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Verfahren zum Herstellen von elektrischen Edelmetall-Schichtwiderstanden
mit Sicherungswirkung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen
Ede lmetall-5 chichtwiders-Länden mit Sicherungswirkung, bei dem die Widerstandsschicht
in einem Tauchverfahren mit anschließendem Einbrennvorgang auf stabförmige lrägerkörper
aus elektrisch isolierendem keramischem Werkstoff, der weder piezoelektrische noch
ferromagnetische Eigenschaften besitzt, aufgebracht wird.
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Für Schichtwiderstände mit Sicherungswirkung, welche als innenbeschichtete
Edelmetallwiderstände meist ein Glasrohr als Trägerkörper oder als außenbeschichte-te
Edelmetallwiderstände einen Keramikatab als Trägerköper aufweisen, besteht die Forderung,
daß sie bei voller Belastung ihren Widerstandawert wenig ändern, daß jedoch bei
Überbelastung die Zerstörung ihrer Widerstandsschicht und damit der Abschaltvorgang
jedes einzelnen elektrischen Widerstandes stets in einem etwa gleichen Zeitbereich
abläuft.
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In der DT-PS 1.196.765 wird ein elektrischer Sicherungswiderstand
mit einer Metallwiderstandsschicht beschrieben, dessen Metallschicht zu diesem Zweck
teilweise mit anhaftendem Glas, das erst oberhalb der Schmelztemperatur Ionenleitfähigkeit
aufweist, bedeck ist. Bei unzulässiger Überlastung des Widerstandes und dadurch
hervorgerufener
Erhöhung der Schichttemperatur auf die Schmelztemperatur des aufgebrachten Glases
und höher -tritt im Glasschmelzbereich eine Elektrolyse ein, wodurch die dünne Widerstandsschicht
zerstört und die Stromleitung unterbrochen wird.
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Durch die Anbringung eines Glz,spulverbereiches auf der V'iderstandsschicht
- was nebenbei einen zusätzlichen Arbeitsgang bedeutet - leidet die Konstanz bei
Nennbelastung des hergestellten Sicherungswiderstandes.
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Die BT-PS 1.521.508 beschreibt ein Tauchverfahren zur Herstellung
extrem dünner Schichten für elektrische Metallwiderstände. Die Schichtträger werden
dazu in eine Lösung des Beschichtungsstoffes eingetaucht und mit deCinierter Geschwindigkeit
aus dieser lösung herausgezogen und dabei durch einen Bereich stetig abnehmenden
bampfdruckes des Lösungsmittels geführt. In einem nachfolgenden Einbrennvorgang
wird die lösungsmittelfreie, metallhaltige Haftschicht thermisch zersetzt und eine
metallische Widerstandsschicht abgeschieden. Da die so abgeschiedenen Metallschichten
äußerst dünn sind, weisen die Widerstandsschichten be einer einfachen Belegung,
insbesondere von Keramik- bzw. Porzellanträgerkörpern, infolge deren Oberflächenrauheit
Fehlstellen auf, welche an Schichtwiderständen änderungen des Widerstand'wertes
hervorrufen können und besonders an Sicherungewiderständen mit hoher DJennbelastung,
beispielsweise von t bis 2 Watt, unerwünscht sind.
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Weiterhin wird in der nicht zum Stande der Technik gehörenden deutschen
Patentanmeldung P 2.335.o81 innerhalb einer Reihe verschiedener 1lerfahrensschritte
vorgeschlagen, zur Herstellung von niederohmigen, lötfähigen Edelnfetallschichten
auf piezoelektrischen oder ferromagnetischen keramischen Werkstoffen das Aufbringen
eines
Einbrenngoldpräparates auf den keramischen Werkstoff und das Einbrennen des Präparates
ein- oder mehrmals zu wiederholen, bis ein gewünschter Flächenwiderstand erreicht
ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen
von elektrischen Edelmetall-Schichwiderständen mit Sicheningswirkung anzugeben,
deren Trägerkörper, welche aus elektrisch isolierendem, weder piezoelektrische noch
ferromagnetische Eigenschaften aufweisendem keramischem Werkstoff bestehen, mit
einer stabilen, fehlstellenfreien, reproduzierbar aufbringbaren Edelmetall-Widerstandsschicht
überzogen werden und welche dadurch bei Überbelastung nebenwirkungsfrei den Stromkreis,
in dem sie sich befinden in einer Zeitabhängigkeit abschalten, die der jeweiligen
Überlast proportional ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsg'emäß dadurch gelöst, daß das Aufbringen
der Widerstandsschicht aus Edelmetall in einem Tauchvorgang mit anschließendem Einbrennvorgang
zur Stabilisierung der Widerstandsschicht mehrmals, mindestens zweimal, ausgeführt
wird, daß die Widerstandsschicht gewendelt und mit Anschlußdrähten versehen wird
und daß die so gefertigten Widerstandskörper in temperaturfeste Glasschutzröhrchen
eingebaut werden.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Keramikträgerkörper,
welche naturgemäß eine gewisse Oberflächenrauhigkeit besitzen, reproduzierbar mit
stabilen, fehlstellenfreien Edelmetallbelegungen versehen und es werden weiter daraus
Sicherungswiderstände hergestellt, die infolge ihres Einbaus in temperaturfeste
Glasschutzröhrchen ohne Nebenwirkungen an Rauch- und Qualmbildung in einer Zeitabhängigkeit,
die der jeweiligen Überlast proportional ist, abschalten.
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Der Einbau der gefertigten Widerstandskörper in auf Maß geschnittene
Glasschutzröhrchen durch Abschmelzen oder Verrunden der Röhrchenenden wird so vorgenommen,
daß das temperaturfeste Glasschutzröhrchen den Widerstandskörper lose mit genügend
Spielraum umschließt.
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Durch den losen Einbau des Widerstandskörpers in das Glasschutzröhrchen
wird verhindert, daß im Überlastfall, bei dem starke Demperaturänderungen auftreten,
ein Zerplatzen des Glasschutzröhrchens infolge der auf grund unterschiedlicher thermischer
Ausdelmungskoeffizienten der verschiedenen Materialien hervorgerufenen thermischen
Spannungen eintritt. Das Glasschutzröhrchen bietet darüber hinaus einen vorteilhaften
Isolationsschutz des Sicherungs.-widerstandes.
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Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Figur, welche einen
mit Hilfe des Verfahrens hergestellten Edelmetall-Schichtwiderstaiid mit Sicherungswirkung
im Schnitt schematisch darstellt, im Folgenden näher beschrieben.
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Der stabförmige Trägerkörper 1, welcher aus elektrisch isolierendem,
weder piezoelektrische noch ferromagnetische Eigenschaften aufweisendem keramischem
Werkstoff besteht, wird zunächst mit einer Widerstandsschicht 2 aus Edelmetall versehen.
Der Vorgang besteht darin, daß der Trägerkörper 1 in eine lösung der Beschichtungsmaterialien
eingetaucht wird und nach Verdunsten des Lösungsmittels in einem Einbrennvorgang
die metallische Widerstandsschicht 2 abgeschieden wird. Der Tauchvorgang wird mit
anschließendem Einbrennvorgang mindestens einmal wiederholt zur Erzielung einer
fehlstellenfreien durch Verstärkung mechanisch uno elektrisch stabilisierten Widerstandsschicht
2. Die abgeschiedene Widerstandsschicht 2 besteht dann beispielsweise aus 94 bis
97 Gew, einer Edelmetalllegierung,
vorzugsweise einer Gold-Platin-Legierung
im Verhältnis 80:20, und 3 bis 6 Ges.% sogenannter Haftoxide, worunter man im allgemeinen
B2O3, Roh203, Cr203 und V203 versteht.
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Im Anschluß daran wird die Widerstandsschicht 2 mit Hilfe geeigneter
Werkzeuge, beispielsweise Schleifscheibe, Diamanten oder Laserstrahlen, gewendelt.
Die Wendelspur ist in der Figur mit 3 beziffert.
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An den Stirnflächen des Widerstandskörpers sind Metallkappen 4, beispielsweise
aus Vacon, einer Kobalt-Eisen-haltigen Nickellegierung, aufgepreßt oder angeschweißt.
Zur besseren Kontaktgabe befindet sich im Bereich der Metallkappen 4 auf der Widerstandsschicht
2 eine Schichtkontaktierung 5. Die Anschlußdrähte 6 sind mit den Metallkappen 4
fest und elektrisch leitend verbunden.
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Abschließend wird der Widerstandskörper in ein temperaturfestes Glasschutzröhrchen
7 als Isolationsschutz derart eingebaut, daß ihn dieses nur lose mit genügend Spielraum
von ca. 1 bis 2 mm umschließt.
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Die mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung hergestellten elektrischen
Edelmetall-Schichtwiderstände sind besonders geeignet, in elektrischen Geräten die
Funktion einer Überlastsicherung, insbesondere bei einer Belastung von 1 bis 2r
Watt, zu übernehmen.
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Infolge ihrer fehlstellenfreien, stabilen und doch reproduzierbar
aufbringbaren Widerstandsschicht unterbrechen sie nebenwirkungsfrei, d.h. ohne vorherige
unerwünschte Änderung des Widerstandswertes, in einer Zeitabhängigkeit, die der
jeweiligen Überlast proportional ist, die Stromleitung. Von der Widerstandsschicht
im
Überlastfall abspratzende Metallteilchen werden von dem Glasschutzröhrchen, in das
der Widerstandskörper lose eingebaut is-t, abgefangen, und es wird dadurch vermieden,
daß sich Metalldämpfe der überbelasteten Schicht auf andere leitende oder isolierende
Schaltungsteile abscheiden.
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2 Patentansprüche Figur