NL8102809A

NL8102809A - Weerstandspasta voor een weerstandslichaam.

Info

Publication number: NL8102809A
Application number: NL8102809A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1981-06-11
Filing date: 1981-06-11
Publication date: 1983-01-03
Also published as: DE3271343D1; EP0067474A1; EP0067474B1; JPS57211202A; US4415486A

Description

*

, * j3P

i PUN 10,080 1 N.V.Philips' Gloeilampenfahrieken te Eindhoven "Weerstandspasta voor een weerstandslichaam" »

De uitvirding heeft betrekking op een weerstandspasta voor een weerstandslichaam bestaande uit een mengsel van een metaallegering, een metaaloxidische verbinding, een permanent en een tijdelijk bind-middel, In welke pasta een zilverpalladiumlegering aanwszig is, en een 5 weerstand bestaande uit het op een substraat aangebrachte, door ver-hitting van het tijdelijke bindmiddel ontdane, van aansluitdraden voor-ziene geleidermateriaal.

Uit een artikel van T Ricker in Z. Metallk. 54, 718-724 (1963) zijn elektrische geleidingseigenschappen van Ag-Pd-legeringen bekend.

10 Men kan uit deze legeringen tezamen met een glasachtig bind-

middel weerstandslichamen samenstellen. Deze weerstandslichamen hebben waarden in het laagohmige gebied (ca 0,1-30 Ohm) met een tenperatuur-coefficient van de weerstand in het temperatuurgebied van -60 +200°C

I TRC | <100x10 ®/°C. Bij de vervaardiging van deze weerstandslichamen 15 moet bij voorkeur een stooktemperatuur boven 850°C gekozen worden, omdat beneden deze tenperatuur palladiumoxide PdO gevormd wordt. Palladiumr oxide heeft een halfgeleidend weerstandsgedrag met een negatieve terrpe-ratuurcoefficient van de weerstand. De hoogte van de tenperatuur en de duur van het stoken bepalen het aandeel aan gevormd palladiumoxide en 20 daardoor de waarde van de teirperatuurcoefficient van de weerstand. Daar-naast brengt de vorming van palladiumoxide ook een wijziging van de samenstelling van de Pd-Ag-legering met zich mede, hetgeen ook een ster-ke verandering van de tenperatuurcoSfficiSntveroorzaakt. Een en ander betekent, dat bij een stooktemperatuur beneden 850°C een Pd-Ag-weer-25 stand niet op reproduceerbare wijze verkregen kan warden.

De uitvinding verschaft een weerstandspasta voor een weer-standslichaam, die bij een tenperatuur tussen 650 en 850°C verwerkt kan worden tot wserstandslichamen met waarden in het gebied van 0,1-30 Ohm met een tenperatuurcoefficient van de weerstand { TCr| <100x10 ^/°C 30 in het tenperatuurgebied tussen -60°C en +200°C.

De weerstandspasta voor een weerstandslichaam op basis van een z ilver-palladiumlegering is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat deeltjes van de leger ing in nauw contact zijn met een metaaloxidi- 81 02 8 0 9 «)< ^ PHN 10,080 2 dische verbinding, welke palladiumoxide PdO be vat, en/of van een me-taaloxidische verbinding, die in staat is, met palladiumoxide te reage-ren. Dit contact kan hieruit bestaan dat de legering met de me taaloxidische verbinding is gemengd of er een chemische verbinding mee vormt.

5 Een aantrekkelijke uitvoeringsvorm bestaat daaruit, dat korrels van de Ag-Pd-legering bedekt zijn met een laag van een metaal-oxidische verbinding, welke palladiumoxide bevat en/of van een metaal-oxidische verbinding, die in staat is, met palladiumoxide te reageren.

Volgens een nadere uitwerking van de uitgevonden weerstands-10 pasta zijn de korrels van de Ag-Pd-legering bedekt met een laag palla-diumrhodiet PdRhO^.

Door de aanwezigheid van de dunne, electrisch geleidende opper-vlaktelaag respectievelijk van de door de legering gemengde metaaloxi-dische verbinding wordt een gewenste en constante temperatuurcoeffi-15 cient van de weerstand (TCR) verkregen. Qngecontroleerde vorming van palladiumoxide kan bij de deeltjes volgens de uitvinding niet plaats-vinden. De dunne oppervlaktelaag heeft een dikte van 0,001 - 0.1 ^urn en kan bijvoorbeeld op de korrels warden aangebracht door Rh (OH)3 uit een oplosbaar Rh-verbinding, zoals Rh-nitraat neer te slaan, op 20 600-850°C te verhitten, hetzij vooraf of tegelijk met de bereiding van het weerstandslichaam.

Zilver zowel als palladium bezitten een positieve TCR; de TCR van legeringen heeft een minimumwaarde bij ongeveer de samenstelling ^56^44* °°k oppervlaktelaag respectievelijk de 25 door de legering gemengde oxidische verbinding bezit een kleine positieve TCR. Tussen de kern van de korrels en de oppervlaktelaag respectievelijk tussen de metallische en de oxidische deeltjes vindt er een uit-wisseling plaats van zilver-atomen tegen palladium. Het bereikte even-wicht hangt o.a. af van de concentratie van de zilver-atanen in de 30 metaaldeeltjes. Door uitwisseling van palladium-atcmen tegen zilver-a tomen in de oppervlaktelaag verschuift de temperatuurcoefficient van de weerstand van deze laag in negatieve richting. Tegelijkertijd verkrijgt de kern van het metaaldeeltje een meer positieve TCR althans in het ge~ val, dat het Ag-gehalte voorbij het minimum ligt. Door keuze van de 35 legeringssamenstelling in de kern heeft men aldus de totaalwaarde van de TCR in de hand.

Dit leidt bijvoorbeeld in het geval van met PdRhO^ bedekte AgPd korrels tot vermindering van het palladiumgehalte van de legering 81 0 2 8 0 9 PHN 10,080 3 » van 56 gew.% tot 10 gew.% hetgeen door de veel hogere prijs van Pd in vergelijking tot die van Ag een niet geringe besparing oplevert.

Bovendien is er door de aanwezigheid van een metaalaxi- dische oppervlaktelaag qp de legeringskorrels een veel geringere re- 5 aktiviteit tussen de korrels. Tijdens bet stocikproces bij bereiding van weerstandslichamenblijvende korrels in de geleiderpasta daardoor veel kleiner dan in de bekende weerstanden op basis van een Pd-Ag- legering. Ook hierdoor kan een aanzienlijke besparing aan materiaal worden verkregen, doordat voor het verkrijgen van een bepaalde weer- 10 standswaarde minder gewicht aan legeringsmateriaal nodig is.

Ook een zeer aantrekkelijke uitvoeringsvorm is deze, waarbij de weerstandsbepalende component van de vjeerstandspasta uit

Ag.RL.RhO~ bestaat. De TCR kan dan door keuze van x naar behoefte ι-x 2 worden ingesteld.

15 Uiteraard kan deze verbinding ook met AgPd en een perma nent bindmiddel worden gemengd.

De uitvinding zal aan de hand van enige uitvoeringsvoorbeel-den warden toegelicht.

Voorbeeld 1 20 Een poedervormige legering, die in gew.% 70 Ag en 30 Pd be- vat, wordt opgeroerd in water. Hieraan wordt een qplossing van palladium-nitraat en rhodiumnitraat toegevoegd, waarin de gewichtsverhoading Pd:

Rh= .1:1. De hoeveelheid is zodanig, dat Fh: AgPd een gewichtsverhouding 1:20 heeft.

2+ 3+ 25 Het Pd en het Rh worden quantitatief als hydroxide op de AgPd-deeltjes neergeslagen met behulp van een cplossing van tetra-methylairrnoniumhydroxide, waarvan zoveel wordt toegevoegd tot de qplossing een pH= 8 bereikt heeft. De geprepareerde deeltjes worden afge-f iltreerd en op een temperatuur van 200°C gedroogd.

30 Vervolgens wordt het poeder tezamen met glaspoeder van de samenstelling in mol.% PbO 42

Si02 45,7 B2°3 9^5 A1203 2,9 35 in een gewichtsverhouding 1:1 tot een pasta verwerkt met behulp van een bindmiddel bestaande uit ethylcellulose, qpgelost in een 1:4 (gewichtsverhouding) mengsel van butanol-1 enbutylcarfcytolacetaat. De pasta wordt qp een uit aluminiurnoxide bestaand substraat uitgesmeerd en het 81 02 8 0 9

*>' -W

EHN 10,080 4 geheel gedurende 20 minuten op een teirperatuur van 725°C uitge-stookt. Het verkregen weerstandslichaam heeft een weerstandswaarde van 10 Ohm/vierkant en vertoont een temperatuurcoefficient van de weerstand (TCR) van -20x10 / C.

5 Voorbeeld 2

Poedervorrnig zilver-palladium, die in gew.% 80 Ag en 20 Pd bevat, wordt opgeroerd in water en aan deze suspensie wordt zoveel van een oplossing van rhodiumnitraat in water toegevoegd, dat de suspensie 2 gew.% Rh van het totaal Rh + zilver-palladium bevat. Het rhodium-ion 10 wordt quantitatief in de vorm van rhodiumhydroxide op de zilver-palla-diumdeeltjes neergeslagen door middel van tetraethylartinoniuinhydroxide. Na isoleren van de deeltjes door middel van filtratie en drogen worden zij tot een pasta verwerkt met het glaspoeder van Voorbeeld 1, in een 1:1 gewichtsverhouding, en met het zelfde bindmiddel. De pasta wordt op 15 een substraat van Al^ uitgestreken en het geheel gedurende 15 minuten op 725° uitgestookt. De verkregen weerstanden hebben een waarde van

“6 O

5 Obm/vierkant en een TCR van +50x10 / C.

Voorbeeld 3

De verbindingen AgxPd^__xRh02 met verschillende waarden van x, 20 zoals in onderstaande tabel is aangegeven, worden uit een mengsel van de metalen bereid door het mengsel gedurende 2 uur qp 650°C in lucht te verhitten. Het verkregen poeder wordt tezamsn met glaspoeder van de samenstelling uit voorbeeld 1 tot een pasta verwerkt met behulp van het eveneens in Voorbeeld 1 aangegeven bindmiddel. De pasta wordt uitge-25 streken op aluminiumoxideplaatjes en het geheel gedurende 15 minuten verhit op een teirperatuur van 800°C. In onderstaande Tabel I worden de resultaten weergegeven voor ehkele waarden van x.

TABEL I

30 | I

weerstands weerstandwaarde TRC__ materiaal in Ohrr/vierkant (10 b/C)

PdRhD2 15 +550 ^0,05^0,9553¾ 10 +2S0 «ϋο,ή,Λ 10 -50 ^0,15^,85^2 15 ‘45° 81 02 8 0 9 i FHN 10,080 5 « 9

Voorbeeld 4

Een poedervormige legering van de samanstelling in gew.% 70 en 30 Pd wardt gemalen met glaspoeder van de samenstelling van Voorbeeld 1. Aan porties van het mengsel warden verschillende hoeveel-5 heden van de verbinding AgQ .jPdg gEhC>2 toegevoegd en vervolgens op-nieuw gemalen.

Na de gebrulkelijke verwerking van de met deze materialen bereide pasta's met behulp van het in Voorbeeld 1 beschreven bind-middel en met aluminiumoxide als substraatmateriaal verkrijgt men 10 na een stookbehandeling gedurende 15 minuten op 750°C de volgende re-sultaten.

T&EEL II

15 -

weerstandsmateriaal weerstandswaarde TCR

in Ohm/vierkant (10“®/°C)

AgPd+glas+0% AgQ ^PdQ gRhC>2 1,2 +250 " " +5% ' " ' 1 +180 " " +10% " 0,9 +100 20 " " +20% M 0,8 +50 " " +30% " 0,9 -50 25 30 35 81 02 8 0 9

Claims

2. Weerstandspasta volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat korrels van de zilver-palladiumlegering bedekt zijn met een laag van 10 een metaaloxidische verbinding, welke PdO bevat en/of van een metaal-oxidische verbinding die in staat is met palladiumoxide te reageren.
3. Weerstandspasta volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de korrels van de Ag-Fd-legering bedekt zijn met een laag palladium-rhodiet PdRh02·
4. Weerstandspasta volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze de verbinding Ag Pd. Rh00 bevat.
5. Weerstand bestaande uit het op een substraat aangebrachte, door verhitting van het tijdelijke bindmiddel ontdane, van aansluit-draden voorziene weerstandsmateriaal volgens een van de vorige con-20 clusies. 25 30 35 81 02 8 0 9