DE1806756C3 - Verfahren zur Herstellung von ohmschen Widerständen in Dickschichttechnik auf Moduln - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von ohmschen Widerständen in Dickschichttechnik auf Moduln in zwei oder drei verschiedenen Widerstandsbereichen durch Aufdrucken pastöser, aus Metallen und/oder Metalloxiden mit Bindemitteln und Flußmitteln bestehenden Widerstandsmassen auf ein Substrat und durch ihr anschließendes Trocknen und Einbrennen.

Derartige Widerstände werden hauptsächlich in der sogenannten Modul-Fertigung verwendet, indem Widerstandspasten auf eine Kerarnikunterlage im Siebdruckverfahren aufgebracht werden. Diese Technik ist auch bekannt als sogenannte Dickfilmtechnik. Da auf einem Modul Widerstände mit verschiedenen Widerstandswerten vorhander sind, ist es nicht immer möglieh, verschiedene Widerstandswerte mit ein und derselben Paste herzustellen. Es werden daher im Handel verschiedene Widerstandspasten angeboten, die einen voneinander abweichenden Leitwert aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, Widerstände zwischen 0,1 Ω und einigen ΜΩ auf ein und derselben Isolierstoffunterlage herzustellen. Hierzu sind jedoch, wie eben erläutert, verschiedene Pasten erforderlich, so daß auch entsprechend viele Arbeitsgänge und eventuell Einbrennvorgänge notwendig sind.

Es ist zwar möglich, mit einer einzigen Druckpaste für einen bestimmten Widerstandsgrundwert einen «ranzen Bereich um den Grundwert dadurch zu erhalten, daß die Druckpaste in langen breiten oder in kurzen schmalen Streifen und gegebenenfalls zusätzlich unterschiedlicher Dicke auf das Modulsubstrat aufgebracht wird, wie es z. B. aus dem Buch von Wellard, CL »Resistance and Resistors«, McGraw-Hill, S. 156, 157, bekannt ist

Um nun verschiedene Widerstände herzustellen, die trotz dieser Methoden nicht mehr mit einer einzigen Druckpaste hergestellt werden können, ist es erforderlich, eine entsprechende Anzahl von Druckpasten mit verschiedenen Widerstandsgrundwerten zu verwenden. So werden beispielsweise bei der Herstellung von Potentiometern gemäß der US-PS 22 59 588 der Widerstandsring in mehrere Sektoren unterteilt und jeder Sektor mit einer anderen Widerstandsmasse versehen, die kontinuierlich aneinander anschließen.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich demgegenüber mit der Aufgabe, die Herstellung von Moduln mit Widerständen, deren Ohmwerte derart verschieden sind, daß diese nicht mit nur einer Widerstandsmasse erzeugt werden können, rationell zu gestalten, indem mit nr.ögiichst wenig Widerstandsmassen ein möglichst großer Widerstandsbereich oder mehrere verschiedene Widerstandsbereiche hergestellt werden kann bzw. können.

Erf.nduigsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß auf einem Modul in lediglich zwei Auftragprozessen aus nur zwei Widerstandsmassen unterschiedlicher Leitfähigkeit dadurch Widerstände in verschiedenen Widerstandsbereichen erhalten werden, daß zunächst die Widerstandsmasse höherer oder niedrigerer spezifischer Leitfähigkeit in der erforderlichen Form und Dikke gedruckt und getrocknet wird und anschließend die Widerstandsmasse niedrigerer bzw. höherer spezifischer Leitfähigkeit in der erforderlichen Form und Dikke, an Stellen zur Erzeugung von Widerständen mit mittleren Ohmwerten die erste Widerstandsmasse voll überdeckend, gedruckt und getrocknet wird und daß dann beide Massen eingebrannt werden.

Hierdurch ist es beispielsweise möglich, zunächst Widerstandsschichten herzustellen, die eine hohe Leitfähigkeit aufweisen und diese einzubrennen. Anschließend werden Widerstände gedruckt, die eine sehr niedrige Leitfähigkeit aufweisen und gleichzeitig werden mit dieser Paste einzelne oder alle vorherigen Widerstände mit hoher Leitfähigkeit überdruckt. Beim Einbrennen der letzteren Widerstandspaste werden dann Widerstände der einzelnen nachträglich aufgebrachten Schicht mit niedriger Leitfähigkeit erzielt und außerdem durch Ineinanderdringen der letzteren Schicht und der zuerst aufgebrachten Widerstandsschicht ein Wert erreicht, der zwischen demjenigen der ersten und der zweiten liegt. Hierdurch ist es möglich, mit zwei Arbeitsgängen drei verschiedene Widerstandsgrundwerte zu erhalten und durch entsprechende Formgebung einen bestimmten Bereich überstreichen zu können. Beispielsweise ist es möglich, mit einer ersten Widerstandsschicht z. B. den Bereich von 0,1 bis 2 Ω zu überstreichen, mit der zweiten Schicht einen Widerstandsbereich von z. B. 0,5 bis 5 kΩ zu überstreichen und daß durch das Ineinanderdringen ein resultierender Gesamtwiderstand der beiden übereinandergedruckten Pasten von etwa 1 bis 5 Ω je Flächeneinheit erhalten wird. Wie ersichtlich, können daher drei verschiedene Grundwerte erhalten werden, obwohl nur zwei Druckvorgänge erforderlich sind. Aber auch dann, wenn mit zwei Widerstandsmassen nur zwei verschiedene Widerstandsbereiche hergestellt werden sollen, ist der

Einsatz des erfindungsgemaßen Verfahrens des Übereinanderdruckens von Widerstandsmassen verschiedener Leitfähigkeit sehr vorteilhaft So kann es beispielsweise vorkommen, daß Widerstards- oder Leiterbahnen mit einem Ohmwert von z. B. 0,01 bis 0,2 Ω je FIacheneinheit und Widerstandsbahnen mit 5 bis 10 Ω je Flächeneinheit auf einem Substrat erzeugt werden sollen. Die erstere besteht dabei z. B. aus einer Versilberungspasie, aus der auch die Anschlußkontakie aufgedruckt werden. Ist für die zweiten Widerstar.dsbahnen jedoch keine geeignete Widerstandsmasse vorhanden oder müßte sie erst aus vorhandenen anderen Widerstandsmassen zusammengemischt und erprobt werden, so kann mit Vorteil das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden. Dazu bedarf es nur eines Versuchs um festzustellen, in welcher Form und Stärke die beiden vorhandenen Widerstandsmassen Cbereinandergedruckt werden müssen, um den gewünschten Wicferstandsbereich zu erhalten. Es bedarf also auch keiner Vorratshaltung für Wider Standsmassen mit Zwischenwerten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es ist zwar bereits aus der Dt-AS 10 66 654 bekannt, bei der Herstellung von Widerständen aus einem Metalloxidfilm mit relativ hohen Ohmwerten in an sich bekannter Weise den Widerstandsfilm sehr dünn zu machen und dessen Oberfläche dann durch einen vorzugsweise mindestens zehnfach höherohmigen Metalloxidfilm zu bedecken, der jedoch nicht mit dem darunter befindlichen eigentlichen Widerstandsfilm reagieren soll. Auf diesen werden von außen die Anschlußelemente aufgebracht und der Strom fließt vor allem quer durch den äußeren Widerstandsfilm. Dadurch soll erreicht werden, daß die ursprünglichen Eigenschaften des unteren Widerstandsfilms durch äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit und atmosphärische Gase und Dämpfe nicht beeinflußt werden können und trotzdem nach dem Auftragen des als Schutzschicht wirkenden äußeren Metalloxidfilms eine Kontaktierung von außen möglich ist. Die Dt-AS befaßt sich also ausschließlich damit, den Widerstandswert von Metalloxidfilmen durch Erzeugung dünnerer Filme zu erhöhen. Dieses Problem der Instabilität infolge der sehr dünnen Metalloxidfilme stellt sich jedoch bei den in der Dick-Schichttechnik verwendeten Widerstandsmassen vor allem schon vermutlich wegen der relativ großen Schichtdicke nicht.

Weiterhin ist es aus der DT-PS 7 32 464 bekannt, zur Herstellung von Massewiderständen, deren Widerstand über ihre Länge einen nichtlineraren insbesondere einen logarithmischen Verlauf bestitzen soll, zwei Widerstandsmassen so beispielsweise mittels Zerstäuber aufzutragen, daß diese sich auf einen Träger gemischt niederschlagen. Hierbei geht es jedoch um das Problem des stufenlosen Überganges von einer Zone einer bestimmten Leitfähigkeit in eine Zone anderer Leitfähigkeit.

Besonders vorteilhaft ist die Erfindung anwendbar, wenn als die erste Widerstandsschicht die zur Kontaktierung des Moduls sowieso erforderliche Leiteremulsion Verwendung findet, die einen Flächenwiderstand von beispielsweise 0,05 Ω je Flächeneinheit aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Modul in Dickfilmtechnik.

F i g. 2 einen Querschnitt mit erfindungsgemäß aufgebrachten Widerstandsmassen vor und

F i g. 3 denselben Ausschnitt nach dem Einbrennvorgang,

F i g. 4 zeigt eine untere Widerstandsschicht in Form eines Gitters.

Mit 1 ist eine Isoliersioffunterlage, beispielsweise aus Hartpapier, Epoxydharz oder glasfaserverstärktem Epoxydharz oder vorzugsweise aus einer Keramikmasse bezeichnet Diese ist mit z. B. Kontaktierungskerben 2 versehen, die in an sich bekannter Weise durch eine Versilberungspaste mit Anschlußelektroden 3, 4, 5 und

6 versehen sind.

Der Anschlußelektrode 3 liegt eine Gegenelektrode

7 gegenüber und zwischen beiden ist ein Widerstand 8 aus einem Material mit niedriger Leitfähigkeit aufgedruckt oder aufgespritzt. Ebenso ist zwischen den Anschiußelektroden 5 und 6 eine Widerslandsfläche 9 aufgebracht, die aus derselben Widerstandsmasse besteht wie diejenige des Widerstandes 8.

Der Anschlußelektrode 4 liegt eine Gegenelektrode 10 gegenüber, die beide aus einer Versilberungsmasse bestehen und zwischen beiden ist beispielsweise hier in Mäanderform aus derselben Versilberungsmasse ein Widerstand mit sehr hohem Leitwert aufgebracht. Hierüber ist in derselben Form die gleiche Widerstandsmasse aufgebracht, wie sie für die Widerstände 8 und 9 Verwendung finden. Diesen Vorgang zeigt die F i g. 2. Hier ist mit 11 die Silberschicht und mit 8 die Widerstandsschicht bezeichnet. Bei dem Einbrennen der Widerstandsschicht gehen die beiden in F i g. 2 gezeigten Schichten in eine homogene Widerstandsschicht über, wie sie in F i g. 3 mit 12 bezeichnet ist.

Wie an Hand der F i g. 1 ersichtlich, kann mit einer Widerstandsmasse mit hohem Widerstand, beispielsweise ein sehr hochohmiger Widerstand 8 und ein niedrigohmiger Widerstand 9 hergestellt und außerdem durch die Herstellung einer homogenen Schicht mit der Silberemulsion ein zwischen den Grundwerten liegender Widersiandswert erhalten werden. Es können daher im vorliegenden Beispiel unter Verwendung nur einer einzigen Widerstandsmasse mit niedrigem Leitwert und der vorhandenen Versilberungsmasse zweierlei Widerstandsspektren mit voltkommen voneinander verschiedenen Grundwerten hergestellt werden und trotzdem ist nur für die Herstellung der Widerstände mit verschiedenen Grundwerten ein einziger Arbeitsgang notwendig.

In vorteilhafter Weise kann zwecks Abgleichens eines Widerstandes dieser oder ein Teil desselben in Form eines Gitters mit Querstegen 13 und einem mittleren, die Querstege 12 verbindenden gemeinsamen Steg 14 aufgebracht werden und der mittlere Steg 14 durch eine geeignete Trennvorrichtung abgetragen werden.

Gegebenenfalls kann das Gitter von der zweiten höherohmigen Widerstandsmasse so bedeckt sein, daß auch die Hohlräume mit bedeckt werden. Hierdurch ergibt sich praktisch keine wesentliche Änderung des Widerstandswertes des Gitters. Der Vorteil der Anbringung des verbindenden Steges 14 und der Auftrennung desselben zwecks Abgleich ist der, daß Streuungen, die durch ungenaues Arbeiten der Trennvorrichtung auftreten können, vermieden werden, da die Widerstandsschicht als solche nicht verletzt wird sondern nur der verbindende Steg 14 aufgetrennt und daher ein stufenförmiger Abgleich erreicht werden kann. Zweckmäßig sind die Querstege 13 gegeneinander ver-

setzt, so daß die Abglcichstufen näher aneinanderrükken und praktisch eine kontinuierliche Ablcichkurve ergeben können. Um einen Abgleich herstellen zu können, wird vorher die für den Abgleich vorgesehene Widerstandsfläche in ihrer Flächenausdehnung derart gewählt, daß der Gesamtwiderstand flächenmäßig größer ist als erforderlich und anschließend durch Entfernen des verbindenden Steges 14 auf den geforderten Wert abgeglichen werden kann. Eine derartige Teilansicht eines Gitters zeigt die F i g. 4.

Um die Abgleichkurvcn beeinflussen zu können, kann in vorteilhafter Weise die Breite und/oder die Länge der Querstege 13 und/oder die Abmessungen des Steges 14 verändert werden. Weiterhin muß der Steg 14 nicht unmittelbar mit der Widerstandsschicht verbunden sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von ohmschen Widerständen in Dickschichttechnik auf Moduln in zwei oder drei verschiedenen Widerstandsbereichen durch Aufdrucken pastöser, aus Metallen und/oder Metalloxiden mit Bindemitteln und Flußmitteln bestehenden Widerstandsmassen auf ein Substrat und durch ihr anschließendes Trocknen und Einbrennen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Modul in lediglich zwei Auftragprozessen aus nur zwei Widerstandsmassen unterschiedlicher Leitfähigkeit dadurch Widerstände in verschiedenen Widerstandsbereichen erhalten werden, daß zunächst die Widerstandsmasse höherer oder niedrigerer spezifischer Leitfähigkeit in der erforderlichen Form und Dicke gedruckt und getrocknet wird und anschließend die Widerstandsmasse niedrigerer bzw. höherer spezifischer Leitfähigkeit in der erforderlichen Form und Dicke, an Stellen zur Erzeugung von Widerständen mit mittleren Ohmwerten die erste Widerstandsmasse voll überdeckend, gedruckt und getrocknet wird und daß dann beide Massen eingebrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbrennen in oxidierender Atmosphäre durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbrennen in reduzierender Atmosphäre durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Widerstandsmasse in Form eines Gitters M3, 14) aufgebracht wird und die zweite Widerstandsmasse das Gitter überdeckt.