DE2623640A1

DE2623640A1 - Elektrischer schichtwiderstand und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2623640A1
Application number: DE19762623640
Authority: DE
Inventors: Edmund Dipl Phys Breitfelder; Dietrich Dipl Phys Dr Hoeffgen
Original assignee: Draloric Electronic GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1977-12-01
Also published as: GB1583684A

Description

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DRALORIC Electronic GmbH 8672 Selb, den 20." Mai 1976

C Z/P-Fi/sch-

ELEKTRISCHER SCHICHTWIDERSTAND UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schichtwiderstand, bestehend aus auf einem ebenen Trägerkörper zwischen Kontaktflächen aufgebrachter Widerstandsschicht und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Derartige Widerstände sind als Chipwiderstände bekannt, bei denen auf einer Hauptfläche zwischen zwei gegenüberliegende Schmalseiten überdeckende Kontaktierungsflachen, die Widerstandsschicht beispielsweise im Siebdruckverfahren aufgebracht, ist. Bei dieser, beispielsweise aus "Electronic Engineers Master" 1973, Vol. 3, Seite 1147 bekannten Widerstandsbauform reichen die Kontaktierungsschxchten von der die Widerstandsschicht tragenden Kauptfläche biszur gegenüberliegenden Hauptfläche, um eine sichere Kontaktierung mit den Leitungszügen einer elektronischen Schaltung zu gewährleisten. Diese Kontaktierung wird beispielsweise im reflow-soldering-Verfahren hergestellt, wobei das Bauelement infolge der Oberflächenspannung des Lötzinnes je-

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doch zu schwimmen beginnen kann, so daß eine genaue Lokalisierung des Bauelementes auf der Schaltung erschwert ist. Außerdem beansprucht ein derartiges Bauelement einen durch seine Grundfläche bedingten großen Flächenbedarf in der Schaltung.

Aus der US-PS 2 777 O39 sind elektrische Widerstände für die Verwendung in gedruckten Schaltungen bekannt. Diese Widerstände haben eine kreisförmige Grundflächen— gestalt und zwischen mindestens zwei auf einer Grundfläche befindlichen Kontaktflächen mindestens eine Widerstandsschicht. Die Kontaktstreifen können zueinander parallel oder konzentrisch angeordnet sein. Bei dieser bekannten Ausführungsform müssen die Leiterbahnen der Schaltungsstruktur der gedruckten Schaltung in genau definierten Bahnen in die Ausnehmungen des Schaltungs— trägers einmünden und es muß bei parallel verlaufenden Kontaktflachen außerdem der" scheibenförmige Widerstands— trägerkörper in der richtigen Winkellage eingesetzt werden, ua zu einem Kontakt zwischen Leiterbahn und Kontaktflache zu gelangen.

Aus der DT—OS 2 413 457 ist ein induktionsarmer, niederohmiger elektrischer Widerstand bekannt, bei dem der Trägerkörper zwei parallele, vollständig mit Widerstands

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material belegte Hauptflächen besitzt, von denen jede am gleichen Ende, lediglich durch die Dicke des isolierenden Trägerkörpers getrennt, ein Kontaktierungsfeld mit daran befestigten elektrischen Anschlußelementen aufweist und welche über eine am anderen Ende von den Kontaktierungsfeidern befindliche schmale Fläche hinweg, deren Kanten abgerundet sind, miteinander elektrisch leitend verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schichtwiderstand anzugeben, der unmittelbar in eine gedruckte Schaltung einfach eingesetzt werden kann, d.h. der keine zusätzlichen Anschlußelemente besitzt, der auch nicht . auf der Schaltung während des Lötvorganges schwimmt, sondern fest in der Schaltung lokalisiert ist und einen minimalen Flächen- und Raumbedarf besitzt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Trägerkörper des Schichtwiderstandes eine trapezförmige Hauptfläche besitzt. Damit ist es möglich, den Widerstand ohne auf eine besondere Orientierung desselben achten zu müssen, .-.·. in eine Schaltung einsetzen zu können. Von einer Orientierung absolut unabhängig ist ein Schichtwiderstand, bei dem der Trägerkörper die Form eines Doppeltrapezes besitzt.

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Von besonderem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Schichtwiderstand ist, daß er in der Schaltung nur den durch seinen Querschnitt bedingten Flächenbedarf hat, und daß

auch sein Raumbedarf gegenüber herkömmlichen, in Schichtschaltungen eingesetzten elektrischen Widerständen minimal ist, da er die Dicke der Schaltungsplatte ausnutzt, dadurch, daß in die Schaltungsplatte ein seinem Querschnitt entsprechendes Langloch geschnitten wird, in welchem der trapezförmige Widerstand steckt.

Da bei der Herstellung derartiger Langlöcher Fertigungstoleranzen auftreten, können die erfxndungsgemäßen Schicht-Widerstände auf den Schrägflächen angeformte Schultern besitzen, welche ein Durchrutschen des Widerstandes durch das Langloch verhindern.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verläuft auf jeder trapezförmigen Hauptfläche eine Kontaktfläche parallel zur kürzeren Längsseite in deren Nähe von einer Schrägfläche zur anderen Schrägfläche und die Widerstandsschicht bedeckt die beiden Hauptflächen und die zweite, längere Längsseite des trapezförmigen Schichtwiderstandes, oder die Widerstandsschichten auf den beiden trapezförmigen Hauptflächen werden von den Kontaktflächen und einer Verbindungsschicht,

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welche die große Längsseite überdeckt, begrenzt. Es ist jedoch auch möglich, daß je eine Kontaktfläche im Mittelbereich einer Hauptfläche verläuft und die Widerstandsschicht von der Kontaktfläche einer Hauptfläche über die Längsseite bis zur Kontaktfläche auf der gegenüberliegenden Hauptfläche des Trägerkörpers reicht. Bei der zuletztgenannten Form braucht nur eine Längsseite von einer Widerstand schicht gleichen Widerstandes pro Quadrateinheit bedeckt zu sein. Es können jedoch auch beide Längsseiten von einer Widerstandsschicht gleichen oder unterschiedlichen Flächenwiderstandes bedeckt sein. Vorzugsweise sind die Kontaktflächen und die vorzugsweise vorhandene Verbindungsschicht gleich breit, damit die erfindungsgemäßen Schichtwiderstände beispielsweise aus einem längeren, elektrisch isolierenden, strangförmigen Trägerkörper hergestellt werden können, wobei es unerheblich ist, welche Längsseite kurze und welche große Längsseite des Trägerkörpers eines Schichtwiderstandes wird. Diese Metallschichten müssen nur so breit sein, daß eine sichere Kontaktierung zwischen den Kontaktflächen und den Leiterbahnen auf dem Trägerkörper einer gedruckten Schaltung möglich ist. Die gesamte übrige Hauptfläche steht für die Widerstandsschicht zur Verfügung, welche die Hauptfläche von einer Schrägfläche bis zur anderen Schrägfläche bedecken kann, oder welche die Form einer Mäander besitzen kann. Es ist auch möglich, auf einer Hauptfläche

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eine Mäander und auf der gegenüberliegenden Hauptfläche eine für den Widerstandsabgleich beispielsweise sackförmig flächige Widerstandsschicht aufzubringen.

Bei einer weiteren Ausführungsform erfindungsgemäßer Schichtwiderstände verlaufen die kontaktflächen in der Nähe einer Schrägfläche und werden vorzugsweise mittels Siebdruckverfahrens aufgebracht. Es ist auch möglich, daß mehrere Widerstände beliebiger Struktur auf einer oder auf beiden Hauptflächen nebeneinander angeordnet sind und die Kontaktflächen in der Nähe der kürzeren Längsseite und die Verbindungsschicht auf der gegenüberliegenden größeren Längsseite Unterbrechungen aufweisen, welche die einzelnen Widerstände entsprechend voneinander elektrisch trennen. Damit sind auch Widerstandsnetzwerke auf einem erfindungsgemäß trapezförmigen oder doppeltrapezförmigen Trägerkörper möglich. Derartige Widerstandsnetzwerke haben den erheblichen'Vorteil, daß an ihre Anschlußflächen keine beispielsweise aus der DT-OS 2 316 058 bekannten Anschlußleiter angelötet zu werden brauchen. Es sind zwar Bauelemente mit trapezförmigen bzw. doppeltrapezförmigen Umrißlinien bekannt; bei diesen beispielsweise aus der US-PS 2 990 498 oder aus dem DT-GM 7 423 bekannten Bauelementen handelt es sich jedoch ausnahmslos

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um elektrische Kondensatoren und nicht um elektrische Schichtwiderstände. Diese bekannten trapezförmigen Keramikkondensatoren v/erden in einem preisungünstigen Preßvorgang geformt und nach einem Sinterbrand im Siebdruckverfahren mit den Elektrodenbelägen versehen.

Erfindungsgemäß werden die trapezförmigen Schichtwiderstände dadurch hergestellt, daß die Kontaktflächen, die evtl. vorhandenen Verbindungsschichten und die Widerstands— schichten mittels rotierender Walzen auf den ebenen, vorzugsweise stranggezogenen Trägerkörper aufgebracht werden und der vorzugsweise keramische Strang nach dem Aufbringen und Einbrennen der Kontakt- und der Widerstandsschichten mittels Laserstrahles auseinandergeschnitten werden. Dies soll bedeuten, daß durch den Laserstrahl der stranggezogene Träger nur angeritzt und anschließend in einzelne Widerstände und/oder Widerstandsnetzwerke auseinandergebrochen wird. Außer dem Verfahren, die verschiedenen Schichten mit Walzen oder Scheiben aufzubringen, ist es auch möglich, die Schichten im Siebdruckverfahren, durch Tauchen, Spritzen oder Pinseln, oder durch Kombination dieser Verfahren aufzubringen. Der so hergestellte Wider stand, oder das so hergestellte Widerstandsnetzwerk können

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mit einer elektrisch isolierenden Schutzschicht umhüllt werden, welche nur die Kontaktflächen freiläßt. Dies geschieht mittels Tauchverfahrens oder mittels Siebdruckverfahrens .

Erfindungsgemäße Schichtwiderstände besitzen den Vorteil, daß sie in die dafür vorgesehenen Langlöcher im Schaltungsträger eingesteckt werden und darin infolge der nicht absolut glatt verlaufenden Schnittkanten an den Schrägflächen in den Langlöchern festsitzen bis sie durch einen Lötvorgang in der Schaltung befestigt sind. Ein erheblicher Vorteil besteht auch darin, daß Abmessungstoleranzen der Langlöcher rn weiten Grenzen von untergeordneter Bedeutung sind, da die Trapezform diese Toleranzen auszugleichen gestattet, bzw. Schultern an den trapezförmig verlaufenden Schrägflächen angeformt sein können.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß stranggezogene längliche Trägerkörper in einfachster Weise in einem Arbeitsablauf mit einer Vielzahl gleicher oder verschiedener Widerstände und/oder Widerstandsnetzwerke versehen werden können, die in einem weiteren Arbeitsgang in Einzelwiderstände oder einzelne Widerstandsnetzwerke auseinandergetrennt werden

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und daß keine zusätzlichen Anschlußelemente erforderlich sind, um die erfindungsgemäßen Widerstände in elektronische Schaltungen einzusetzen. Ein erheblicher.Vorteil besteht auch im minimalen Raumbedarf derartiger Widerstände.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung eines trapezförmigen Widerstandes,

Fig. 2 einen trapezförmigen Schichtwiderstand mit zwei parallel geschalteten Widerstandsschichten,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Schichtwiderstandes gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines mit einer Umhüllung versehenen Schichtwiderstandes mit getauchter Widerstandsschicht ,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines SchichtwiderStandes gemäß Fig. 2,

Fig. 6 einen Aufriß und eine Seitenansicht eines in eine Schaltungsplatte eingesetzten trapezförmigen Schichtwiderstandes,

Fig. 7 ein Widerstandsnetzwerk auf einem tr-apezförmigen Trägerkörper,

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Fig. 8 eimern siebgedruckten, trapezförmigen Schichtwiderstand und

Fig. 9 einen doppeltrapezförmigen mit Schultern ausgebildeten Trägerkörper mit mäanderförmiger Widerstandsbahn.

Sämtliche Figuren sind zur besseren Verdeutlichung der Einzelheiten vergrößert dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen trapezförmigen keramischen Trägerkörper mit zwischen Kontaktflächen 3 angeordneten Widerstands— schichten 2, welche die Hauptflächen und die große Längsseite 4 bedecken. Ein derartiger Widerstand kann dadurch hergestellt werden,daß beispielsweise mittels Walzen die Kontaktflächen 3 auf den gegenüberliegenden Hauptflächen des stranggezogenen, länglichen Trägerkörpers 1 und die Verbindungsschicht 7 aufgebracht und getrocknet werden. Nach dem Aufbiegen der Widerstandsschichten auf den gegenüberliegenden Hauptflächen des Trägerkörpers und dem Einbrand desselben wird der längliche Trägerkörper entlang der Schrägflächen 6 auseinandergetrennt und jeweils die kurze Längsseite 5 von der ursprünglich vorhandenen

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Metallisierung befreit. Bei diesem Verfahren empfiehlt es sich, die Kontaktflächen 3 und die Verbindungsschicht 7 gleich breit auszubilden, damit der gesamte Strang abfallos verwendet werden kann.

Fig. 2 zeigt einen trapezförmigen Schichtwiderstand, bei dem die Kontaktflächen 3 in der Mitte der Hauptflächen des Trägerkörpers 1 verlaufen und zwei Widerstandsschichteo 2 von Kontaktfläche 3 zu Kontaktfläche 3 reichen. Bei dieser Ausführungsform können die Kontaktflächen 3 wieder mittels rotierender Walzen auf einen länglichen Keramikstrang aufgebracht v/erden. Die Widerstandsschichten 2 können auch im Tauchverfahren aufgebracht werden. Nach dem Auseinander— schneiden der Stränge bleiben nur die Schrägflächen 6 von einer Metallisierung frei.

.In Fig. 3 ist die vorzugsweise gleiche Breite der Kontaktflächen 3 .und der die große Längsseite 4 überdeckenden ¥er— bindungsschicht 7 zu erkennen.

In Fig. 4 ist eine Widerstandsschicht 2 zu erkennen, die beispielsweise im Tauchverfahren auf den Trägerkörper 1 aufgebracht worden ist und die bis zu den Kontaktflächen 3

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reicht, welche durch die kurze Längsseite 5 voneinander getrennt sind. Eine Umhüllung 16, welche die Widerstandsschicht gegen äußere Einflüsse schützt, bedeckt die Widerstandsschicht und läßt nur die Kontaktflächen frei. Bei dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schichtwiderstandes kann auch die Umhüllung 16 so stark mit einer Schulter 15 ausgeprägt sein, daß diese Schulter dazu dienen kann,den Schichtwiderstand nicht durch ein entsprechendes Langloch durchrutschen zu lassen.

Fig. 5 zeigt den symmetrischen Aufbau eines Schichtwiderstandes gemäß Fig. 2, bei dem die Kontaktflächen 3 auf halber Höhe des Trägerkörpers 1 verlaufen und zwei Widerstandsschichten 2 an die Kontaktflächen 3 angeschlossen sind.

Fig. 6 zeigt einen in das Langloch 10 einer Schaltungsplatte 11 eingesetzten Schichtwiderstand. Dabei hat das Langloch eine derartige Längsausdehnung, daß die Kontakt-

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flächen 3 in der Nähe der kurzen Längsseite 5 des trapezförmigen Trägerkörpers 1 aus dem Schaltungsträger 11 heraus ragen, so daß die Kontaktflächen 3 mit den Leiterbahnen 8, die vorverzinnt sein können, vermittels einer Zinnperle 9 elektrisch leitend verbunden werden können. Bei dem in dieser Figur dargestellten trapezförmigen Schichtwiderstand handelt es sich um eine in Fig. 1 gezeigte Bauform, bei der die Widerstandsschichten 2 zwischen den beiden Kontaktflächen 3 und der Verbindungsschicht 7 liegen.

Fig. 7 zeigt ein Widerstandsnetzwerk, bei dem eine Anzahl unterschiedlich strukturierter Widerstandsschichten 2 zwischen Kontaktflächen 3 auf der einen Seite 5 und Verbindungsschweißen 7 auf der größeren Längsseite 4 angeordnet sind, wobei die Kontaktflächen 3 und die Verbindungsschichten 7 Unterbrechungen 12 und 13 besitzen. Hierbei werden die zwischen den beiden Schrägflächen 6 auf beiden Hauptflächen liegenden Strukturen vorzugsweise im Siebdruckverfahren hergestellt. Es sind jedoch auch alle anderen bekannten Verfahren der Dickschicht— und der Dünnschichttechnik, oder auch Kombinationen beider Techniken möglich. Auch muß der Trägerkörper nicht aus Keramik bestehen, sondern beispielsweise auch aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff.

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Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schichtwiderstandes, ibex dem die Widerstandsschicht 2 mäanderförmlg zwischen einer Kontaktfläche 3, welche in der Nähe einer Schrägfläche 6 verläuft und einer ringförmigen Verbindungs— schicht 7, die sich durch eine Kerbe 14 zur gegenüberliegenden Hauptfläche fortsetzt, angeordnet 1st. Um kapazitive Wirkungen zwischen den Kontaktflächen 3 weitestgehend auszuschalten, 1st es auch möglich, die Kontaktflächen auf den gegenüberliegenden Hauptflächen diametral versetzt anzuordnen--Desgleichen ist möglich, die induktive Wirkung der mäanderförmlgen Widerstandsschichten dadurch zu reduzieren, daß die Mäandern auf den gegenüberliegenden Haupt— flächen des trapezförmigen Trägerkörpers 1 im entgegengesetzten Richtungssinn verlaufen.

Fig. 9 zeigt einen doppeltrapezförmigen Trägerkörper 1 mit an die Schragflächen 6 anschließenden Schultern 15 und einen rechteckigen Mittelteil, der von der Widerstands— schicht 2 bedeckt ist. Dabei kann es sich um einen In der dargestellten Form verwendbaren Schichtwiderstand mit den auf den beiden gegenüberliegenden Hauptflächen befindlichen Kontaktflächen 3 und einer Verbindungsschicht 7 handeln, oder auch um einen Widerstand, bei dem die Wider— Standsschicht und die Metallschicht 3 und 7 nur auf eine

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Hauptfläche aufgebracht und der flexible Trägerkörper um seine Querachse um 180 Winkelgrade zusammengefaltet wird, wodurch die mit 7 bezeichnete Metallschicht zur zweiten Kontaktfläche wird.

PATENTANSPRÜCHE

ZEICHNUNGEN

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE :

l.y Elektrischer Schichtwiderstand, bestehend aus auf einem ebenen Trägerkörper zwischen Kontaktflächen aufgebrachter Widerstandsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) des Schichtwiderstandes eine trapezförmige Hauptfläche besitzt.
2. Elektrischer Schichtwiderstand, bestehend aus auf einem ebenen Trägerkörper zwischen Kontaktflächen aufgebrachter Widerstandsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) die Form eines Doppeltrapezes besitzt.
3. Elektrischer Schichtwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schrägflächen (6) des trapezförmigen Trägerkörpers (1) eine Schulter (15) besitzen.
4. Elektrischer Schichtwiderstand nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder trapezförmigen Hauptfläche eine Kontaktfläche (3) parallel

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zur kürzeren Längsseite (5) in dessen Nähe von einer Schrägfläche (6) zur anderen Schrägfläche (6) verläuft.
5. Elektrischer Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Kontaktfläche (3) im Mittel— bereich einer Hauptfläche verläuft und eine Widerstands— schicht (2) von der Kontaktfläche (3) einer Hauptfläche über die große Längsseite (4) bis zur Kontaktfläche (3) auf der gegenüberliegenden Hauptfläche des Träger— körpers (1) reicht.
6. Elektrischer Schichtwiderstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von jedem Rand der Kontaktfläche (3) eine Widerstandsschicht (2) ausgeht.
7. Elektrischer Schichtwiderstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (3) im Bereich nahe der kurzen Längsseite (5) auf gleicher Höhe verlaufen und eine Verbindungsschicht (7) die große Längsseite (4) und ihr nahe Bereiche der Hauptflächen bedeckt und auf jeder Hauptfläche zwischen der Kontaktfläche (3) und der Verbindungsschicht (7) eine Widerstandsschicht (2) ist.

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8. Elektrischer Schichtwiderstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (2) die Hauptflächen von einer Schrägfläche (6) bis zur anderen Schrägfläche (6) bedeckt.
9. Elektrischer Schichtwiderstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (2) eine mäanderförmige Widerstandsbahn ist.
10. Elektrischer Schichtwiderstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (3) in der Nähe einer Schrägfläche (6) verlaufen.
11. Elektrischer Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Hauptfläche mehrere Widerstandsschichten (2) nebeneinander angeordnet sind und die Kontaktflächen (3) in der Nähe der kürzeren Längsseite (5) und die Verbindungsschicht (7) Unterbrechungen (12, 13) aufweisen.
12. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schichtwiderstandes nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (3), die Verbin-

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dungsschichten (7) und die Widerstandsschichten (2) mittels rotierender Walzen auf den ebenen Trägerkörper (1) aufgebracht werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerkörper (1) aus einem gezogenen keramischen Strang nac h dem Sintern desselben und nach dem Aufbringen und Einbrennen der Kontaktschichten (3) und der Widerstandsschichten (2) mittels Laserstrahles herausgeschnitten werden.
14. Verfahren-nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche stranggezogene Trägerkörper (13 mit einem Laserstrahl angeritzt und auseinandergebrochen wird.
15. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schicht-Widerstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch

- gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (3) und die Widerstandsschichten (2) im Siebdruckverfahren hergestellt "werden.
16. Verfahren zur Herstellung eines .elektrischen Schichtwiderstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch

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gekennzeichnet, daß der Widerstand von einer elektrisch isolierenden Umhüllung (16) umgeben wird, die nur die Kontaktflächen (3) freiläßt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die.Umhüllung (16) im Tauchverfahren aufgebracht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (16) im Siebdruckverfahren aufgebracht wird.

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