DE1765090B2 - Verfahren zur Herstellung von Nickel Phosphor Schichtwiderstandsele menten - Google Patents

Description

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kömmlichen Schleifscheibe, eingeritzt wird. Daraus Man führt den Niederschlag mit dieser Lösung bei ergibt sich, daß die metallische, elektrisch leitende einem pH = 7 und einer Temperatur von 50° C durch. Schicht in eine Schraubenlinie mit mehreren Windun- Je nach der Niederschlagsdauer, welche zwischen einigen verformt wird, so daß der ohm'sche Widerstands- gen 10 Sekunden und etlichen 10 Minuten schwanken wert folglich eine Erhöhung erfährt, welche in der 5 kann, erhält man Widerstandselemente, welche, mit Größenordnung des Hundert- und Mehrfachen des auf ihre beiden Enden aufgesteckten Metallkappen ver-Anfangswertes des Vorwertwiderstands liegen kann sehen, einen Widerstandswert zwischen einigen Ohm und der Anzahl der in die Oberfläche des letzteren und Werten in der Größenordnung von Hunderten eingeritzten Windungen verhältnisgleich ist. oder Tausenden Ohm aufweisen.

Nach der Spiralisierung werden die Widerstands- io Die nach einer Wärmestabilisierung bei einer Temelemente mit einer oder mehreren Lack- oder organi- peratur von 280° C erhaltenen Temperaturkoeffizientsschen Emailschichten überzogen oder mit Kunstharz- werte sind im allgemeinen größer als +150 ppm/°C, hüllen umgeben, um sie von der unmittelbarer. Beruh- je nach dem ohmschen Widerstandswert des Widerrung mit benachbarten Gegenständen und vor der Standselements, wobei beispielsweise die Vorwert-Luftfeuchtigkeit zu schützen. 15 widerstände von 100 Ohm einen Temperaturkoeffi-Es ist auch schon ein Verfahren zur Herstellung von zienten zwischen +250 und +350 ppm/°C aufweisen. Nickel-Phosphor-Schichtwiderstandselementen durch Es wird nun ein gleicher Stab aus Steatit mit den chemischen Niederschlag bekannt, bei welchem eine gleichen Abmessungen mit einer Lösung behandelt, Lösung verwendet wird, die neben einem Nickelsalz welche die folgende Zusammensetzung besitzt:
und einem Salz der unterphosphorigen Säure auch ²⁰

Essigsäure-Salze enthält. Bei diesem Verfahren ist Nickelsulfat Ni SO₄ · 7 H₂O 25 g

auch eine Temperung bei Temperaturen über 250 C, Natriumhypophosphit Na H₂PO₂ · H₂O . 25 g

nämlich bei 300 C vorgesehen. Jedoch arbeitet dieses Natriumpyrophosphat Na₄P₂O₇ · 10 H₂O 50 g

bekannte Verfahren entweder in sauren oder alkali- Doppelnatriumsalz der Äthylen-

schen Bädern, was vom Srandpunkt der verwendeten 25 diamintetraessigsäure 30 g

Geräte der Arbeitsweise ungünstig ist. (Veröffent- Doppelnatriumphosphat

lichung »Micro-Circuitry by Chemical Deposition« Na₂H PO₄ · 12 H₂O 7 g

von Emma Lee Hebb, 22. Juni 1962, S. 10, 14, 21, destilliertes H₂O 1000cm³

24, 30, 37, 38 und Fig. 12 [S. 852 bis 862], Diamond _Na0H in genügender Menge, damit der pH-Wert

Ordnance Fuze Laboratories Ordnance Corps Depart- 30 gleich 7 ist
ment of the Army. Washington 25, D.C.).

Aufgabe der Windung ist es, nach der Methode der Die Temperatur wird konstant bei 50°C gehalten,

chemischen Metallisierung Nickel-Phosphor-Schicht- Werden nun die mit der zweiten Lösung erhaltenen

Widerstandselemente herzustellen, deren Temperatur- Vorwertwiderstandselemente 5 Stunden lang bei 280^c C

koeffizient gleich oder geringer ±150 ppm/ C ist und 35 stabilisiert, dann kann bemerkt werden, daß der Tem-

die geeignet sind, spezifische elektrische Leistungen peraturkoeffizient der Vorwertwiderstände, was den

auszuhalten, welche bedeutend größer als jene sind, absoluten Wert anbelangt, merklich geringer als jener

die für Nickel-Phosphor-Schichtwiderstandselemente der Vorwertwiderstände ist, die mit der herkömm-

norraalerweise kennzeichnend sind, welche bei Tem- liehen Lösung erhalten werden,

peraturen unterhalb 25O^ü C stabilisiert wurden. 40 So weist beispielsweise ein Vorwertwiderstandsele-

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem ment von 100 Ohm, welches mit der erfindungsgemä-

Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch er- ßen Lösung erhalten wird, einen Temperaturkoeffi-

reicht, daß die genannte Lösung Äthylendiamintetra- zienten von ungefähr ±50 ppm/ C auf.

essigsäure oder deren Salze und ferner Salze von Der Umstand, daß die Vorwertwiderstandselemente

Sauerstoffsäuren des Phosphors enthält und daß der 45 bzw. die Widerstandselemente bei Temperaturen über

Niederschlag der Metallschichten auf die Isolierträger 250⁰C stabilisiert werden können, obwohl die Tempe-

durch Niederschlagen der genannten Lösung mit raturkoeffizienten niedrig gehalten werden, ist des-

pH == 7 ±0,2 und bei einer Temperatur von 50 i 5" C wegen äußerst wichtig und nützlich, weil er es ermög-

erreicht wird. licht, Widerstandselemente mit Temperaturkoeffizien-

Zur besseren Erläuterung der Erfindung wird nach- 5o ten von nicht mehr als ti50 ppm/°C herzustellen,

folgend ein Vergleich zwischen einem Widerstandsele- welche spezifische elektrische Belastungen ertragen

ment, welches mit einer der herkömmlichen Lösungen können, die beachtlich höher als jene sind, welche für

erhalten wird, sowie einem Widerstandselement, wel- bei Temperaturen von 250⁰C oder niedrigeren Tem-

ches nach der Erfindung erhalten wird, angestellt. Es peraturen stabilisierten Widerstandselemente zulässig

wird ein Steatitstab mit einem Durchmesser von 2,5 mm 55 sind.

und einer Länge von 8 mm verwendet, und dieser Stab Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfah-

wird mit der genannten Nickel-Phosphor-Legierung rens besteht in der Möglichkeit, die gesamte Reihe der

überzogen, wobei im ersten Fall eine herkömmliche normalerweise verwendeten Widerstandswerte zu er-

Lösung verwendet wird, welche Ionen der unterphos- halten, deren Temperaturkoeffizienten nicht größer

phorigen Säure enthält und die folgende Zusammen- 60 als ±150 ppm/°C sind, wobei der Niederschlag der

Setzung besitzt: leitenden Schichten aus einer einzigen Lösung erfolgt,

welche auf der konstanten Temperatur von 50i-5"C und bei einem konstanten pH-Wert von 7 gehalten

Nickelsulfat Ni SO₄ · 7 H₂O 25 g/l wird.

Natriumhypophosphit Na H₄PO₂-H₂O 25 g/l 65 Aus obigen Ausführungen geht hervor, daß die

Bernsteinsäure lg/1 Technologie der Herstellung, die Geräte und die Kon-

Natriumsuccinat 25 g/l trollen sehr vereinfacht und wirtschaftlicher sind.

Claims (4)

1 2 Es ist femer bekannt, daß die Gegenstände, auf Patentansprüche· welchen die Metallschicht niedergeschlagen werden soll, mit empfindlichmachenden wäßrigen Lösungen

1. Verfahren zur Herstellung von Nickel-Phos- sowie mit anderen aktivierenden wäßrigen Lösungen phor-Schichtwiderstandselementen durch chemi- 5 vorbehandelt werden müssen Die erstgenannten Löschen Niederschlag einer leitenden Schicht auf sungen bestehen im wesentlichen aus waßngen Zinneinem Isolierträger aus einer Lösung, welche chloridlösungen, während die zweitgenannten Losun-Nickelsalze, Salze der unterphosphorigen Säure gen aus sehr verdünnten Palladiumcnloridlosungen und Salze der Essigsäure bzw. der Hydroxyessig- bzw. aus Lösungen anderer EdelmetaUcnJonde besäure enthält, wobei die Wärmestabilisierung des >° stehen.

Widerstandselements bei Temperaturen zwischen Die erhaltenen Metallschichten haften im allgemei-

250 und 350⁰C durchgeführt wird, dadurch nen gut an der Oberfläche der elektrisch isolierenden g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die genannte Lösung Träger und weisen je nach ihrer Stärke und ihrer Zu-Äthylendiamintetraessigsäure oder deren Salze und sammensetzung einen elektrischen Flachenwiderstand ferner Salze von Sauerstoffsäuren des Phosphors >5 auf, welcher zwischen einigen zehntel Ohm und einigen enthält und daß der Niederschlag der Metall- hunderttausend Ohm pro Quadrateinheit hegt, so daß schichten auf die Isolierträger durch Niederschla- sie unter diesem Gesichtspunkt zur Verwendung als gen der genannten Lösung mit pH = 7 ±0,2 und elektrische Widerstandselemente der normalerweise in bei einer Temperatur von 5O±.5°C erreicht wird. elektrischen Geräten angewandten Arten geeignet

2. Verfahren zur Herstellung von Schichtwider- ^ao erscheinen.

Standselementen nach Anspruch 1, dadurch ge- Die durch chemischen Niederschlag mit den obenkennzeichnet, daß die Lösung die folgende Zu- genannten Lösungen erhaltenen Metallschichten, in sammensetzung aufweist: 25 g/l Nickelsulfat welchen das Reduktionsmittel das lon der unterphos-(NiSO₄ · 7 H₂O), 25 g/l Natriumhypophosphit phorigen Säure ist, bestehen jedoch nicht ausschheß-(NaH₂PO₂ · H₂O), 50 g/1 Natriumpyrophosphat »5 lieh aus dem Metall oder den Metallen, wie Nickel, (Na₄P₂O₇ · 10 H₂O), 30 g/l Doppelnatriumsalz der Kobalt, Eisen, in reinem Zustand oder miteinander in Äthylendiamintetraessigsäure mit zugehörigem verschiedenen Verhältnissen gemischt, sondern sie Kristallisationswasser (Molekulargewicht 372,24), enthalten immer einen gewissen Anteil Phosphor, wel-7 g/l Doppelnatriumphosphat (Na₂HPO₄ · 12 H₂O) eher zwischen einigen Prozenten und zehn und mehr und eine derartige Menge NaOH, daß der pH- 3° Prozenten schwanken kann, so daß die genannten Wert der Lösung auf 7 gebracht wird. Schichten als eine Legierung oder eine feste Lösung,

3 Verfahren zur Herstellung von Schichtwider- bestehend aus einem oder mehreren Metallen, und aus slandselementen nach Anspruch 1, dadurch ge- Phosphor aufgefaßt werden können,
kennzeichnet, daß die Wärmestabilisierung min- Bei den nach diesen chemischen Reduktionsverfah-

destens 30 Minuten lang durchgeführt wird. 35 ren erhaltenen Metallschichten sind der elektrische

4. Festes oder veränderbares Schichtwiderstands- Widersland und der Temperaturkoeffizient aber sehr element, bestehend aus einer Nickel-Phosphor- unbeständig und mit der Zeit und bei den verschiede-Schicht, die durch chemischen Niederschlag aus nen Verwendungsbedingungen veränderlich, so daß sie einer Lösung nach den Ansprüchen 1 oder 2 auf nicht unmittelbar zur Herstellung von elektrischen einem elektrisch isolierenden Träger beliebiger 4° Widerständen verwendbar sind.
Form erhalten und nach Anspruch 3 stabilisiert ist. Durch zweckmäßige Wärmebehandlungen erscheint

es möglich, die Widerstandsbeständigkeit sowie die

Beständigkeit des Temperaturkoeffizienten dieser Widerstandselemente zu verbessern.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 45 Diese thermischen Stabilisierungs- bzw. Verbessevon Nickel-Phosphor-Schichtwiderstandselementen rungsverfahren sind wohlbekannt und werden nordurch chemischen Niederschlag einer leitenden Schicht malerweise auch bei jenen Metallschichtwiderstandsauf einem Isolierträger aus einer Lösung, welche elementen angewandt, die durch Verdampfen im Va-Nickelsalze, Salze der unterphosphorigen Säure und kuum erhalten werden, sowie bei den mit verschiedenen Salze der Essigsäure bzw. der Hydroxyessigsäure ent- 5<> Legierungsdrähten, wie Manganin, Konstantan, Nickelhält, wobei die Wärmestabilisierung des Widerstands- Chrom usw. bewickelten Widerständen,
elementes bei Temperaturen zwischen 250 und 350⁰C Die normalerweise angewandte Wärmebehandlung

durchgeführt wird. zum Stabilisieren der metallisierten Widerstandsele-

Es sind verschiedene chemische Verfahren bekannt, mcnte, welche durch chemische Reduktion erhalten welche es ohne Verwendung von elektrischem Strom 55 wurden, besteht darin, daß die Widerstandselemente ermöglichen, Metallschichten, die vorwiegend aus in einem Ofen während einer Zeit, die zwischen einige« Nickel, Kobalt, Eisen bestehen, auf isolierende Trä- Stunden und einigen zehn Stunden schwankt, auf gerflächen niederzuschlagen, die im allgemeinen aus Temperaturen zwischen 150 und 250⁰C erwärmt Platten oder Zylinderkörpern aus Glas, Porzellan, werden.

Steatit, Kunstharzen usw. bestehen. ⁶° Die Widerstandselemente, welche nach dem vorher

Die erwähnten Metallniederschläge werden dadurch beschriebenen chemischen Niederschlag erhalten wererhalten, daß die Isolierträger in wäßrige Lösungen den, werden in der Technik als »Vorwertwiderstandsgetaucht werden, welche vorwiegend Ionen der unter- elemente« bezeichnet und werden anschließend einer phosphorigen Säure oder Salze dieser Säure zusammen sogenannten »Spiralisierungsbearbeitung« unterwormit Salzen der obenerwähnten Metalle enthalten. 65 fen, welche darin besteht, daß die leitende Schicht auf Diesen Lösungen werden auch andere Stoffe züge- der Oberfläche des Vorwertwiderstandselements entsetzt, um ihre Beständigkeit zu verbessern und den lang einer Spirale entfernt wird, welche mit Hilfe Metallniederschlag regelmäßiger zu gestalten. geeigneter Mittel, beispielsweise mittels einer her-