DE878395C - Process for the production of electrical resistors - Google Patents
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Description
Verfahren zur Herstellung elektrischer Widerstände Elektrische Widerstände, deren aktives Widerstandselement nicht aus Widerstandsdraht oder -band besteht, sind grundsätzlich als Schicht- oder Massewiderstände aufgebaut. Im ersten Falle ist auf einem isolierenden Tragkörper eine leitende Schicht aufgebracht, im zweiten Falle ist das Widerstandselement über den ganzen Querschnitt leitend. Der leitende Bestandteil des Widerstandsstoffes kann hierbei ein Leiter oder Halbleiter sein, der beispielsweise in einem Niederschlagsverfahren zu einer dünnen Schicht ausgebildet ist oder der in feiner Verteilung mit einem Bindemittel zusammen eine leitende Masse bildet oder der auch durch thermische Behandlung aus feinen Teilen zusammengesintert sein kann. Unter anderem sind auch Metallverbindungen, soweit sie sich hinsichtlich ihres spezifischen Widerstandswertes für die Herstellung von elektrischen Widerständen eignen, verwendet worden.Process for the production of electrical resistors Electrical resistors, whose active resistance element does not consist of resistance wire or tape, are basically built up as sheet or ground resistors. In the first case a conductive layer is applied to an insulating support body, in the second In the case, the resistance element is conductive over the entire cross-section. The chief Part of the resistance material can be a conductor or semiconductor, which is formed into a thin layer, for example, in a deposition process or which is finely divided with a binding agent together to form a conductive mass forms or which is also sintered together from fine parts by thermal treatment can be. Among other things, there are also metal compounds, as far as they are concerned their specific resistance value for the manufacture of electrical resistors suitable, has been used.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für elektrische Widerstände, bei denen das aktive Widerstandselement ebenfalls eine Metallverbindung ist. Von den unzähligen in Betracht kommenden Metallverbindungen sind erfindungsgemäß jene ausgewählt, die unzersetzt schmelzbar sind und die dann im Schmelzfluß zu dem gewünschten Widerstandskörper geformt oder auf einem isolierenden Träger aufgebracht werden. Sofern die als Ausgangsstoff benutzte Metallverbindung für den gewünschten Widerstandszweck ungeeignet ist, kann man sie durch eine entsprechende Behandlung mit chemischen Mitteln ganz oder teilweise in die eigentliche gewünschte leitende Metallverbindung umwandeln.The invention relates to a manufacturing method for electrical Resistors in which the active resistance element also has a metal connection is. Of the innumerable metal compounds that can be considered, those are according to the invention those selected which are fusible without decomposition and which are then in the melt flow to the desired resistor body shaped or applied to an insulating carrier will. If the metal compound used as the starting material for the desired If the resistance purpose is unsuitable, it can be remedied by appropriate treatment with chemical Funds in whole or in part in the actual desired convert conductive metal connection.
Dies bedeutet, daß man also, wenn die eigentliche gewünschte Metallverbindungnichtunzersetzt schmelzbar ist, dann eine solche andersartige Verbindung, die sich in Schmelzfluß verarbeiten läßt, wählt und sie nach der Ausbildung des Widerstandes durch Einwirkung chemischer Mittel in die gewünschte Verbindung überführt. Das gekennzeichnete Herstellungsverfahren hat den Vorteil, daß in allereinfachster Weise gerade für elektrische Widerstände brauchbare Formen herstellbar sind: Die mit dem Schmelzfluß überzogenen Tragkörper sind mit den aufgebrachten Schichten starkhaftend verbunden; außerdem lassen sich die Schichten homogen in gewünschter Stärke auftragen. Vor allem dann, wenn man von im Schmelzflut verarbeitbaren Metallverbindungen ausgeht, die als Glasuren oder Emaille bezeichnet werden, wobei es sich im wesentlichen um borsaure oder kieselsaure Metallverbindungen handelt, lassen sich Widerstände herstellen, die gerade in Rücksicht auf den beabsichtigten Verwendungszweck von Natur aus hervorragende mechanische Eigenschaften besitzen. Sie haften sehr fest auf der Unterlage, haben eine für Widerstandszwecke sehr geeignete Oberflächenstruktur, sind gegen Atmosphärilien oder sonstige Einflüsse, auch gegen mechanische Verletzungen, sehr sicher, stimmen bei geeigneter Auswahl in ihren Wärmeausdehnungskoeffizienten mit der Unterlage gut überein, so daß auch die bei anderen Widerständen notwendigen Schutzmaßnahmen in Fortfall kommen können.This means that if the actual desired metal compound is not undecomposed Is fusible, then such a different type of connection, which is in melt flow lets process, chooses and they after the formation of the resistance through action chemical means converted into the desired compound. The marked manufacturing process has the advantage that it is very simple, especially for electrical resistors Usable forms can be produced: The support bodies coated with the melt flow are firmly bonded to the applied layers; also can Apply the layers homogeneously in the desired thickness. Especially if you can proceeds from metal compounds that can be processed in the melt flood, which are used as glazes or Enamel are designated, whereby it is essentially boric acid or silicic acid Metal connections are involved, resistors can be produced, which are just in consideration Mechanically excellent in nature for the intended use Possess properties. They adhere very firmly to the surface and have one for resistance purposes very suitable surface structure, are against atmospheric or other influences, also against mechanical injuries, very safe, correct with a suitable selection in their coefficient of thermal expansion with the base well match, so that too the protective measures required for other resistances can be omitted.
Als Beispiel für unzersetzt schmelzbare Metallverbindungen, die für elektrische Widerstände entsprechend der Regel der vorliegenden Erflndung benutzt werden können, sei zunächst auf die Chloride des Bleies, Eisens, Kupfers und die Fluoride, Chloride und Phosphate des Silbers hingewiesen. Von den Metallglasuren haben sich nach den bisherigen Untersuchungen die Bleiverbindungen als äußerst zweckmäßig erwiesen, die jedoch, da sie bekanntlich einen Isolator darstellen, einer umwandelnden Nachbehandlung unterzogen werden müssen. Die aber in einfachster Weise durchführbare Nachbehandlung gestattet gleichzeitig eine Steuerung des gewünschten Widerstandswertes, wie noch näher erläutert wird.As an example of non-decomposed fusible metal compounds that are used for electrical resistors are used in accordance with the rule of the present invention be first to the chlorides of lead, iron, and copper Fluorides, chlorides and phosphates of silver are pointed out. From the metal glazes According to previous investigations, lead compounds have proven to be extremely useful but, since they are known to be an insulator, they are transforming Must be subjected to post-treatment. But the one that can be carried out in the simplest possible way Post-treatment allows the desired resistance value to be controlled at the same time, as will be explained in more detail.
Als Umwandlungsmittel können gasförmige oder flüssige Stoffe benutzt werden. Zunächst besteht eine Möglichkeit, die beschriebene Metallglasur leitend zu gestalten, darin, daß man sie, vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen, der Einwirkung eines reduzierenden Mittels, beispielsweise reinen Wasserstoffes, unterwirft. In der Glasur entstehen dabei in molekularer Verteilung Metallteilchen, die, wenn eine genügende Häufung entstanden ist, eine Leitfähigkeit der Glasur bedingen.Gaseous or liquid substances can be used as conversion agents will. First of all, there is a possibility of conducting the metal glaze described to shape, in that they, preferably at elevated temperatures, the action a reducing agent such as pure hydrogen. In of the glaze result in a molecular distribution of metal particles, which, if a sufficient accumulation has arisen, necessitate the conductivity of the glaze.
An Stelle der reduzierenden Mittel, die zu reinen Metallen als wirksamem Widerstandselement führen, kann man auch andere Stoffe, im wesentlichen Verbindungen, benutzen, die die zunächst bestehende Metallverbindung in eine andere Metallverbindung umwandeln. Zum Beispiel kann man-Schwefelverbindungen benutzen, wobei dann die in der Glasur enthaltenen borsauren Metallverbindungen in Metallsulfide übergeführt werden. Die Schwefelverbindungen oder auch andere Verbindungen können wiederum in flüssiger oder gasförmiger Form Anwendung finden, beispielsweise kann man als Schwefelverbindung Schwefelwasserstoff oder auch Sulfidlösungen, wie Kalium-, Natrium- oder Ammoniumsulfid benutzen.In place of the reducing agents that lead to pure metals being effective Lead resistance element, you can also use other substances, essentially compounds, use that convert the initially existing metal compound into another metal compound convert. For example, one can use sulfur compounds, in which case the in The boric acid metal compounds contained in the glaze are converted into metal sulfides will. The sulfur compounds or other compounds can turn in find liquid or gaseous form application, for example, can be used as a sulfur compound Hydrogen sulfide or sulfide solutions such as potassium, sodium or ammonium sulfide use.
Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, von solchen Metallglasuren auszugehen, die einen verhältnismäßig hohen Anteil von Metall enthalten, weil in diesem Falle selbst bei nur oberflächlicher Umwandlung eine leitende Schicht entsteht im Gegensatz zu gering metallhaltigen Glasuren; bei denen unter Umständen selbst bei völliger Umwandlung infolge zu großer Verteilung der leitenden Teilchen eine Leitfähigkeit nicht erzielt wird. Ganz hervorragende Ergebnisse ließen sich beispielsweise mit einer borsauren Bleiglasur (go % Bleioxyd, zo °/o Borsäure, Schmelzpunkt 3q.0° C) erzielen.It has proven to be useful to start from those metal glazes that contain a relatively high proportion of metal, because in this case a conductive layer is created even with only superficial transformation, in contrast to glazes with a low metal content; in which, under certain circumstances, conductivity is not achieved even in the event of complete conversion due to excessive distribution of the conductive particles. Excellent results can be achieved, for example, with a boric acid lead glaze ( 100% lead oxide, 100% boric acid, melting point 3q 0 ° C).
Es sei darauf hingewiesen, daß die vorstehend genannten Schwefelverbindungen als Umwandlungsmittel auch durch Selen- und Tellurverbindungen ersetzt werden können; wobei dann Metallselenide bzw. -telluride entstehen. Diese Möglichkeit dürfte jedoch wegen des giftigen Charakters dieser Verbindungen praktisch weniger in Betracht kommen.It should be noted that the above-mentioned sulfur compounds can also be replaced as conversion agents by selenium and tellurium compounds; metal selenides or tellurides then arise. However, this possibility is likely because of the poisonous nature of these compounds, they are practically less of a consideration come.
Da bekanntlich jeder als Widerstand zu benutzende Stoff bestimmte Eigenschaften hinsichtlich des Temperaturkoeffizienten, des Widerstandswertes, der zeitlichen Konstanz usw. besitzt, kann es zweckmäßig sein, um ganz bestimmte Werte in dieser Beziehung beim fertigen Widerstand zu erzwingen, nicht von einer einzigen unzersetzt schmelzbaren Metallverbindung sondern einem Gemisch auszugehen, beispielsweise eine Mischung verschiedenartiger Glasuren zu verwenden.As is well known, every substance to be used as a resistance determined Properties with regard to the temperature coefficient, the resistance value, the If it possesses temporal constancy, etc., it can be expedient to set very specific values In this regard, to force resistance at the ready, not from a single one Meltable metal compound without decomposition but rather a mixture, for example to use a mixture of different types of glaze.
Selbst wenn man die Absicht hat, einen Widerstand, dessen wirksamer Bestandteil aus einer Metallverbindung besteht, zu fertigen und zu diesem Behufe die zunächst vorliegende Metallverbindung mit Hilfe eines chemischen Mittels umwandeln will, kann es zur Erzielung einer schnelleren und eindeutigeren Umwandlung in die gewünschte Verbindung ratsam sein, zunächst oberflächlich anzureduzieren und darauf erst das Umwandlungsmittel in Anwendung zu bringen.Even if one intends to resist, its more effective Component consists of a metal compound to manufacture and for this purpose convert the initially present metal compound with the help of a chemical agent wants, it can be used to achieve a faster and clearer conversion into the desired connection, it may be advisable to first reduce it superficially and then focus on it first to bring the conversion agent into use.
Um bestimmte Temperaturkoeffizienten für den Widerstand zu erzielen; kann man auch an Stelle der vorher erwähnten Mischung den Widerstand so ausgestalten, daß verschiedene nach dem Kennzeichen der Erfindung hergestellte Widerstandsschichten über-oder nebeneinander oder sich sogar teilweise überlappend angeordnet werden. Diese Aufbauweise hat gleichzeitig noch den Vorteil, daß ganz bestimmte Verhältnisse hinsichtlich der Leitfähigkeit des Widerstandes an bestimmten Stellen erfüllt werden können, was von großer Bedeutung bei der Fertigung von veränderbaren Widerständen ist, die meist eine andere als eine lineare Funktion des Widerstandswertes von der abgetasteten Strecke bzw. dem Drehwinkel besitzen sollen.To achieve certain temperature coefficients for the resistance; instead of the mixture mentioned above, the resistor can be designed in such a way that that various resistive layers produced according to the characteristics of the invention be arranged above or next to one another or even partially overlapping. This structure also has the advantage that very specific conditions with regard to the conductivity of the resistance at certain points can, which is of great importance in the manufacture of variable resistors which is mostly a function other than a linear function of the resistance of the scanned distance or the angle of rotation should have.
Wie erwähnt, kann man die Widerstände nach dem gekennzeichneten Verfahren sowohl als Massewiderstände als auch als Schichtwiderstände herstellen. Beispielsweise kann man einen aus Bleiglas hergestellten Körper durch eine Umwandlung an der Oberfläche leitend gestalten. Bei den Schichtwiderständen können als Tragkörper a11 die bekannten üblichen Isolierstoffe, soweit sie den Schmelztemperaturen der Metallverbindung bzw. der Glasur gewachsen sind, benutzt werden. Im wesentlichen kommen hierfür Keramikkörper in Betracht.As mentioned, you can adjust the resistors according to the method indicated both as ground resistors and as sheet resistors. For example a body made of lead glass can be achieved by a transformation on the surface design in a leading manner. In the case of the sheet resistors, the known usual insulating materials, as far as they match the melting temperatures of the metal compound or the glaze have grown. Essentially, ceramic bodies are used for this into consideration.
Je nach dem Grad der Konzentration des umwandelnden Mittels, der Einwirkungszeit und der Temperatur läßt sich nun die Umwandlung in beliebiger Weise steuern, so daß es möglich ist, Schichten bestimmter Stärke vollständig durchgehend umzuwandeln oder aber nur an der Oberfläche leitend zu gestalten, so daß damit gleichzeitig, da sowohl der Konzentrationsgrad des Umwandlungsmittels als auch die Einwirkungszeit, als auch die Einwirkungstemperatur leicht verändert und genauestens eingehalten werden können, eine beliebige Änderung in den gewünschten Widerstandswerten mit vollkommener Wiederholbarkeit zu erzielen möglich ist.Depending on the level of concentration of the converting agent, the exposure time and the temperature can now control the conversion in any way, see above that it is possible to convert layers of certain thicknesses completely throughout or to make it conductive only on the surface, so that at the same time, since both the degree of concentration of the conversion agent and the exposure time, as well as the exposure temperature changed slightly and strictly adhered to can be made using any change in the desired resistance values to achieve perfect repeatability is possible.
Als Beispiel für die Herstellung von Widerständen nach dem gekennzeichneten Verfahren sei auf folgende Glasuren hingewiesen, die durch ein entsprechendes Umwandlungsmittel zu einem Widerstandselement umgewandelt werden können 77,5 g AgCl - 15,5 g Cu Cl, Schmp. 26o° oder 66,o g Cu Cl -[- 34,0 g P b Cl., Schmp. 28o' oder 83,0 g Cu- S + 17,0 g Cu Cl, Schmp. 39z° oder 70,0 g Pb 0 -I- 30,0 g B@ 03, Schmp. :16o° oder 72,0 g Pb 0 -*- 28,o g Si 0., Schmp. über iooo' oder 58,5 g Pb 0 -@- 20,5 g Si O@ -I- I8,-1 g B. 0, Schmp. über iooo'. In der Zeichnung ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Widerstandskörper im Schnitt dargestellt. a ist der isolierende Träger, beispielsweise aus Keramik. Dieser ist auf einer zylindrischen Oberfläche mit einer Metallglasur b Überzogen, die zunächst nichtleitend ist. Durch eine chemische Behandlung ist im wesentlichen die Oberfläche dieser Glasur in eine leitende Metallverbindung umgewandelt, was durch die in der Darstellung angedeuteten Punkte c versinnbildlicht sein soll.As an example for the production of resistors according to the identified process, the following glazes should be mentioned, which can be converted into a resistance element by an appropriate conversion agent 77.5 g AgCl - 15.5 g Cu Cl, melting point 260 ° or 66, og Cu Cl - [- 34.0 g P b Cl., M.p. 28o 'or 83.0 g Cu-S + 17.0 g Cu Cl, m.p. 39 ° or 70.0 g Pb 0 -I- 30.0 g B @ 03, m.p .: 160 ° or 72.0 g Pb 0 - * - 28, above Si 0., m.p. over 100 'or 58.5 g Pb 0 - @ - 20.5 g Si O @ - I-18, -1 g B. 0, m.p. over 100 '. In the drawing, a resistor body produced by the method according to the invention is shown in section. a is the insulating support, for example made of ceramic. This is coated on a cylindrical surface with a metal glaze b, which is initially non-conductive. By means of a chemical treatment, the surface of this glaze is essentially converted into a conductive metal compound, which should be symbolized by the points c indicated in the illustration.
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1943
- 1943-04-01 DE DES3135D patent/DE878395C/en not_active Expired
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