with each other (Fig. 9,10).

4. Application of the method according to claim 2 or 3 for production. a boIometer needle, characterized in that the double electrical line is only connected to the outermost needle tip by a connecting layer (6) is bridged, which represents the measuring resistor (Fig. 11).

5. Application of the method according to claim 2 or 3 for the production of a capacitor needle, characterized in that the double electrical line is only conductively bridged at the outermost needle tip and that this needle is covered with an insulating layer (5) in such a way that one is applied to it again conductive layer (7), which is also replaced by an electrically conductive liquid has no electrical contact with the conductive layers (1) (Fig. 12).

6. Application of the method according to claim 2 or 3 for the production of a thermal needle, characterized in that an electrical double line using two thermoelectrically different material layers (i _a , I ₆ ) is made, which are only conductively bridged at the outermost needle tip (Fig. 13, 14).

1 sheet of drawings