DE2554464A1

DE2554464A1 - Elektrischer widerstand

Info

Publication number: DE2554464A1
Application number: DE19752554464
Authority: DE
Inventors: Franz Lucien Ghislain Pirotte
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-12-16
Filing date: 1975-12-04
Publication date: 1976-07-01
Also published as: JPS5541521B2; GB1487150A; FR2295540A1; JPS5186753A; DE2554464C3; BE836644A; NL7416327A; DE2554464B2; SE7514042L; SE404105B; US4016646A

Description

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"Elektrischer Widerstand".

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Widerstand, der einen mit Elektroden versehenen Körper aus Widerstandsmaterial, Anschlussleiter, deren Enden fest gegen die Elektroden gedruckt sind, und Mittel enthält, mit deren Hilfe die Enden der Anschlussleiter fest gegen die Elektroden gedrückt werden. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Widerstandes. Aus der deutschen Patentschrift I.036.985 ist ein Widerstand bekannt, bei dem die Mittel zum Andrücken der abgebogenen Enden der Anschlussleiter an die Elek-

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troden auf dem Körper aus Widerstandsmaterial aus einer schachteiförmigen Kunststoffumhüllung bestehen, in der die abgebogenen und federnden Enden der Anschlussleiter in bezug auf die Elektroden gegen Verschiebung gesichert sind. Ein Widerstand nach dieser Patentschrift kann im allgemeinen nicht bei Temperatüren für etwa 150°C verwendet werden.

In der Technik liegt ein Bedarf an Widerständen vor, die bei hohen Temperaturen, z.B. bis zu 1000⁰C, verwendet werden können. In diesem Zusammenhang ist z.B. an eine elektronische Temperaturregelung unter Verwendung von NTC-Widerständen zu denken.

• Bei derartigen Widerständen ergeben sich Schwierigkeiten beim Verbinden der Anschlussleiter mit den Elektroden auf dem Widerstandsmaterialkörper. Hartlote eignen sich im allgemeinen weniger· gut für diesen Zweck, weil sie in der Regel zu schwer verarbeitbar sind. Beim Ultraschallschweissen ist es notwendig, dass der Körper aus Widerstandsmaterial an der Stelle der Verbindung zwischen der Elektrode und dem Anschlussleiter ist sehr flach. Die gewünschte Flachheit kann im allgemeinen nur mit grossem Aufwand und in einer Anzahl von Fällen aus Gründen technologischer Art nur auf komplizierte Weise erhalten werden. Für die Herstellung von

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Kleinstwiderständen ist ein Verfahren gebräuchlich, bei dem auf zwei dünnen parallelen Metalldrähten Tropfen einer Keramiksuspension angebracht werden, wonach bei hoher Temperatur gesintert wird. Die auf diese Weise erhaltenen Widerstände können, nachdem sie voneinander getrennt worden sind, in Glas eingeschmolzen werden. Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht in den schlecht definierten Abmessungen des keramischen Körpers, wodurch eine grosse Streuung der Widerstandswerte erhalten wird. Enge Toleranzen bei diesen Werten sind daher nur bei einer hohen Ausschussrate erzielbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Widerstand und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Widerstandes zu schaffen, der sich zur Anwendung bei einer hohen Temperatur eignet und bei dem die Schwierigkeiten, die sich bei den bekannten Konstruktionen ergeben können, möglichst vermieden werden.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Enden der Anschlussleiter durch ein die an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlussleiter und den Widerstandsmaterialkörper wenigstens teilweise umhüllendes Gehäuse aus gesintertem elektrisch nichtleitendem Material fest gegen die Elektroden gedrückt werden.

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Der Widerstandsmaterialkörper kann z.B. platten- oder scheibenförmig sein oder eine andere geeignete Form, z.B. die Form eines Zylinders oder Quaders, aufweisen. ,

Die Anschlussleiter können aus Drähten bestehen, die an dem gegen die Elektroden zu drückenden Ende z.B. U-förmig abgebogen sein können, um eine grössere Berührungsoberfläche mit den Elektroden zu erhalten. Die Anschlussleiter können ebenfalls aus Metallstreifen oder -bändern bestehen. Die Elektroden bestehen, wie üblich, aus dünnen Metallschichten.

Ein elektrischer Widerstand nach der Erfindung kann dadurch hergestellt werden, dass der Körper aus Widerstandsmaterial samt den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlussleiter von einer geformten Masse aus elektrisch nichtleitendem bei Sinterung schwindendem Material umgeben und diese Masse dann gesintert wird.

Die Masse aus elektrisch nichtleitendem Material muss wenigstens einen derartigen Teil des Widerstandsraaterialkörpers umgeben, dass bei Sinterung der Masse und bei Schwindung derselben die Enden der Anschlussleiter fest gegen die Elektroden auf dem Widerstandsmaterialkörper gedruckt werden. Die Masse aus elektrisch nichtleitendem

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Material kann beim Anbringen rings um den Widerstands· matex'ialkörper geformt werden. Dazu kann der Widerst andsmaterialkörper samt den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlussleiter in eine Form gesetzt werden. Dann wird die Form unter Druck mit der Masse aus elektrisch nichtleitendem Material gefüllt.

Auch ist es möglich, die Masse aus elektrisch nichtleitendem Material zuvor unter Anbringung geeigneter Hohlräume zur Aufnahme der Widerstandsmaterialkörper und der Enden der Anschlussleiter zu formen. Es können z.B. einzelne Gehäuse mit einem Hohlraum zur Aufnahme des Widerstandsmaterialkörpers mit den Enden der Anschlussleiter gepresst werden. Auch ist es möglich, dass kontinuierlich ein Rohr stranggepresst wird, das mit einem ununterbrochenen axialen Hohlraum versehen ist, die eine derartige Form aufweist, dass nach Unterteilung des Rohres in Stücke einer geeigneten Länge ein Widerstandsmaterialkörper mit den Enden der Anschlussleiter in den Hohlraum eines derartigen Stückes gesetzt werden kann.

Auch ist es möglich, dass Streifen aus eines Masse aus elektrisch nichtleitendem Material stranggepresst und darin Hohlräume einer geeigneten Form, z.B. mittels einer profilierten Walze, ange-

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bracht werden. Nachdem die Widerstandsmaterialkörper samt den Enden der Anschlussleiter in die Hohlräume gelegt worden sind, wird das Ganze mit einem Streifen aus der Masse aus elektrisch nichtleitendem ' Material abgedeckt. Nötigenfalls kann der zweite Streifen mit entsprechenden Hohlräumen versehen sein, die mit den Hohlräumen in dem zuerst genannten Streifen stets paarweise genügend Raum bieten, um den Widerstandsmaterialkörper samt den Enden der Anschlussleiter aufzunehmen. Dann werden die Streifen, die erwünschtenfalls in Stücke unterteilt sind, die stets mindestens einen Widerstandsmaterialkörper enthalten, gesintert. Auch können Streifen, die eine Anzahl von Widerstandsmaterialkörpern enthalten, gesintert und können die Streifen nach Sinterung in Stücke, die stets mindestens einen Widerstandsmaterialkörper enthalten, z.B. durch Sägen unterteilt werden. ■

Massen aus elektrisch nichtleitendem Material, die sich für den mit der Erfindung angestrebten Zweck bewährt haben, weisen eine lineare Schwindung von 10 $ oder mehr bei Sinterung auf. Unter Umständen . können manchmal auch bei einer geringeren Schwindung die erwünschten Ergebnisse erzielt werden. Es ist einleuchtend, dass für verschiedene Anwendungsgebiete mit anderen maximalen Betriebstemperaturen

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Materialien gewählt werden sollen, die in bezug auf die Schwindung bei Sinterung, den Ausdehnungskoeffizienten, die Sintertemperatur und die Temperaturbeständigkeit den gestellten Anforderungen entsprechen

Massen aus elektrisch nichtleitendem Material können z.B. aus Gemischen von feingemahlenem Glas und Ton, gegebenenfalls unter Zusatz von Aluminiumoxid, zusammangesetzt werden, z.B. dadurch, dass stets gleiche Teile der genannten Bestandteile unter Zusatz einer Suspension oder einer Lösung eines Bindemittels, wie Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyoxyäthylen u.dgl., miteinander gemischt werden .

. Eine Masse, die sich in der Praxis als besonders geeignet erwiesen hat, wird dadurch erhalten, dass ein Gemisch von Aluminiumoxid, Boroxid, und Calciumoxid geschmolzen, die erhaltene Masse nach Abkühlung pulverisiert und mit einer Lösung eines geeigneten Bindemittels gemischt wird.

Geeignete Massen mit einer Schwindung von etwa 10 $ bei Sinterung zwischen 650 und etwa 800°C enthalten 10 - 50 Gew.$ ΑΙ,,Ο , 6θ - 20 Gew.$ B 0„ und 45 - 20 Gew.% CaO. Die Gemische werden bei Temperaturen zwischen-etwa 1000 und etwa 1500⁰C vorgeschmolzen und nach Abkühlung pulverisiert. Das erhaltene Pulver wird mit einer Lösung eines

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Bindemittels, wie Polyvinylacetat, gemischt, bis eine pressbare oder strangpreosbare Masse erhalten ist.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass durch eine Anzahl einfacher und erwünschtenfalls leicht mechanisierbarer Bearbeitungen gute elektrische Kontakte erhalten werden können, die gegen hohe Temperaturen beständig sind. Dabei braucht nicht gelötet, geschweisst oder gekittet zu werden.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Gehäuse aus einem keramischen Material,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Gehäuse in Seitenansicht,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Gehäuse in Draufsicht, wobei in diesem Gehäuse der Körper aus Widerstandsmaterial und die AnSchlussdrahtο angeordnet sind,

Fig. k einen Schnitt durch den tlektri.ec.hen Widerstand in Seitenansicht,

Fig. 5 perspektivisch ein hohles •trancgepresstes Rohr,

Fig, 6 einen Schnitt durch einen Teil des Rohres nach Fig. 5ι

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Fig. 7 denselben Schnitt wie Fig, 6 mit eingesetztem Widerstandskörper und einem der Anschlussleiter, und

Fig β 8 einen Teil eines stranggepressteri und dann gewalzten Streifens mit einem Hohlraum zur Auf nähme'eines Widerstandskörpers.

In den in den Figuren dargestellten Beispiel ist dieser Korper eine Platte aus Widerstandsmaterial . In Draufsicht weist dazu der Hohlraum 2 ie Gehäuse 1 die Form eines Kreuzes auf. In den langen Armen des Kreuzes 2 wird der Widerstands-KaterialkSrper 3* der auf den einander gegenüber liegenden Flächen (in Fig. 3 nicht dargestellt) mit aus dünnen Metallschichten_t z.B. aus Silber, bestehenden Elektroden versehen ist, angeordnet. In u.en kurzen Armen des Kreuzes 2 zu beiden Seiten des plattenförmigen Körpers 3 aus Widerstandsmaterial werden die am Ende IJ-fSrmig abgebogenen AnschlussdriBite h und 5 angebracht. Das Ganze wird dann in einem Ofen erhitzt, um das Material, aus dem das Gehäuse t besteht» zu sinteren. Beim Sintern tritt Sehfwindting auf; dabei entsteht ein Druckkontakt zwischen den Enden der Anschlussdrähte 4 und 5 tind den Elektroden auf dem Körper 3 aus Widerst aadsraaterial. Im einem praktischen Beispiel bestand der Körper 3 aus einer quadratischen Platte

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(Seite 2 huh, Dicke 0,5 nun) aus einem Material mit eimern negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes,, auf Basis von NiO und Fe-0«, das bei 1300°C gesintert war. Die Elektroden bestanden aus einer diüirroen Silberschicht, die auf bekannte Weise dadurch hergestellt wurde,, dass eine Silberpaste auf dem einander gegenüber liegenden Flächen des Körpers3 angebracht und dann auf 750°C erhitzt wurde. Die A^schluissdrähte bestanden in einer Anzahl von Fällen aus Silber (Durchmesser O₁^ mm) und in ander^eB Fällen aus versilbertem Nickel (Durchmesser 0>,% me). Das Gehäuse bestand aus einem Gemisch von 20 Gew.$ Al₂O , 24 Gew.^ CaO, und 56 Gew.# B₂ ⁰T mit Polyvinylacetat als. Bindemittel,, das in Form einer Lösung von Methyläthylketon (90 g PVA pro Liter M.Ä.K.) in einer Menge von 4OQ ml pro kg zugesetzt wurde. Das Gehäuse t _f mit dem r 3 aus Widerstandsmaterial und den Enden der Anschlmssalrähite, wurde bei 700⁰C gesintert. Dabei trat eine lineare Schwindung von et^ra. to ^ auf. BdLe auf diese Weise erhaltenen KTC-Widerstände wurden- mdLt günstigem Ergebnis einem TemperatürZEyklus— ■versBECIt unterworfen . .

Mach hOQ Zyklen von %O°C zu- 350°C und zurück· (8 Zyklen pro Stunde) wurde keine Änderung des lidlerstandswfftes. des Widerstandes oder auf an—

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dere Weise der mechanischen Güte der Kontakte festgestellt. Das gleiche Ergebnis wurde bei einer kontinuierlichen Erhitzung während 200 Stunden bei 500°C erhalten.

Körper aus elektrisch nichtleitendem Material, die beim Sintern Schwinden und dabei die Enden von Anschlussdrahten fest gegen die Elektroden auf einem darin angebrachten Widerstandskörper drücken, können auch dadurch erhalten werden, dass ein Rohr mit einem auf geeignete Weise gestalteten Hohlraum stranggepresst wird. Fig. 5 zeigt perspektivisch einen Teil eines derartigen Rohres. Nach dem Strangpressen wird" das Rohr in Stücke der gewünschten Länge, z.B. gemäss den gestrichelten Linien 7» 8 * und 9ι unterteilt. Fig. 6 zeigt einen Schnitt längs der Linien VI - VI der Fig. 5· Der Hohlraum 2 im Rohrteil 10 eignet sich zur Aufnahme eines plattenförmigen Widerstandskörpers 3 samt Anschlussleiterenden, von denen in Fig. 7 seiner {k) dargestellt ist.

In Fig. 8 ist ein Teil eines stranggepressten Streift
fens 11 dargestellt, in dem durch Walzen Hohlräume 2 angebracht sind, die sich zur Aufnahme von Wideretandskörpern samt Anschlussdrähten eignen. Nach Anbringen derselben wird ein auf gleiche Weise gestalteter Streifen auf den Streifen 11 gelegt, derart, dass die Hohlräume miteinander fluchten. Beim Sin-

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tern, das erwünschtenfalls unter 'Druck stattfinden
kann, werden die Streifen aneinander festgesintert. Nach dem Sintern können die Streifen durch Sägen in Stücke geteilt werden, die stets einen Widerstandskörper enthalten. Es dürfte einleuchten, dass der
Hohlraum 2 jede Form aufweisen kann, die sich zur
Aufnahme eines Widerstandskörpers sowie der Enden
der Anschlussleiter eignet. Bei Anwendung bandförmiger Leiter können die kurzen Arme der kreuzförmigen öffnung=z.B. weniger tief sein als in den Figuren 1, 5 und 8 dargestellt ist, oder sie können unter Umständen völlig fehlen, wenn die Dicke des Widerstandskörpers genügend kleiner als die Breite der Öffnung ist»

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Claims

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tentansprüche:

Elektrischer Widerstand, der einen mit Elektroden versehenen Körper aus Widerstandsmaterial, Anschlussleiter, deren Enden fest gegen die Elektroden gedruckt sind, und Mittel enthält, mit deren Hilfe die Enden der Anschlussleiter fest gegen die Elektroden gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Anschlussleiter durch ein die an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlussleiter und den Widerstandsmaterialkörper wenigstens teilweise umhüllendes Gehäuse aus gesintertem elektrisch nichtleitendem Material fest gegen die Elektroden gedrückt werden.
2. . Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Widerstandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Körper aus Widerstandsmaterial samt den an den Elektroden anliegende-n Enden der Anschlussleiter von einer geformten Masse aus elektrisch nichtleitendem bei Sinterung schwindendem Material umgeben und diese Masse dann gesintert wird.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch nichtleitende Masse verwendet wird, die beim Sintern eine lineare Schwindung von 10 $ oder mehr aufweist.
4. · Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsmaterialkörper samt

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den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlussleitcx¹ in eine Form gesetzt wird, dass die Form unter Druck mit einer Masse aus nichtleitendem bei Sinterung schwindendem Material gefüllt wird, und dass der erhaltene zusammengesetzte Körper gesintert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsmaterialkörper samt den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlussleiter in eine vorgeformte Masse aus elektrisch nichtleitendem bei Sinterung schwindendem Material gesetzt wird, Und dass die vorgeformte Masse dann gesintert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohr aus elektrisch nichtleitendem Material mit einem geeignet gestalteten axialen Hohlraum gebildet wird dass das Rohr in Teile unterteilt wird, und dass in jeden Teil ein Widerstandskörper samt den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlussleiter gesetzt wird, wonach die Rohrteile gesintert werden.

7· Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass ein Streifen aus elektrisch nicht- - · leitendem Material gebildet wird, in dem Hohlräume zur Aufnahme von Widerstandskörpern samt den an den Elektroden anliegenden Enden der Anschlussleiter angebracht werden, dass die Hohlräume mit einer

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geformten Masse aus elektrisch, nichtleitendem Material abgedeckt werden, und dass dann die Masse aus elektrisch, nichtleitendem Material gesintert wird.
O* Elektrische Widerstände, die durch die Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 7 hergestellt sind.

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