KR101494015B1 - 코팅 와이어 및 피막 저항기 - Google Patents
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Abstract
연납을 갖는 코팅 와이어는 코어 및 코팅의 분리된 상을 유지시키면서 본 발명에 따라 납땜이 가능하다. 본 발명에 따르면, 100 ㎛ 내지 400 ㎛ 두께의 니켈 와이어가 전기도금 방식을 통해 은으로 코팅된다. 전기 절연 기판 상의 백금 측정 저항기와 상기 측정 저항기에 연결된 연결 와이어를 포함하는, 연결 와이어로서 코팅된 와이어를 갖는 피막 저항기를 위해, 상기 연결 와이어는 코팅된 니켈 코어를 갖는다. 본 발명에 따르는 코팅은 은 또는 유리 또는 세라믹 또는 그 혼합물로 구성되거나 또는 그 외측면이 유리 또는 세라믹 또는 그 혼합물로 구성된다.
피막 저항기의 제조를 위해, 본 발명에 따르면, 전기 절연 기판 위에 배치된 트랙 도체와 연결된 연결 와이어 위에 얇은 금속 또는 유리 구성요소가 증착되며 이 금속 및 유리 구성요소 위에 두꺼운 유리 페이스트가 증착되며 연소된다.
1) 기판의 전기 절연 표면 상의 저항기 패턴,
2) 상기 저항기 패턴을 커버링하는 유리 커버, 및
3) 상기 유리 커버로부터 돌출하는 연결 와이어로서 전기 전도 방식으로 저항기 패턴에 연결되는 연결 와이어로
구성되는 피막 저항기의 제조 방법을 위해, 본 발명에 따르면, 유리에 함께 싸여진 수개의 피막 저항기들은 파절을 통하여 개별적으로 분리된다.
Description
본 발명은 피막 저항기, 그 제조 방법 및 니켈 재질의 피막 저항기용 신규의 연결 와이어에 관한 것이다. 본 발명의 의미에서 피막 저항기는 기판의 전기 절연 표면에서 저항 패턴을 포함하며, 저항 패턴은 유리 커버로 덮혀 있고 연결 와이어와 전기적으로 결합되어 있으며 연결 와이어는 유리 커버에서 돌출된다.
특히 연결 와이어는 유리 커버와 기계적으로 고정된다. 유리 커버는 유리 페이스트의 증착 및 기판에서의 그 연소를 통해 실시된다. 개별 단위 생산 방식은 대량 생산에 맞지 않는 고가의 방식이다. 복수의 피막 저항기가 공동의 기판 위에서 공동으로 유리화되는 경우에는, 최종적으로 절단(sawing)을 통해 피막 저항기가 개별적으로 분리될 수 있다.
Heraeus 브로슈어 "세라믹 및 유리 측정 저항기 / 피막 저항기 / 테스트 저항 온도계(Ceramic and glass measurement resistors / film resistors / test resistor thermometers)"(PTM-W2)에는 니켈 재질의 백금 코팅 연결 다리를 구비한 피막 저항기가 공개되어 있다. 이러한 유형의 피막 저항기는 400 ℃에서 1000 ℃ 사이의 고온 응용을 위해 설계되었다.
본 발명의 목적은 대량 생산을 위한 더욱 단순화된 방법을 제공하는 것이다. 특히 백금 코팅으로 구현되는 보호 특성이 유지되는 조건 하에서 연결 와이어의 납땜이 단순화되어야 한다.
이 목적은 독립항의 특징을 통해 달성된다. 종속항은 바람직한 실시를 설명한다.
본 발명에 따르면, 은 또는 은 합금 재질의 와이어가 측정 저항기에 부정적으로 영향을 미치지만 얇은 은 코팅을 구비한 니켈 코어 재질의 와이어는 영향을 미치지 않는 것이 인식되었다. 은 코팅은 그 측정 저항기 대응측 단부에서 피막 저항기의 장착을 위한 연납의 사용을 가능하게 한다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는 은으로 코팅된 니켈 와이어가 열압착(thermal compression)에 의해 연결 영역(패드)을 거쳐 측정 저항기와 결합된다. 패드 위에서 마찬가지로 박막 기술을 통해 유리 코팅이 이루어지며, 그 위에 유리 페이스트가 도포된다. 유리 페이스트는 기공체로 소결된다. 최종적으로 측정 저항기는 특히 목표 파절부(breaking points)에서 유리 페이스트의 분리 파절을 통해 개별적으로 분리된다.
바람직하게는, 와이어가 가열되어 가열된 와이어 주위에 유리막이 형성된다. 와이어의 코팅, 특히 박막 코팅은 측정 저항기 및 글레이징과 와이어 결합부의 강도를 증대시키는데 적합하다.
코팅을 위한, 특히 효과적인, 적합한 재질은 세라믹 또는 금속, 특히 유리와 같은 비휘발성 무기 성분들을 함유한다.
본 발명에서는 니켈 코어 및 은 코팅을 갖는 연결 와이어가 제공된다. 은 코팅을 구비한 본 발명에 따른 연결 와이어는 직접 코팅에 납땜될 수 있으며, 접촉부에서는 은과 니켈 사이의 합금 형성으로 인한 연결 와이어의 품질 손실이 나타나지 않는다. 이로써 우수한 품질의 피막 저항기의 제조가 현저히 단순화된다.
니켈 계열의 코어를 구비한 코팅 와이어에서는 본 발명에 따르면 와이어의 코어 및 코팅이 연납을 통한 납땜 시 별개의 상(phase)으로서 유지되며, 특히 코팅 와이어가 은 계열의 코팅을 포함하는 경우에 그러하다.
유리, 특히 석영 유리 또는 세라믹, 특히 산화 알루미늄과 같은 비활성 재료를 이용하여 은 코팅을 희석시킬 수 있다. 바람직하게는 은 코팅 또는 그 은 상(silver phase)이 적어도 99 wt.%의 순도를 갖는다. 마찬가지로 코어는 비활성 재료로 희석될 수 있다. 바람직하게는 니켈 코어 또는 그 니켈 상(nickel phase)이 최소한 99 wt.%의 순도를 갖는다.
은이 완전히 비활성 재료로 대체될 수도 있다. 이로써 본 발명에서는 은 또는 유리 또는 세라믹 또는 그 혼합물로 이루어지는 코팅에서 코어 재료가 연납으로 납땜 시 별개의 상으로서 그대로 유지된다. 은이 절대 측정 저항기를 오염시키지 말아야 하므로, 은 코팅은 특히 적어도 크기의 한 차수만큼, 바람직하게는 적어도 크기의 두 차수만큼 니켈 코어보다 현저히 얇게 실시된다.
100 내지 400 ㎛ 직경의 니켈 코어 및 0.2 내지 20 ㎛, 특히 1 내지 5 ㎛ 두 께의 은 코팅은 본 발명에 따른 치수이다. 그 제조를 위하여 100 ㎛ 내지 400 ㎛ 두께의 니켈 와이어가 전기도금 방식을 통해 은으로 코팅될 수 있다. 특히 니켈 와이어에는 전기도금 방식을 통해 0.5 내지 1 ㎛의 코팅 두께를 갖는 은이 코팅된다.
코팅 와이어를 통해 본 발명에 따른 피막 저항기를 제조할 때 피막 저항기 블랭크의 패드에 코팅 와이어를 연결할 때 코팅 및 코어가 별개의 상으로 남는다.
전기 절연 기판 상에 배치된 백금 재질의 측정 저항기 및 코팅된 니켈 코어를 포함하고 연결 와이어로서 상기 측정 저항기에 연결되는 코팅 와이어를 포함하는 피막 저항기는 본 발명에 따라서 은 또는 유리 또는 세라믹 또는 그 혼합물로 구성된 코팅과 함께 실시되거나 또는 그 외측면 상에 유리 또는 세라믹 또는 그 혼합물을 포함한다. 특히 연결 와이어의 코팅은 접촉 구역에서 측정 저항기와의 열압착에도 불구하고 연결 와이어의 코어에 대해 상(phase)으로 남게 된다. 이를 위하여 은 코팅 또는 은 상 또는 니켈 코어는 바람직하게도 적어도 99 wt.%의 순도를 갖는다. 이로써 피막 저항기는 코팅된 연결 와이어를 갖게 되고, 그 코팅은 전기 전도도 및 그 기계적 특성에 있어서 코어 재료의 확산으로 인해 저해되지(endangerd) 않는다.
고가의 실시예에서 측정 저항기 및 연결 와이어는 측정 저항기에 부착된 그 단부의 구역에서 유리 또는 유리 세라믹으로 커버된다.
기판의 전기 절연 표면, 전기 절연 표면에 배치된 트랙 도체(track conductor), 트랙 도체와 연결된 두 개의 니켈 와이어 및 트랙 도체와 트랙 도체에 연결된 와이어 단부를 밀봉하는 유리 커버를 구비한 피막 저항기는 본 발명에 따라 와이어 상에 특히 백금 또는 은 재질의 얇은 유리 또는 금속 코팅을 포함하며 이 코팅 상에 증착된 두꺼운 유리 구성요소를 포함한다.
특히 그 글레이징(glazing)은 와이어의 금속 표면에 직접 배치된 제1의 얇은 구성요소 및 상기 제1 구성요소에 증착된 두꺼운 주(main) 구성요소를 포함한다.
니켈 와이어에서 산화니켈 막 두께는 바람직하게도 적어도 1 ㎛ 미만, 특히 100 nm 미만이다.
특히 안정적인 실시예에서는 전기 절연 기판 위에 배치된 트랙 도체와 연결된 연결 와이어 위에 얇은 금속 또는 유리 구성요소가 증착되며, 이 금속 및 유리 구성요소 위에 두꺼운 유리 페이스트가 증착되고 연소된다.
또한 연결 와이어 둘레에 유리막이 형성될 때까지, 유리를 포함하는 매체에서 연결 와이어를 가열하는 것도 가능하다.
본 발명에서는 공동으로 글레이징된 복수의 피막 저항기를 파절을 통하여 개별적으로 분리하는 것이 가능하다. 이는, 그 연결 와이어가 저항 패턴으로 전기적으로 연결된, 유리로 스트레인 경감된(strain relieved) 연결 와이어 및 커버된 저항 패턴을 구비한 기판의 전기 절연 표면에서 적어도 하나의 저항 패턴으로 이루어진 피막 저항기의 제조를 단순화한다.
바람직한 실시예에서는 접촉부에 부착된 은 와이어가 특히 박막 기술을 통해 유리로 둘러싸인다. 본 발명에 따르면, 그 후에 비로소 유리로 코팅된 와이어는 유리 페이스트의 증착 및 연소를 통하여 스트레인 완화가 이루어진다. 이 기술에서는 연결 와이어의 스트레인 릴리프(strain relief)를 위하여 유리를 사용할 때 알려진 기포 형성이 억제된다.
특히 단순한 실시예에서는 본 발명에 따르는 니켈 와이어는 유리 코팅을 포함한다. 유리 코팅은 부식으로부터 와이어를 보호하며 유리 페이스트를 통한 스트레인 릴리프에서 무기포 고정(bubble-free fixing)을 가능하게 한다. 얇은 유리막을 통하여 납땜부의 산화 피막이 더 쉽게 긁히거나 또는 파절된다. 차후의 납땜부 자체는 서멧 혼합물(cermet mixture)과 대등하며 납땜부의 구역에서는 외측 유리 비드(bead)를 통해 스트레인 릴리프되는 전통적인 금속 납땜 결합부에 비하여, 서로 다른 팽창계수로 인해 발생하는 응력에 대해 덜 민감하다.
본 발명에 따른 피막 저항기의 우수한 안정성으로 인해 파절을 통한 개별 분리가 가능하다. 따라서 본 발명에서는 하나의 기판 플레이트 위에 특히 스트레인 릴리프 효과를 갖는 유리 페이스트의 공통의 증착을 통하여 복수의 피막 저항기를 동시에 제조할 수 있다. 파절을 통한 분리를 위하여 특히 기판의 줄내기(scoring)를 통하여 목표 파절부가 형성된다. 피막 저항기의 분리를 통한 최종 파절은 톱 절단을 통한 기존 방식의 분리에 비해 상당한 공정 단순화를 의미한다.
본 발명은 대량 생산을 위한 더욱 단순화된 방법을 제공하는 효과가 있다.
하기에서 본 발명은 도면을 근거로 상세히 설명된다. 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5는 다음과 같다:
도 1은 니켈-은 코팅 와이어를 나타낸다.
도 2는 니켈-은 코팅 와이어가 포함된 피막 저항기 블랭크를 나타낸다.
도 3은 석영 유리 또는 Al2O3으로 이루어진 박막 코팅을 구비한 은 코팅 니켈 와이어를 갖는 피막 저항기 블랭크를 나타낸다.
도 4는 무기포 스트레스 릴리프 비드로 제조된 피막 저항기를 나타낸다.
도 5는 분리 전 상태인, 하나의 판에 함께 제조된 복수의 피막 저항기 및 그에 도움이 되는 분리 파절을 위한 목표 파절부를 나타낸다.
니켈 코어(2) 및 은 코팅(silver coating)(3)을 구비한 도 1에 따른 코팅 와이어(coated wire)(1)에서는 와이어 또는 피막 저항기의 제조 공정 중이나 피막 저항기의 사용 중에 금속간 상(intermetallic phase)의 형성으로 인해 품질 저하가 발생하지 않는데, 그 이유는 은 및 니켈이 서로 금속간 상을 형성하지 않는 경향을 나타내기 때문이다. 금속간 상의 형성은 납땜부에서 빈번하게 관찰되는 문제점이며 본 발명에 따라 회피된다. 문제점은 한편으로 상 성장(phase growth)으로 인한 증가하는 재료 피로와 다른 한편으로는 감소하는 전기 전도도를 포함한다. 본 발명에서는 본 발명에 따른 와이어를 통하여 이러한 문제점들이 발생하지 않는다. 코팅(3)이 추가적으로 유리 또는 세라믹을 포함하거나 또는 오로지 유리 또는 세라믹으로 이루어지거나 또는 그 혼합물로 이루어지는 경우에도 이런 문제점이 발생하지 않는다. 여기서, 본 발명에 따른 코팅 와이어(1)는 니켈이 백금 내로 확산되고 이때 백금의 우수한 특성에 부정적인 영향을 미치는 종래 방식의 백금 니켈 와이어와 구별된다. 본 발명에 따르면 코팅의 기능이 코팅 와이어의 납땜 시뿐 아니라 피막 저항기로서의 그 사용에서도 그대로 유지된다.
이는, 은 코팅(3) 또는 유리 코팅(3) 또는 세라믹 코팅(3) 및 이들의 조합 예를 들어 은 서멧(silver-cermet) 또는 은 도핑된 유리로 이루어진 코팅(3)와 같은 조합을 구비한 코팅 와이어(1)를 위한 본 발명에 따른 실시예들을 가능하게 한다. 또한 은, 유리, 또는 세라믹 복합체로 이루어진 코팅(3) 및 유리 세라믹으로 이루어진 코팅(3) 또는 유리, 유리 세라믹, 또는 세라믹으로 감싸인 은 코팅 니켈 와이어가 선호된다.
추가적으로 유리 또는 세라믹, 특히 추가적으로 박막(6)으로 코팅된 도 1에 따른 코팅 와이어(1)는 열압착 후에 유리를 통한 무기포 스트레인 릴리프(bubble-free strain relief)(7)를 가능하게 한다. 특히 SiO2 또는 Al2O3 박막(6)의 도포는 스트레인 릴리프 비드(bead)의 연소 시 약간의 용융 유리 반응에 대한 탁월한 보호 기능을 제공한다.
도 2에서는 도 1에 따른 코팅 와이어(1)가 패드(pad)(4) 위에서 피막 저항기 블랭크(5)의 측정 저항기에 납땜되어 있다.
도 2에 따른 고가의 실시예에서 패드(4)에 장착된 은 코팅 니켈 와이어(1)는 유리 또는 세라믹으로 코팅되어 도 3에 따른 블랭크(5)를 형성한다.
도 2에 따른 단순한 실시예에서 패드(4)에 납땜된 니켈 와이어(1)는 박막 기술을 사용하여 유리 또는 세라믹으로 코팅되어 도 3에 따른 블랭크(5)를 형성한다.
유리하게는 복수의 피막 저항기 블랭크(5)을 구비한 기판 플레이트가 유리 또는 세라믹으로 코팅된다. 이 유리 또는 세라믹 위에 스트레인 릴리프(7)를 위한 유리 페이스트가 증착되어 도 4에 따른 피막 저항기 블랭크를 형성하며, 본 발명에 따른 방법에 따라 연결 와이어에서 기포의 형성이 억제된다.
피막 저항기(8)의 제조는 복수의 피막 저항기(8)를 위한 기판으로서 사용되는 판 위에서 수행된다. 따라서 피막 저항기(8)의 제조를 위한 개별 공정 단계가 복수의 피막 저항기(8)에 대해 병렬로 수행될 수 있다. 특히 납땜된 연결 와이어를 유리 또는 세라믹으로 코팅하기 위해, 공동의 박막 도포가 수행될 수 있다. 바람직하게는 도 5에 따른 목표 파절부(9)가 생성되며, 따라서 피막 저항기(8)가 개별 부분으로 쉽게 파괴될 수 있다.
도 1은 니켈-은 코팅 와이어를 나타낸다.
도 2는 니켈-은 코팅 와이어가 포함된 피막 저항기 블랭크를 나타낸다.
도 3은 석영 유리 또는 Al2O3으로 이루어진 박막 코팅을 구비한 은 코팅 니켈 와이어를 갖는 피막 저항기 블랭크를 나타낸다.
도 4는 무기포 스트레스 릴리프 비드로 제조된 피막 저항기를 나타낸다.
도 5는 분리 전 상태인, 하나의 판에 함께 제조된 복수의 피막 저항기 및 그에 도움이 되는 분리 파절을 위한 목표 파절부를 나타낸다.
Claims (10)
- 전기 절연 기판 상에 배치된 백금 재질의 측정 저항기 및 상기 측정 저항기에 열압착에 의해 연결된 연결 와이어를 포함하고, 상기 연결 와이어는 코팅된 니켈 코어를 포함하는 피막 저항기에 있어서,상기 연결 와이어의 코팅은 은으로 구성되거나 은과 유리의 혼합물 또는 은과 세라믹의 혼합물로 구성되고, 상기 연결 와이어의 코팅 중의 은이 열압착 후 합금을 형성하지 않는 것을 특징으로 하는 피막 저항기.
- 제1항에 있어서,상기 코팅 내의 은 또는 상기 코어 내의 니켈은 최소한 99 wt.%의 순도를 갖는 것을 특징으로 하는 피막 저항기.
- 제1항에 있어서,니켈 코어는 100 ㎛ 내지 400 ㎛ 의 직경을 갖고, 은 코팅은 0.2 내지 5 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 피막 저항기.
- 제1항에 있어서,연결 와이어의 코팅은 연결 와이어의 전기 전도도 및 기계적 특성에 있어서 코어 재료의 확산으로 인해 저해되지 않는 것을 특징으로 하는 피막 저항기.
- 제1항에 있어서,측정 저항기 및 연결 와이어는 상기 측정 저항기에 부착된 상기 연결 와이어의 단부 영역에서 유리 또는 유리 세라믹으로 덮히는 것을 특징으로 하는 피막 저항기.
- 제1항에 있어서,기판의 전기 절연 표면, 상기 전기 절연 표면에 배치된 트랙 도체(track conductor), 상기 트랙 도체에 연결된 두 개의 연결 와이어, 및 상기 트랙 도체와 연결 와이어 단부를 밀봉하는 유리 커버를 포함하고,상기 연결 와이어는 니켈 재질의 코어 및 은 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 피막 저항기.
- 기판의 전기 절연 표면 상에 배치된 최소한 하나의 저항기 패턴, 상기 저항기 패턴을 덮는 유리 커버, 및 상기 유리 커버로부터 돌출해 나오는 연결 와이어를 포함하고, 상기 연결 와이어는 전기 전도 방식으로 상기 저항기 패턴에 연결되는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따르는 피막 저항기의 제조 방법에 있어서,복수의 피막 저항기들은 유리에 함께 싸이고, 파절을 통하여 개별적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 피막 저항기의 제조 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따르는 측정 저항기 및 그 위에 연결되는 연결 와이어를 갖는 피막 저항기의 제조 방법에 있어서,상기 연결 와이어는 열압착에 의해 전기 전도 방식으로 상기 측정 저항기의 접촉 표면에 접합되는 것을 특징으로 하는 피막 저항기의 제조 방법.
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