JP5231919B2 - 被覆線及び膜抵抗器 - Google Patents

Description

本発明は、膜抵抗器、その製造方法並びにニッケルからなる膜抵抗器のための新規の接続線に関する。本発明の範囲内での膜抵抗器は、基板の電気的に絶縁された表面上の抵抗パターンであって、該抵抗パターンがガラスカバーで覆われており、かつ接続線と電気的に接続されており、該接続線が前記ガラスカバーから突出しているものを含む。

特に、接続線は、ガラスカバーで機械的に固定されている。ガラス被覆は、ガラスペーストを施与し、それを下地に焼き付けることによって行われる。個別の作成は、大量生産のためには費用がかかる。複数の膜抵抗器を１つの共通の基板上で一緒にガラス被覆する場合には、引き続き該膜抵抗器は鋸引きによって分離することができる。

Ｈｅｒａｅｕｓ社のパンフレット"セラミック製及びガラス製測定抵抗／膜抵抗器／試験抵抗温度計（Ｋｅｒａｍｉｋ− ｕｎｄ Ｇｌａｓ−Ｍｅｓｓｗｉｄｅｒｓｔａｅｎｄｅ／Ｓｃｈｉｃｈｔ−Ｗｉｄｅｒｓｔａｅｎｄｅ／Ｐｒｕｅｆ−Ｗｉｄｅｒｓｔａｎｄｓｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ）"（ＰＴＭ−Ｗ２）によれば、ニッケル製の白金被覆された接続脚を有する膜抵抗器は公知である。係る膜抵抗器は、４００℃〜１０００℃の高温使用のために設計されている。
Ｈｅｒａｅｕｓ社のパンフレット"セラミック製及びガラス製測定抵抗／膜抵抗器／試験抵抗温度計"（ＰＴＭ−Ｗ２）

本発明の課題は、大量生産のために更に単純化された方法を提供することにある。特に、白金外被が意図する保護特性を保持して、接続線のろう付けが単純化されることが望ましい。

前記課題は、白金測定抵抗を電気的に絶縁された基板上に有し、かつ該測定抵抗と接続された接続線を有し、前記接続線が外装されたニッケルコアを有する膜抵抗器であって、前記外被が、銀もしくは銀とガラスもしくはセラミックとの混合物からなることを特徴とする膜抵抗器によって解決される。

以下のものが好ましい実施態様である。

前記の膜抵抗器であって、銀外被もしくは銀相又はニッケルコアが、少なくとも９９質量％の純度を有することを特徴とする膜抵抗器。

前記の膜抵抗器であって、ニッケルコアが直径１００μｍ〜４００μｍを有し、かつ銀外被が０．２〜５μｍの厚さであることを特徴とする膜抵抗器。

前記の膜抵抗器であって、該膜抵抗器が、外装された接続線を有し、該接続線の外被が、その導電性に関して、かつその機械的特性に関して、コア材料の拡散により脅かされないことを特徴とする膜抵抗器。

前記の膜抵抗器であって、測定抵抗と接続線が、その測定抵抗に固定された端部の領域でガラスもしくはガラスセラミックで被覆されていることを特徴とする膜抵抗器。

基板の電気的に絶縁された表面と、その上に配置された導体路と、該導体路と接続された２つの接続線と、前記導体路及び該導体路と接続された線材端部をシールするガラスカバーとを有する、特に前記の膜抵抗器であって、接続線が、ニッケルからなるコアと銀外被とを有することを特徴とする膜抵抗器。

基板の電気的に絶縁された表面上の少なくとも１つの抵抗パターンと、該抵抗パターンを覆っているガラスカバーと、該ガラスカバーから突出している接続線とからなり、前記接続線が前記抵抗パターンと導電接続されている膜抵抗器の製造方法において、複数の一緒にろう付けされた膜抵抗器を破断によって分離することを特徴とする方法。

前記の測定抵抗とそれに接続された被覆線とを有する膜抵抗器の製造方法において、前記被覆線を、熱圧着によって抵抗層の接点表面と導電接続させることを特徴とする方法。

膜抵抗器とニッケルベースの線材とを接続するための方法において、測定抵抗から突出する線材を軟ろうでろう付けすることを特徴とする方法。

前記の方法において、被覆線を融剤なくして軟ろうでろう付けすることを特徴とする方法。

本発明によれば、銀もしくは銀合金からなる線材は測定抵抗を損ねるが、ニッケルコアからなる薄い銀外被を有する線材はそれを損ねないことが判明した。また、銀外被は、膜抵抗器のその測定抵抗と反対の端部での固定のために軟ろうの使用を可能にする。好ましい実施態様においては、本発明によれば、銀外装されたニッケル線は、熱圧着によって接続ボード（パッド）上で測定抵抗と接続される。それに引き続き、場合によりその上にガラスペーストを施与する薄膜技術においてガラス被覆が行われる。そのガラスペーストは、多孔質体に焼結される。引き続き、測定抵抗は、ガラスペーストの破断を通じて、特に規定破断箇所で分離される。

好ましくは、該線材は、加熱された線材の周りにガラス層が形成するように加熱される。線材の被覆、特に薄膜被覆も、線材と測定電極及びエナメル（Ｇｌａｓｕｒ）との結合強度を高めるために適している。

前記被覆のためには、特に効果的に、不揮発性の有機成分、例えばセラミックもしくは金属、特にガラスが適している。

本発明によれば、ニッケルコアと銀外被を有する接続線が提供される。本発明による銀外被を有する接続線は、その外被により直接的にろう付けすることができ、その際、接点箇所は、銀とニッケルとの間の合金結合による接続線の品質損失を受けない。それにより、高品質の膜抵抗器の作製は、決定的に単純化される。

ニッケルベースのコアを有する被覆線では、本発明によれば、軟ろうによるろう付けに際して、特に被覆線が銀ベースの外被を有する場合には、そのコアと外被とを別個の相として保持したままにする。

銀外被は、不活性材料、例えばガラス、特に石英ガラスもしくはセラミック、特に酸化アルミニウムで薄められていてよい。好ましくは、銀外被もしくはその銀相は、少なくとも９９質量％の純度を有する。同様に、コアは不活性材料で薄められていてよい。好ましくは、ニッケルコアもしくはニッケル相は、少なくとも９９質量％の純度を有する。

銀又は銀とガラスとの混合物もしくは銀とセラミックとの混合物からなる外被の場合に、本発明によれば、そのコア材料は、軟ろうでのろう付けに際して、別個の相として保持されたままとなる。銀は測定抵抗を決して被毒することがないので、銀外被は、ニッケルコアよりも著しく、特に少なくとも１オーダーだけ、好ましくは少なくとも２オーダーだけ薄く構成される。

直径１００〜４００μｍを有するニッケルコアと、０．２〜２０μｍ厚の、特に１〜５μｍ厚の銀外被が、本発明による寸法である。その製造のためには、１００μｍ〜４００μｍ厚のニッケル線材を銀で電気メッキすることができる。特に、ニッケル線材上に０．５〜１μｍの外被厚で銀が電気メッキされる。

本発明による被覆線を有する膜抵抗器の製造に際して、該被覆線と膜抵抗器−素材（Ｒｏｈｌｉｎｇ）のパッドとを結合させる場合に、外被とコアとは別個の相として留まる。

白金測定抵抗を電気的に絶縁された基板上に有し、かつ該測定抵抗と接続された被覆線を接続線として有し、前記被覆線が外装されたニッケルコアを有する膜抵抗器は、本発明によれば、銀又は銀とガラスとの混合物もしくは銀とセラミックとの混合物からなる外被で構成されるか、又はその外側でガラスもしくはセラミック又はその混合物中に構成される。特に、接続線の外被は、接点領域において、測定抵抗との熱圧着にもかかわらず、接続線のコアに対する相として保持されたままとなる。このためには、銀外被もしくは銀相又はニッケルコアは、有利には少なくとも９９質量％の純度を有する。それにより、膜抵抗器は、外装された接続線であって、その外被がその導電性に関して、かつその機械的特性に関して、コア材料の拡散によって脅かされないものを有する。

高価な実施形態においては、測定抵抗と接続線は、その測定抵抗に固定される端部の領域においてガラスもしくはガラスセラミックで被覆されている。

基板の電気的に絶縁された表面と、その電気的に絶縁された表面上に配置された導体路と、該導体路と接続された２つのニッケル線材と、前記導体路及び該導体路と接続された線材端部をシールするガラスカバーとを含む膜抵抗器は、本発明によれば、特に白金もしくは銀からなる薄いガラス被覆もしくは金属被覆を前記線材上に有し、かつその上に厚く施与されたガラス成分を有する。

特に、そのエナメルは、前記線材の金属表面上に薄く直接的に配置された第一の成分を有し、かつその上に厚く施与された主成分を有する。

ニッケル線材上のニッケル酸化物層厚は、有利には１μｍより薄く、特に１００ｎｍよりも薄い。

特に安定な実施形態においては、電気的に絶縁された基板上に配置された導体路と接続されている接続線上に、金属成分もしくはガラス製分が薄く施与され、その上にガラスペーストが厚く施与され、そして焼き付けられる。

また、接続線を、ガラスを有する媒体中で、前記接続線の周りにガラス相が形成されるまで加熱することも可能である。

本発明によれば、複数の一緒にろう付けされた膜抵抗器を破断によって分離することが可能である。そのことは、基板の電気的に絶縁された表面上の少なくとも１つの抵抗パターンからなり、被覆された抵抗パターンを有し、かつガラスで歪み緩和された接続線を有し、該接続線が前記抵抗パターンと導電接続されている膜抵抗器の製造を単純化する。

好ましい一実施形態においては、接点箇所で固定された銀線材をガラスで、特に薄膜技術において外装させる。本発明によれば、次いで、まず、ガラスで外装された線材を、ガラスペーストの施与と焼き付けによって歪み緩和する。前記の技術では、接続線の歪み緩和のためのガラスの使用で知られる気泡形成が回避される。

特に簡単な実施形態においては、ニッケル線材には、本発明によれば、ガラス外被が設けられている。そのガラス外被は、該線材を腐食から保護し、そしてガラスペーストによる歪み緩和のための無気泡固定化を可能にする。ガラス層が薄いため、ろう付け箇所の酸化物層は、より簡単に開裂もしくは破断される。後のろう付け箇所自体は、サーメット混合物に匹敵し、そのろう付け箇所の範囲において、種々の膨張率のために生ずる応力に対して、古典的に外部ガラス滴（Ｇｌａｓｔｒｏｐｆｅｎ）で歪み緩和された金属製ろう化合物よりも抵抗性がある。

本発明による膜抵抗器の顕著な安定性は、その破断による分離を可能にする。本発明によれば、それにより、基板プレート上で、複数の膜抵抗器を同時に、特に歪み緩和するガラスペーストを一緒に施与して製造することが可能である。破断のためには、規定破断箇所は、特に基板に切り込みを入れることによって挿入される。引き続いての膜抵抗器の分離のための破断は、今までの鋸引きによる分離に対して大きなプロセス単純化である。

以下に、本発明を図面を引き合いに出して明瞭にする。図１〜５は以下のことを示している：
図１は、ニッケル−銀−被覆線を示している。

図２は、ニッケル−銀−被覆線を有する膜抵抗器素材を示している。

図３は、石英ガラスもしくはＡｌ₂Ｏ₃からなる薄膜被覆を有する銀外被のニッケル線を有する膜抵抗器素材を示している。

図４は、無気泡の歪み緩和滴で製造された膜抵抗器を示している。

図５は、１つのプレート上で一緒に製造された分離前の複数の膜抵抗器と、破断のための助けとなる規定破断箇所を示している。

図１によるニッケルコア２と銀外被３とを有する被覆線１は、線材もしくは膜抵抗器の製造プロセスの間にも、膜抵抗器の使用の間にも、金属間相の形成による品質悪化を受けない。それというのも、銀とニッケルは互いに金属間相の形成の傾向がないからである。金属間相の形成は、しばしばろう付け箇所で観察される問題であり、それは本発明によれば回避される。問題となるのは、一方で、特に相成長による材料疲労の増大と、他方では、導電性の低下である。本発明による線材では、前記の問題は本発明によれば生じない。前記の問題は、同様に、外被３が付加的にガラスもしくはセラミックを有する場合に生じない。これに関して、本発明による被覆線１は、ニッケルが白金中に拡散し、その場合に白金の良好な特性が損なわれる従来の白金−ニッケル−線材とは異なる。本発明によれば、それと共に、外被の機能は、被覆線をろう付けした場合にも、それを膜抵抗器として使用した場合にも保持されたままとなる。

このことは、本発明による銀外被３もしくは銀−ガラス外被３もしくは銀−セラミック外被３と同様に、それらの組み合わせ、例えば銀−サーメットからなる外被３又は銀でドープされたガラスからなる外被３を有する被覆線１の本発明による実施形態を可能にする。更に好ましいのは、銀とガラスもしくはセラミックからの複合材料からなる外被３と、ガラスセラミックからなる外被３又はガラス、ガラスセラミックもしくはセラミックで外装された銀外被のニッケル線である。

図１に示される被覆線１であって、付加的にガラスもしくはセラミックで外装されており、特に付加的な薄膜６で外装されている被覆線１は、熱圧着後に、ガラスによる無気泡の歪み緩和（Ｚｕｇｅｎｔｌａｓｔｕｎｇ）７を許容する。特に、ＳｉＯ₂薄膜６もしくはＡｌ₂Ｏ₃薄膜６の施与は、歪み緩和滴の焼き付けに際してのガラス溶融物の起こりうる反応に対して卓越した保護を提供する。

図２においては、図１による被覆線１が、パッド４上で膜抵抗器素材５の測定抵抗にろう付けされている。

図２による高価な一実施形態においては、パッド４上に固定された銀外被のニッケル線１は、ガラスもしくはセラミックによって被覆されて図３による素材５となる。

図２による簡単な一実施形態においては、パッド４にろう付けされたニッケル線１は、ガラスもしくはセラミックによって薄膜技術において外装されて図３による素材５となる。

好ましくは、多数の膜抵抗器素材５を有する基板プレートはガラスもしくはセラミックによって被覆される。その上に、歪み緩和７のためのガラスペーストを施与して図４による膜抵抗素材となり、その際、本発明による方法によれば、接続線での気泡形成は回避される。

膜抵抗器８の製造は、多数の膜抵抗器８のために基板として使用されるプレート上で行われる。膜抵抗器８の製造のための簡単な方法工程は、従って、多くの膜抵抗器８について並行して行うことができる。特に、その際に、ろう付けされた接続線の外装のためのガラスもしくはセラミックによる共通の薄膜施与を一緒に行うことができる。好ましくは、図５による規定破断箇所９が作製され、それにより膜抵抗器８は分離のためにより容易に破断できる。

図１は、ニッケル−銀−被覆線を示している。 図２は、ニッケル−銀−被覆線を有する膜抵抗器素材を示している。 図３は、石英ガラスもしくはＡｌ₂Ｏ₃からなる薄膜被覆を有する銀外被のニッケル線を有する膜抵抗器素材を示している。 図４は、無気泡の歪み緩和滴で製造された膜抵抗器を示している。 図５は、１つのプレート上で一緒に製造された分離前の複数の膜抵抗器と、破断のための助けとなる規定破断箇所を示している。

符号の説明

１ 被覆線、 ２ ニッケルコア、 ３ 銀外被、 ４ パッド、 ５ 膜抵抗器素材、 ６ 薄膜、 ７ 歪み緩和、 ８ 膜抵抗器、 ９ 規定破断箇所

Claims (8)

1. 白金測定抵抗を電気的に絶縁された基板上に有し、かつ該測定抵抗と熱圧着により接続された接続線を有し、前記接続線が外装されたニッケルコアを有する膜抵抗器であって、前記接続線の外被が、銀又は銀とガラスとの混合物もしくは銀とセラミックとの混合物からなり、かつ前記接続線の外被中の銀が熱圧着後も合金化しない相として保持されることを特徴とする膜抵抗器。
2. 請求項１に記載の膜抵抗器であって、銀外被もしくは銀相又はニッケルコアが、少なくとも９９質量％の純度を有することを特徴とする膜抵抗器。
3. 請求項１又は２に記載の膜抵抗器であって、ニッケルコアが直径１００μｍ〜４００μｍを有し、かつ銀外被が０．２〜５μｍの厚さであることを特徴とする膜抵抗器。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の膜抵抗器であって、該膜抵抗器が、外装された接続線を有し、該接続線の外被が、その導電性に関して、かつその機械的特性に関して、コア材料の拡散により脅かされないことを特徴とする膜抵抗器。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の膜抵抗器であって、測定抵抗と接続線が、その測定抵抗に固定された端部の領域でガラスもしくはガラスセラミックで被覆されていることを特徴とする膜抵抗器。
6. 基板の電気的に絶縁された表面と、その上に配置された導体路と、該導体路と接続された２つの接続線と、前記導体路及び該導体路と接続された線材端部をシールするガラスカバーとを有する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の膜抵抗器であって、接続線が、ニッケルコアと銀外被とを有することを特徴とする膜抵抗器。
7. 基板の電気的に絶縁された表面上の少なくとも１つの抵抗パターンと、該抵抗パターンを覆っているガラスカバーと、該ガラスカバーから突出している接続線とからなり、前記接続線が前記抵抗パターンと導電接続されている請求項１から６までのいずれか１項に記載の膜抵抗器の製造方法において、複数の一緒にろう付けされた膜抵抗器を破断によって分離することを特徴とする方法。
8. 請求項１から６までのいずれか１項に記載の測定抵抗とそれに接続された接続線とを有する膜抵抗器の製造方法において、前記接続線を、熱圧着によって抵抗層の接点表面と導電接続させることを特徴とする方法。

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