DE1270661B

DE1270661B - Verfahren zur Herstellung von Schichtwiderstaenden

Info

Publication number: DE1270661B
Application number: DE19631270661
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Oskar Eckert; Dipl-Phys Klaus Staerk
Original assignee: Steatit Magnesia AG
Current assignee: Steatit Magnesia AG
Priority date: 1963-02-22
Filing date: 1963-02-22
Publication date: 1968-06-20

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. α.:

i Ή Ol c

Deutsche Kl.: 21c-54/05

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag: 22. Februar 1963

Auslegetag:

u η i 19S8

Die elektrodenlose Metallisierung durch Reduktion von Metallsalzen mittels Hypophosphit rindet bekanntlich eine vielseitige und umfassende Anwendung in der Technik. Neben der Herstellung von korrosionsbeständigen Überzügen für metallische Körper werden auch elektrische Isolierteile nach diesem Verfahren mit deckenden Schichten versehen. Diese Schichten können zur Herstellung leitender Belegungen dienen (z. B. für die Elektroden von Kondensatoren) oder zur sperrfreien Kontaktierung ίο von Halbleiterelementen. Das Verfahren wird ferner zur Herstellung von gedruckten Schaltungen oder leitenden Kontaktflächen verwendet.

So häufig auch solche Anwendungen der genannten Metallisierung im Schrifttum empfohlen oder in der Praxis ausgeführt worden sind, so fehlt doch bisher die Anwendung dieses Verfahrens auf die Herstellung elektrischer Widerstände.

Aufgabe der Erfindung ist es, Widerstandsschichten von der für elektrische Widerstände unerläßliehen Gleichmäßigkeit und Beständigkeit herzustellen, die einen sehr kleinen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes, definiert durch

Verfahren zur Herstellung von
Schichtwiderständen

TKi? =

1 AR

R ΔΤ

([l/Grad]),

aufweisen. Er wird durch erfindungsgemäße Maßnahmen auf einen Wert zwischen +150 · 10-⁶/Grad und -150 · 10-6/Grad gebracht.

Im Gegensatz zu den bisher verwendeten, ver- 3<> gleichsweise schwierigen Verfahren zur Herstellung von Schichtwiderständen mit niedrigem Temperaturkoeffizienten, wie dem Hochvakuum-Aufdampfverfahren, der Kathodenzerstäubung und der thermischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen im Vakuum bei erhöhten Temperaturen, ist das neue Verfahren zur Herstellung solcher Schichtwiderstände mit niedrigem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands wesentlich einfacher.

Die an sich bekannten Verfahren der elektrodenlosen Metallisierung mittels Reduktion von Metallsalzen durch Hypophosphit zielen darauf ab, pH-Wert und Temperatur des Bades so zu bemessen, daß in möglichst kurzer Zeit möglichst dicke Schichten entstehen; Schichten aus Bädern, wie sie üblicherweise verwendet werden, haben Temperaturkoeffizienten des Widerstands, die Werte von +400 · 10~^e/ Grad übersteigen. Das erfindungsgemäße Ziel ist nur dann zu erreichen, wenn pH-Wert und/oder Temperatur der Bäder unter die üblichen Werte abgesenkt werden. Es ist ferner möglich, durch die Wahl einer Badtemperatur im Bereich zwischen 50 und 98° C Anmelder:

Steatit-Magnesia Aktiengesellschaft,

Lauf/Pegnitz, Saarstr. 9

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Oskar Eckert,

Dipl.-Phys. Klaus Stärk, Lauf/Pegnitz

und/oder eines pH-Wertes unterhalb von 4,5 die Temperaturkoeffizienten des Widerstands auf gewünschte kleine Werte einzustellen.

Somit ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht in Abwandlung des an sich bekannten Verfahrens zur elektrodenlosen Abscheidung von Metallen auf entsprechend aktivierten Tragkörpern durch Reduktion von Metallsalzen mittels Hypophosphit aus einem Bad abgeschieden wird, welches wäßrige Lösungen von Nickelsalzen und Hypophosphit sowie organische Stabilisatoren wie Glycolsäure oder Natriumzitrat enthält, und daß der TK des Widerstands durch die Wahl eines bestimmten pH-Wertes des Bades unterhalb von 4,5 und einer Badtemperatur im Bereich von 50 bis 98° C eingestellt wird.

Denn überraschenderweise hat sich gezeigt, daß der TK des elektrischen Widerstandes der mittels der elektrodenlosen Metallierung hergestellten Widerstandsschichten von der Temperatur und dem pH-Wert des verwendeten Bades abhängt: Der TK des Widerstands sinkt einerseits, wie aus der Figur zu entnehmen ist, bei konstantem pH-Wert eines Bades, beispielsweise für pH = 4,0, mit fallender Temperatur des Bades von +120 · 10-⁶/Grad bei 98° C auf + 60 · 10~⁶/Grad bei 50° C. Andererseits erniedrigt sich der TK bei konstanter Badtemperatur, beispielsweise für T = 90° C, mit fallendem pH-Wert von + 110-10-e/Grad bei pH = 4,0 auf +20-10-«/ Grad bei pH = 3,0.

Hält man sowohl Badtemperatur als auch pH-Wert des Bades konstant, so hängt der elektrische Widerstand der Schichten außer von der Größe des Schichtträgers nur noch von der Metallisierungszeit ab. Erwartungsgemäß sinkt der Widerstand mit steigender Metallisierungszeit; die Größe des TK des Widerstands wird jedoch dadurch nicht beeinflußt.

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Durch Einschleifen einer Wendel in die Widerstandsschichten können beliebige Widerstandswerte eingestellt werden.-

Die Langzeitstabilität der abgeschiedenen Schichtwiderstände wird durch eine Temperung bei maximal 250° C, vorzugsweise im Bereich von 180 und 220° C, erreicht.

Das Verfahren der elektrodenlosen Metallisierung durch Reduktion von Metallsalzen mittels Hypophosphit bei niedrigen pH-Werten des verwendeten Bades ermöglicht also auf einfache Weise die Herstellung von Schichtwiderständen mit gewünschten Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes und beliebigen Widerstandswerten.

Ausführ u η gsb ei spiele

Keramische Träger geeigneter Zusammensetzung (z. B. aus Sondersteatit DIN 40685, Typ 221) und geeigneter Form (z. B. Stäbe von 7 mm Durchmesser und 45 mm Länge), die mit den nötigen elektrischen Anschlüssen versehen sind, werden gründlich gesäubert und anschließend je 2 Minuten in wäßrigen Lösungen von SnCl₂ (0,1 g/100 ml) und von PdCl₂ (0,1 g/100 ml) vorbehandelt. Die so präparierten Träger werden nochmals in destilliertem Wasser gewaschen und dann zur Metallisierung in das Hauptbad gegeben. Dieses Bad hat beispielsweise folgende Zusammensetzung:

30 g/l NiCl₂-H₂O,

10 g/l NaH₂PO₂-H₂O,

25 g/l 70%ige technische Glykolsäure.

Die Temperatur des Bades soll auf ± 1° C konstant gehalten werden.

Der pH-Wert des Bades wird mit Lauge (z. B. mit NaOH) auf einen der folgenden Werte eingestellt:

1. Widerstände mit einem TKi? von -20 · 10"β/ Grad erhält man bei einem pH-Wert des Bades von 2,5 und Badtemperaturen zwischen 90 und 98° C.

2. Ein pH-Wert von 3,0 und Badtemperaturen zwischen 65 und 98° C ergeben Widerstände mit einem TKR zwischen —10 · 10-⁶/Grad und +30 · 10-6/Grad.

3. Ein pH-Wert von 3,5 führt zu Widerständen mit Temperaturkoeffizienten des Widerstands von + 30 · 10-⁶/Grad bei einer Badtemperatur von 55° C und bei einer Badtemperatur von 98° C zu solchen mit Temperaturkoeffizienten von +70 · 10-6/Grad.

4. Eine Erhöhung des pH-Wertes schließlich auf 4,0 ergibt Widerstandstemperaturkoeffizienten zwischen +60 · 10-⁶/Grad bei 50° C Badtemperatur und +120 · 10-6/Grad bei einer Badtemperatur von 98° C.

Durch 10- bzw. 30- bzw. 60minutiges Metallisieren der Tragkörper mit den oben angegebenen Abmessungen bei pH = 2,5 und 94° C Badtemperatur erhält man beispielsweise Widerstände von 70 bzw. bzw. 8 Ω mit Temperaturkoeffizienten des Widerstands von —20 · 10-6/Grad. Bei einem pH-Wert von 3,5 und 93° C Badtemperatur werden nach 5- bzw. 10- bzw. 30minutigem Metallisieren Widerstände mit 13 bzw. 6 bzw. 3 Ω und einheitlichem TKJ^vpn +30 i,10T<VGrad erzielt.

J)ie adf eiiae der geschilderten Weisen hergestellten Widerstände werden nochmals gründlich in Wasser gewaschen und getrocknet. Zur Erzielung der Langzeitstabilität der Widerstände hinsichtlich der Widerstandswerte und der Temperaturkoeffizienten tempert man die Schichtwiderstände bei maximal 250° C, vorzugsweise bei 200° C. Durch Einschleifen einer Wendel in die Schichtwiderstände erhält man beliebige Widerstandswerte.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Schichtwiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht in Abwandlung des an sich bekannten Verfahrens zur elektrodenlosen Abscheidung von Metallen auf entsprechend aktivierten Trägerkörpern durch Reduktion von Metallsalzen mittels Hypophosphit aus einem Bad abgeschieden wird, welches wäßrige Lösungen von Nickelsalzen und Hypophosphit sowie organische Stabilisatoren wie Glykolsäure oder Natriumzitrat enthält, und daß der TK des Widerstands durch die Wahl eines bestimmten pH-Wertes des Bades unterhalb von 4,5 und einer Badtemperatur im Bereich von 50 bis 98° C eingestellt wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Schichtwiderständen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus einem wäßrigen Bad abgeschieden werden, das 30 g/l Nickelchlorid, 10 g/l Natriumhypophosphit und 25 g/l 7O°/oige technische Glykolsäure enthält und zur Erzielung von niedrigen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands im Bereich zwischen- + 150 · 10-e/Grad und -20·· 10-6/Grad mit Natronlauge auf entsprechende Weise des pH im Bereich zwischen 4,5 und 2,5 eingestellt ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Stabilität der Widerstandsschichten hinsichtlich der Widerstandswerte und der Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands durch eine Temperung der Schichten bei höchstens 250° C, vorzugsweise im Bereich zwischen 180 und 220° C, siehergestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen