DE2061788A1 - Veränderbarer Widerstand - Google Patents

Description

Case 134-

Nippon Kogaku K.K.

7, 1-chome, Nihonbashi-dohri, Chuo-ku

Tokyo / Japan

Veränderbarer Widerstand

Die Erfindung betrifft einen veränderbaren V/iderstand, insbesondere die Anordnung und Form der 'Widerstands- und Elektrodenschichten eines veränderbaren Widerstands, der aus einer dünnen Widerstandsschicht besteht, die durch Vakuumabscheidung, Kathodenzerstäubung, Galvanoplastik od. dgl, gebildet ist, sowie aus siner Mehrzahl von Anzapfelektroden, die auf die gleiche v/eise auf die Wider stands schichten aufgebracht sind, und aus ainer Schleifbürste, die über die Anzapfelektroden führbar ist.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht der Abwicklung eines veränderbaren Widerstandes nacii dem bekannten Stanci dar Technik;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäscien, veränderbaren W idürs taii'.l ·,

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Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf diesen Widerstand in grösserem Maßstab und

Fig. 4 eine der Ansicht nach Fig. 3 entsprechende Darstellung, jedoch in einer nicht normalen Anordnung,

In Fig. 1 ist ein zum Stande der Technik gehöriger veränderbarer Widerstand, wie er in der USA-Patentanmeldung Ser.No„ 1987 vom 22. Januar 1970 und der Deutschen Patentanmeldung P 2 004 3 35.0 vom 30. Januar 1970 beschrieben ist; dabei sind die Widerstandsschicht und die Elektroden durch Vakuumabs chei dung oder Kathodenzerstäubung durch eine Maske hergestellt. Der Widerstandswert dieses veränderbaren Widerstands ändert sich nach einer kontinuierlichen Funktion. Die Anzapfelektroden 3, 3^! und 3" verlaufen rechtwinklig zu der Bahn K¹ eines Schleifarms. Die Breite einer keilförmigen Widerstandsschicht 1 ändert sich nach einer Funktion. Ein stufenförmig verlaufender Widerstandsabschnitt P¹ weist streifenartige Widerstandsschichten 2 auf, die ausserhalb der Bahn K' verlaufen und von denen jeweils eine von jeder Anzapfelektrode 3' ausgeht. Ein Abschnitt Q¹ mit Zickzack-

Widerständen weist streifenartige Widerstandsschichten 2' auf, von denen jeweils zwei von jeder Anzapfelektrode 3" ausgehen. Die streifenförmigen Widerstandsschichten 2 bzw. 2' in dem Stufenwiderstandsabschnitt P¹ bzw. dem Zickzack-Widerstandsabschnitt Q¹ sind durch Verbindungsstreifen 4 bzw. 4¹ untereinander verbunden. Bei einem veränderbaren V/iderstand der angegebenen bekannten Art müssen die Längen der Anzapfelektroden 3' in dem Stufen-Widerstandsabschnitt P¹ und die Lage der Verbindungsstreifen 4 nach der Funktion verändert werden. Demnach müssen die beiden streifenförmigen Elemente 3' und 4 und die /Jiders tandsschichten 2 genaue Form erhalten. Da in dem Zickzack-WiderstandsabschnLtt 0'

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für jede Anzapfelektrode zwei Widerstandsschichten gebildet werden, läßt sich eine ausreichende Genauigkeit nur erreichen, wenn die Widerstandsschichten und die Anzapfelektroden genau hergestellt werden. Im ungünstigsten Fall sind die Widerstands schicht en mit den Anzapfelektroden nicht elektrisch leitend verbunden, so daß Unterbrechungen in dem Widerstandsmuster auftreten.

Ein Ziel der Erfindung ist daher die Entwicklung eines "Widerstandsmusters von solchem Aufbau, daß der Bereich eines Widerstandswertes, wie er von einer Widerstandsschicht gewonnen werden kann, in einem begrenzten Raum rechtwinklig zu der Bahn des Schleifarms vergrössert werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, den Deckungsfehler einer isolierenden Basis gegenüber einer Anzapfelektroden bildenden Maske zum Herstellen von Anzapfelektroden so klein wie möglich zu machen und damit auch den relativen Widerstandsfehler möglicnst niedrig zu halten, der durch die Verzerrung des Musters verursacht wird, die wiederum ihren Grund in der Wärmeausdehnung von Basis, Maske und Schablonen hat.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Verkleinerung der Abstände zwischen den Maskenöffnungen, die die Genauigkeit erheblich beeinflussen_o

Ausserdem ist es das Ziel der Erfindung, einen Funktionswiderstand mit höherem Genauigkeitsgrad anzugeben, wobei der Widerstand einfacher und preiswerter als bisher nnd mit geringerem Ausschuß hergestellt werden können soll und wobei ferner die Breite der Schleifbürstenbahn, obwohl der Widerstand mit Anzapfelektroden ausgerüstet ist, gering gehalten werden kann und ein sicherer Kontakt über lange Zeiträume gewährleistet werden kann.

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Die Erfindung zeigt, kurz zusammengefaßt, einen veränderbaren Widerstand, bei dem Anzapfelektroden, die den Kontakt mit einer Bürste herstellen, mit gegenseitigem Abstand in der Bahn einer Bürste oder eines Schleifarms angeordnet sind; die streifenförmigen Schichten der Anzapfelektroden sind ausserhalb dieser Bahn angeordnet; ein 'Zickzackwiderstand mit Widerstandsschichten mit gleicher Teilung wie die Anzapfelektroden ist so aufgebaut, daß die Widerstandsschichten über die Anzapfstreifen gelegt werden können, und die Breite dieser Anzapfstreifen ist kleiner gehalten als die der Widerstandsschichten, ist jedoch gleich dem Abstand zwischen den V/iderstands schichten. Ferner ist eine keilförmige Widerstandsschicht in Serie an den Zickzack-Widerstand angeschlossen, und Anzapfelektroden, deren streifenförmige Anzapfschichten auf die keilförmige Widerstandsschicht aufgebracht sind, sind neben den Anzapfelektroden für den Zickzack-Widerstand angeordnet.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (Fig. 2) stellt eine Bürste J den Kontakt mit den Anzapfelektroden 7 und 7¹ aus einem Werkstoff her, der einen besseren elektrischen Kontakt mit der hoch verschleißfesten Bürste J bewirkt. Eine keilförmige Widerstandsschicht 5 besitzt einen verhältnismässig hohen Oberflächenwiderstandswert, und ihre Breite Sl ändert sich wie bei den bekannten Widerständen, so daß sich ein seinen Widerstandswert nach einer Funktion ändernder Widerstand ergibt. Die Anzapfelektroden 7 und die keilförmige Widerstandsschicht 5 bilden zusammen den keilförmigen Widerstandsabschnitt P. Ein Widerstand 6 in Zickzackmuster wird im Vakuum gMchzeitig mit der keilförmigen Widerstandsschicht 5 neben dieser abgeschieden, und ein Zweig des Zickzack-Widerstands 6 ist für jede Anzapfelektrode 7¹ vorgesehen. Die Anzapfelektroden 7' und der Zickzack— Widerstand 6 bilden zusammen den Zickzack-Widerstandsab-

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schnitt Q. Der Zickzack-Widerstand 6 liegt teilweise auf den Anzapfelektroden 7' ausserhalb der Bahn K der Bürste J, und gemäß Fig. 3 ist die Breite W des Anzapfstreifens B der Elektrode 7¹ kleiner gehalten als die Breite W¹ des Abschnitts A des Zickzack-Widerstands 6, während der Abstand C zwischen den Abschnitten A ebenso groß gewählt ist wie die Breite W des Anzapfstreifens B.

Eine elektrisch isolierende Scheibe 8, auf der die obengenannten Widerstandsschichten abgeschieden sind, wird mit einer Kerbe 8a versehen, die praktisch in der Mitte des Zickzack-Widerstandsabschnitts Q vorgesehen ist und in die ein Stift 9 während des Abscheidungsprozesses eingreift, um Fehler zu vermeiden, die beim Aufbringen des Zickzack-Widerstands 6 auf die Anzapfelektroden 7' entstehen können. Mit anderen Worten gesagt, ist die Kerbe 8a ein Bezugspunkt für die Festlegung der Positionen der keilförmigen Widerstandsschicht 5 bzw,- des Zickzack-Widerstands ß gegenüber den Anzapfelektroden 7 bzw. 7». Die Bürste J lauft über die Bahn K, und die Kontaktteile Jl bis J5 der Bürste J sind schrägstehend angeordnet (Fig. 2), so daß diese Kontaktteile Kontakte über mindestens zwei¹' Anzapfstreifen herstellen können. Das Bezugszeichen N kennzeichnet eine Anschlußelektrode.

An3chliessend soll die Arbeitsweise beschrieben werden. Wird ein Widerstand gefordert, dessen Viert logarithmisch zunimmt, so muß der Wert der keilförmigen Widerstandsschicht 5 allmählich von dem Bezugspunkt oder der Anschlußklemme M in Umfangsrichtung zunehmen. Dazu wird die Breite Sl der keilförmigen Widerstandsschicht 5 mit zunehmender Länge dieser Scnicht kleiner. Mit Rücksicht auf die Hera teilung besteht jedoch für die geringste Breite eine untere Grenze. Da der Widerstand proportional der Länge und umgekehrt proportional der Breite 1st, weißt der Zickzaak-Widerutand Q eine glaich-

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bleibende Breite S (Fig. 3) und ein Zickzack-Muster auf, so daß innerhalb eines begrenzten Raums ein widerstand erreicht werden kann, der höher ist als der in dem keilförmigen Widerstandsabschnitt P erreichbare. Fig.3 zeigt, daß die Breite W des Zickzack-Widerstands 6 grosser als die Breite W des Anzapfstreifens B der Anzapfelektrode 7' ist, während der Absiaid C zwischen den Abschnitten A gleich der Breite W des Anzapfstreifens B gehalten ist. Daher liegt, sogar wenn ein Fehler beim Auftragen des Zickzack-Widerstands 6 auf die Anzapfelektroden 7^! entsteht, d.h., wenn ein Fehler in der Lage des Anzapfstreifens B gegenüber dem Abschnitt A entsteht (wie zum Beispiel bei E in Fig. 4), dr Anzapfstreifen 3 auf dem Abschnitt A liegt, so lange der Fehler kleiner als die Hälfte eines Teilungsabstands D = W + W ist. Auch wenn der Fehler die Hälfte eines Teilungsabstands D überschreitet, erhält die Anzapfelektrode Kontakt mit dem benachbarten Widerstandszweig, weil der Abstand C zwischen den Abschnitten A gleich der Breite Vi des Anzapf-Streifens B gehalten ist. Mit anderen Worten: auch wenn der Fenler grosser ist als der halbe Viert des Teilungsabstands D, ist das gleichbedeutend mit dem Fall, daß der Fehler kleiner ist als die Hälfte des Teilungsabstands. Der Kurzschluß oder die Unterbrechung, die dann auftritt, wenn der Fehler genau die Hälfte des Teilungsabstands D beträgt (F in Fig. ¹O ergibt sich aus statischen Gründen sehr selten. Die auf den beschriebenen Fehlern beruhende Ausschußmenge kann daher erheblich verringert werden.

Bei der Herstellung des Dekannten veränderbaren Widerstands (Fig. L) ist ein Bezugsstift 11 in einer Karbe 10a der Basis LO während der Abscheidung angeordnet. Die Viiderstandsscuicht 2, die Anzapfelektroden 3, 3¹ und 3" und die Veruindungöij triiiibi ¹I- und H¹ v/erden unabhängig voneinander abgeschieden, üo ddiö Fehler beim Überlagern oder Zurdeckung-

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bringung dieser Schichten unvermeidlich waren.· Infolgedessen wurden fehlerhafte Widerstände wegen des nicht gleichmassigen Stromflusses durch die fehlerhaft ausgerichteten Schichten hervorgerufen. Insbesondere sind die Bereiche geringen Widerstands stark beeinflußbar. Der Fehler kann die Toleranzgrenzen überschreiten. Erfindungsgemäß erhält die zickzackförmige Widerstandsschicht im Abschnitt Q die in Fig. 2 gezeigte Gestalt, so daß die Verbindungsstreifen U und 4· weggelassen werden können und nur Anschlußelektroden und 7* auf die Widerstandsschichten aufzubringen sind. Daher können zwischen der keilförmigen Widerstandsschicht und der ζ ickzackförmigen Widerstandsschicht keine auf Überlagerungsfehler zurückzuführende Unterbrechungen auftreten. Ferner lassen sich abnormale Widerstände auf ein Minimum reduzieren. Da die Muster der Widerstandsschichten einfach sind, vereinfacht sich die Herstellung, und es läßt sich ein Funktionswiderstand mit einer weite Widerstandsbereiche überdeckenden Stabilität produzieren.

Wie oben erwähnt, wird der 'Wert des nach einer Funktion sich ändernden Widerstands·auch dann nicht nachteilig beeinflußt, wenn die relative Lage des Anzapfelektrodenmusters gegenüber dem Zickzackwiderstandsmuster um etwa oder mehr als einen halben Teilungsabstand verlagert ist. Die "Widerstandsschichten lassen sich vorteilhafterweise mit nur einem Abscheidungsvorgang innerhalb eines begrenzten Raumes herstellen und ihre gegenseitigen Fehler sind gering, obwohl sie einen grossen Widerstandsbereich überstreichen.

Ferner vereinfachen sich die Muster zum Herstellen der Anzapfelektroden und der Zickzack-Widerstandsschichten, so daß die Masken häufig verwendet verden können und die Deckungstöleranzen verbessert werden können. Anzapfelektroden und Zickzack-Widerstandlassen sich daher mit höherer Genauigkeit bei Verringerung der Kosten herstellen. Der Teilungsab-

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stand der Anzapfelektrode kann verringert werden, während der Abstand zwischen den Anzapfstreifen ebenfalls verkleinert vier den kann, so daß der Widerstand kontinuierlich variiert und mit höherer Genauigkeit angegeben werden kann. Ausserdem kann die Breite des Bürsten- oder Schleiferarms verringert und ein stabiler Kontakt gewährleistet werden.

Patentansprüche;

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Claims (2)

1. r. 9 -

   Patentansprüche

   .J Veränderbarer Widerstand, gekennzeichnet durch eine Scheibe (8) aus elektrisch isolierendem Werkstoff, Anzapfelektroden (T, 7¹), die in gleichmässigem gegenseitigen Abstand längs der Bahn (K) der Schleifbürste (J) nebeneinanderliegen, Anzapfstreifen (B), die ausserhalb der Bahn (K) liegen und von den jeweiligen Anzapfelektroden (7, 7¹) ausgehen,

   Widerstandsschichten (6) auf der Scheibe (8) mit Querspalten (C), die abwechselnd von den einander gegenüberliegenden Seitenkanten parallel zu den Anzapfstreifen (B) nach innen eingreifen, um einen Zickzack-Widerstand mit vorgegebener Widerstands charakteristik herzustellen, und seitliche, zwischen den Querspalten (C) befindliche Randteile des Zickzack-Widerstands (6) mit dem gleichen Teilungsmaß wie die Anzapfelektroden (7,7'), wobei die Anzapfstreifen (B) auf die seitlichen Randteile fallen und die Breite der Anzapfstreifen (B) geringer ist als die der seitlichen Randteile«
2. 2. Veränderbarer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Querspalten (C) zwischen den Anzapfstreifan (B) von einem Schritt zum anderen unter-9chLedli.cn groß Lat, währ» und die Lange dar anderen Quer-■ spalfcö .gleicho Leiijiiiid,'L-3 t»

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   durch eine in Serie an die Zickzack-tfiderstandsschicht (6) geschaltete keilförmige Widerstandsschicht (5), deren Anzapf elektroden (7) mit auf die keilförmige Widerstandsschicht (5) gelegten streifenförmigen Anzapfschichten neben den Anzapfelektroden (7¹) für die Zickzack-Widerstandsschicht (6) angeordnet sind.

   Veränderbarer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Anzapfstreifen (B) praktisch gleich der breite der Querspalte (C) ist.

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