NL8801720A - Elektrische laagweerstand en werkwijze voor de vervaardiging daarvan. - Google Patents

Description

Χί Ν.0. 35259 1 #

Elektrische laagweerstand en werkwijze voor de vervaardiging daarvan»

De uitvinding heeft betrekking op een elektrische laagweerstand, waarbij een substraat een met scheidingsuitsparingen voorziene metaal-film draagt, die een weerstandsbaan met aansluitgebieden aan zijn einden vormt, en heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor de ver-5 vaardiging daarvan.

Onder de aanduiding Pt-100 of Pt-1000 zijn platinalaagweerstanden bekend, die in het bijzonder als temperatuurvoelers met hoge nauwkeurigheid worden toegepast. Voor de vervaardiging daarvan wordt op een gemeenschappelijk keramiek-substraat een dunne platinafilm door katho-10 deverstuiving aangebracht. Hierna wordt voor de vorming van meandervormige weerstandsbanen overbodig materiaal van de platinafilm weggeëtst of met behulp van een laserstraal weggebrand. Door het in stukken snijden van het gemeenschappelijke substraat verkrijgt men afzonderlijke laagweerstanden. Door middel van thermocompressielassen worden op de 15 aansluitgebieden draden bevestigd. Op basis van metingen tussen de aansl ui tdraden kunnen de afzonderlijke weerstanden of volgens nauwkeurig-heidsklassen gesorteerd of nagejusteerd worden, bijvoorbeeld door trimmen met behulp van een laserstraal.

Bij deze laagweerstanden bestaat het gevaar dat de met de metaal-20 film verbonden aansluitdraden loslaten of afscheuren. Om deze reden is het nodig om als substraat een zeer zuiver keramieksubstraat met bijzonder glad oppervlak, namelijk een duur zogenaamd dunne-filmsubstraat, toe te passen zodat de hechting tussen metaal film en substraatoppervlak een bepaalde minimale waarde heeft. Bovendien probeert men de aansluit-25 draden aanvullend mechanisch te zekeren doordat over de draadaansluitplaats een bekleding of overtrek van gesmolten glasfrit wordt aangebracht. Dit laatste heeft tot gevolg dat de afzonderlijke laagweerstanden reeds bij de fabrikant met aansluitdraden moeten worden voorzien en in deze toestand moeten worden verzonden.

30 Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag een elektrische laagweerstand van de in de aanhef beschreven soort te verschaffen, waarbij het gevaar van een mechanische beschadiging van de aansluitingen wezenlijk geringer is.

Aan deze opgave wordt volgens de uitvinding hierdoor voldaan dat 35 elk aansluitgebied met tenminste een aansluituitsparing is voorzien en een geleidend aansluitelement de metaal film contacteert en door de aansl ui tui tsparing met het substraat is verbonden.

Bij deze opbouw hecht het aansluitelement niet via de metaalfilm .8801720 * V 2 aan het substraat. Veeleer hecht het aansluitelement rechtstreeks aan het substraatoppervlak daar het element door de aansluituitsparing heen aangrijpt. Dit leidt tot een zeer hoge mechanische bestendigheid. Aan-sluitdraden kunnen op gebruikelijke manier met deze aansluitelementen 5 worden verbonden, bijvoorbeeld door solderen. Dit behoeft niet bij de fabrikant te geschieden maar kan ook bij de gebruiker plaatsvinden. Hierdoor ontstaan er vereenvoudigingen bij de fabricage en bij het transport.

Het is voordelig wanneer elk aansluitgebied met een groot aantal 10 van kleine aansluituitsparingen is voorzien. Hierdoor wordt een goede mechanische bevestiging met een veilige contacten'ng van de metaal film gewaarborgd.

In het bijzonder is het aansluitelement door een ingebrande dikke-laagpasta gevormd. Deze dikke-laagpasta's zijn uit de dikke-laagtech-15 niek bekend en bestaan uit een metaal poeder, dat met een glasfritpoeder en een drager is gemengd die uit oliën en oplosmiddelen kan bestaan.

Een dergelijke dikke-filmpasta levert als gevolg van zijn consistentie een zeer goede contactering van de metaal film en van het substraatoppervlak.

20 Bij een verdere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding is het substraat een keramisch dikke-laagsubstraat. In de dikke-laagtechniek kunnen goedkopere keramieksubstraten met dikkere verontreinigingen en een ruwer oppervlak worden toegepast. Er ontstaat wel een geringere hechting van de metaal film in vergelijking met een dunne-filmsubstraat. Dit 25 is echter toelaatbaar daar de metaalfilm niet door de aansluitdraden wordt belast. Omgekeerd ontstaat in samenhang met de dikke-laagpasta een bijzonder goede hechting.

In dit verband is het voordelig dat de aanslui tuitsparingen door bij het aanbrengen van de metaalfilm op het dikke-laagsubstraat over-30 blijvende kleine gaten worden gevormd. Want dan zijn deze kleine gaten, zogenaamde "pinholes", vaak toereikend om het aansluitelement op veilige manier aan het substraatoppervlak te bevestigen.

Het is bijzonder aan te bevelen dat de metaalfilm met een beschermlaag is overtrokken die door het aansluitelement wordt doorlopen. 35 Deze beschermt de metaalfilm tegen mechanische beschadiging en loslaten van het substraat en werkt de vrije toegankelijkheid van de aansluitelementen niet tegen. De beschermingslaag kan uit glas, een polymeer of een ander geschikt materiaal bestaan.

Een werkwijze voor de vervaardiging van een dergelijke laagweer-40 stand, waarbij een metaalfilm op een substraat, in het bijzonder door . 880 172 o * 3 * kathodeverstuiving, wordt aangebracht en vervolgens door materiaal verwijdering scheldingsuitsparingen worden teweeggebracht, Is hierdoor gekenmerkt dat 1n de aansluitgebieden aansluituitsparingen worden teweeggebracht en dat een pastavormige aansluitmassa in de aansluitgebieden 5 zowel op de metaalf1lm alsook door de uitsparingen op het substraat wordt aangebracht en dan tot een aansluitelement wordt verstevigd.

Voor het teweegbrengen van de aansluituitsparingen kunnen dezelfde middelen worden toegepast zoals deze voor de scheidingsuitsparingen reeds zijn benut. In het bijzonder kunnen de aansluituitsparingen ge-10 Hjktijdig met de scheidingsuitsparingen worden teweeggebracht. De pastavormige aanslu1tmassa stelt de contactenng van de gewenste vlakken veilig.

Bij voorkeur bevat de aansluitmassa behalve een metaalpoeder een glasfrit en wordt hij door inbranden verstevigd. Dergelijke werkwijzen 15 zijn uit de dlkke-laagtechniek bekend.

Verder kan de aansluitmassa in zeefdrukwerkwijze worden aangebracht. Dit is een rationele werkwijze, in het bijzonder wanneer de afzonderlijke weerstandsbanen zich nog op een gemeenschappelijk substraat bevinden.

20 Wanneer de weerstandswaarde door extra materiaal verwijdering wordt gejusteerd, moet de justering pas na het aanbrengen en verstevigen van de aansluitmassa plaatsvinden. De door de aansluitmassa mogelijke weerstandsveranderingen kunnen dan bij de justering mede in aanmerking worden genomen.

25 Het is ook voordelig dat na het verstevigen van de aansluitmassa resp. het justeren buiten de aansluitmassa een glasfrit wordt aangebracht en dan voor de vorming van een glasbekleding wordt gesmolten.

De uitvinding zal aan de hand van voorkeursuitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin: 30 Fig. 1 een bovenaanzicht toont van een laagweerstand volgens de uitvinding voor het aanbrengen van de aansluitelementen;

Fig. 2 een schematische dwarsdoorsnede toont volgens de in fig. 1 aangegeven lijn A-A van de gerede laagweerstand;

Fig. 3 een schematische dwarsdoorsnede toont volgens de in fig. 1 35 aangegeven lijn B-B van de gerede laagweerstand; en

Fig. 4 een bovenaanzicht toont van een gewijzigd gedeelte van de laagweerstand van fig. 1.

De fig. 1 tot 3 tonen een elektrische laagweerstand. Deze heeft een substraat 2 van keramiek. Dat is hier als dikke-laagsubstraat met 40 96% AI2O3, restant verontreinigingen zoals Si02, MgO en dergelij- .8801720 V 4 ke, uitgevoerd.

Op dit substraat is een dunne metaalfilm 3, hier een platinafilm, aangebracht. Het opbrengen gebeurt door kathodeverstuiving. Echter ook elke andere voor dunne-films bekende manier van opbrengen komt in aan-5 merking.

Vervolgens wordt op de metaalfilm 3 bij talrijke lijnvormige scheidingsuitsparingen 4 materiaal weggenomen. Deze scheidingsuitspa-ringen zijn hier als enkelvoudige strepen aangegeven. Op deze manier ontstaat een meandervormige weerstandsbaan 5. Aan de uiteinden daarvan 10 bevinden zich twee aansluitgebieden 6 en 7. In deze gebieden is door materiaal verwijdering telkens een aansluituitsparing 8 resp. 9 teweeggebracht. Het materiaal van de scheidingsuitsparingen 4 en van de aan-sluituitsparingen 8 en 9 wordt door wegbranden met behulp van een laserstraal in een werkgang weggenomen. Het materiaal kan echter ook door 15 etsen of op andere manier worden verwijderd.

Aansluitelementen 10 en 11 bedekken de aansluitgebieden 6 en 7.

Zij contacteren in een randgebied 12 de metaalfilm 3 en grijpen door de aansluituitsparingen 8 en 9 heen waar zij het oppervlak 13 van het substraat 2 aanraken. Deze aansluitelementen worden in de vorm van een 20 dikke-filmpasta door een zeefdrukwerkwijze of op andere manier aangebracht en vervolgens ingebrand. Deze dikke-filmpasta bestaat uit een metaal poeder, in het bijzonder een zilverpalladium- of goudpalladium-menging, een glasfritpoeder en een drager, die bijvoorbeeld uit ethyl-cellulose bestaat dat in roetoliederivaten en ftalaatesters is opge-25 lost. Er kunnen ook kleinere hoeveelheden van ricinusoliederivaten en een fosfolipide aanwezig zijn. Dergelijke pasta's worden door de firma Dupont onder het typenummer 9308 en 9572 verhandeld.

De dikke-filmpasta wordt vervolgens in een doorloopoven ingebrand. De temperaturen liggen bijvoorbeeld tussen 750eC en 950°C.

30 Vervolgens wordt de laagweerstand gejusteerd. Dit gebeurt hierdoor dat de weerstand via de aansluitelementen 8 en 9 met een meetapparaat wordt verbonden. Vervolgens worden twee grove-justeer scheidingslijnen 14 en 15 alsmede een fijne-justeer scheidingslijn 16 met de overeenkomstige lengte getrokken waarbij de nauwkeurige weerstandswaarde is be-35 reikt. Door scheiding van een spoor met behulp van de scheidingslijn 14 ontstaat bijvoorbeeld een weerstandstoename van 50 Ohm en door scheiden van een spoor met behulp van de scheidingslijn 15 ontstaat een weer-standstoename van bijvoorbeeld 2 Ohm. Door de scheidingslijn 16 kan een lineaire weerstandsverandering worden verkregen.

40 Vervolgens wordt een beschermingslaag 17 over het totale opper- .8801720 c, vlak, echter onder uitsparing van de aansluitelementen 10 en 11 gelegd.

Dit gebeurt door aanbrengen van een glasfrit die vervolgens wordt gesmolten. Op de vrijblijvende oppervlakken van de aanslultelementen kunnen dan door de fabrikant of later bij de gebruiker de aanslultdraden 5 worden gesoldeerd. Het aanbrengen van de draden kan ook door een las-werkwijze plaatsvinden.

Flg. 4 toont als variant een gewijzigde laagweerstand 101, waarvan het aansluitgebied 106 niet met een enkele uitsparing 8 maar met een groot aantal van kleinere gaten 108 is voorzien. Deze "pinholes" ont-10 staan in vele gevallen alleen hierdoor wanneer de metaalfilm op het ruwe oppervlak van het dlkke-laagsubstraat wordt aangebracht.

Er wordt nog opgemerkt dat bij de fabricage een grote gemeenschappelijke substraatplaat kan worden toegepast, waarop een groot aantal van weerstandsbanen met bijbehorende aanslultelementen gelijktijdig 15 wordt teweeggebracht. Pas na afwerking worden de afzonderlijke laag-weerstanden door het in stukken snijden van het gemeenschappelijke substraat van elkaar gescheiden.

. 880 1 72 0

Claims (12)

1. Elektrische laagweerstand, waarbij een substraat een met schei-dingsuitsparingen voorziene metaalfilm draagt, die een weerstandsbaan met aansluitgebieden aan zijn einden vormt, met het kenmerk, dat elk 5 aansluitgebied (6, 8; 106) met tenminste een aanslui tuitsparing (8, 9; 108) is voorzien en een geleidend aansluitelement (10, 11) de metaalfilm (3) contacteert en door de aanslui tuitsparing met het substraat (2) is verbonden.

2. Elektrische laagweerstand volgens conclusie 1, met het kenmerk. 10 dat elk aansluitgebied (106) met een groot aantal van kleine aansluit- uitsparingen (108) is voorzien.

3. Elektrische laagweerstand volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het aansluitelement (10, 11) door een ingebrande dikke-laagpasta is gevormd.

4. Elektrische laagweerstand volgens een der conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat het substraat (2) een keramisch dikke-laagsub-straat is.

5. Elektrische laagweerstand volgens conclusie 2 en 4, met het kenmerk, dat de aansluituitsparingen (108) door bij het aanbrengen van 20 de metaalfilm op het dikke-laagsubstraat overblijvende kleine gaten worden gevormd.

6. Elektrische laagweerstand volgens een der conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat de metaalfilm (3) met een beschermingslaag (17) is bekleed die door het aanslui telement (10, 11) wordt doorlopen.

7. Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrische laagweer stand volgens een der conclusies 1 tot 6, waarbij een metaalfilm op een substraat, in het bijzonder door kathodeverstuiving, wordt aangebracht en vervolgens door materiaal verwijdering scheidingsuitsparingen worden teweeggebracht, met het kenmerk, dat in de aansluitgebieden aansluit- 30 uitsparingen worden voorzien en dat een pastavormige aansluitmassa in de aansluitgebieden zowel op de metaalfilm alsook door de uitsparingen op het substraat wordt aangebracht en dan tot een aansluitelement wordt verstevi gd.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de aan- 35 sluituitsparingen in een werkgang met de scheidingsuitsparingen worden teweeggebracht.

9. Werkwijze volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat de aansluitmassa behalve een metaal poeder een glasfrit bevat en door inbranden wordt verstevigd.

10. Werkwijze volgens een der conclusies 7 tot 9, met het kenmerk, .8801720 5 dat de aanslultmassa 1n zeefdrukwerkwijze wordt aangebracht. 4

11. Werkwijze volgens een der conclusies 7 tot 10, waarbij de weerstandswaarde door aanvullende materiaal verwijdering wordt gejusteerd, met het kenmerk, dat de justering na het opbrengen en verstevi- 5 gen van de aanslultmassa plaatsvindt.

12. Werkwijze volgens een der conclusies 7 tot 11, met het kenmerk, dat na het verstevigen van de aansluitmassa resp. het justeren buiten de aanslultmassa een glasfrlt wordt aangebracht en dan voor de vorming van een glasbekleding wordt gesmolten. +++++++ .8801720