DE3889506T2 - Materialien für Dickschichtleiterbahnen. - Google Patents
Materialien für Dickschichtleiterbahnen.Info
- Publication number
- DE3889506T2 DE3889506T2 DE3889506T DE3889506T DE3889506T2 DE 3889506 T2 DE3889506 T2 DE 3889506T2 DE 3889506 T DE3889506 T DE 3889506T DE 3889506 T DE3889506 T DE 3889506T DE 3889506 T2 DE3889506 T2 DE 3889506T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thick film
- nickel
- electrical resistance
- tungsten
- tcr
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 23
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 89
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 42
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 17
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
- H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
- H05B3/748—Resistive heating elements, i.e. heating elements exposed to the air, e.g. coil wire heater
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
- H05B2203/005—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple resistive elements or resistive zones isolated from each other
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Pinball Game Machines (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Cereal-Derived Products (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dickfilm-Materialien für elektrische Widerstandsbahnen, und sie bezieht sich insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, auf solche Materiali -en, die durch irgendwelche üblichen Mittel auf ein geeignetes Substrat für die Verwendung als Hochleistungs-Heizbahnen aufgebracht werden können.
- Unsere parallel schwebende europäische Patentanmeldung 88 30 1518.2 schlägt die Verwendung von Materialien, die einen hohen Widerstands-Temperaturkoeffizienten (TCR) aufweisen, d.h. über 0,006 pro Grad C im Temperaturbereich von 0ºC bis 550ºC für Dickfilm-Hochleistungsheizbahnen vor, und tatsächlich für den Gebrauch beispielsweise als Mittel zum Heizen der beheizten Bereiche einer Kochplatte oder eines Kochfeldes, wo ein beträchtlicher Vorteil in der Verwendung solcher Materialien besteht, da der gezogene hohe Anfangsstrom zur schnellen Aufheizung der beheizten Bereiche beiträgt und durch die Versorgungsschaltung und ihre zugehörigen Sicherungen toleriert werden kann.
- Es gibt jedoch Umstände, bei denen der hohe Anfangsstromstoß durch die Sicherung, die einer ein Heizgerät enthaltenden Vorrichtung zugeordnet ist, nicht toleriert werden kann. Ein Beispiel für solche Umstände ist die Verwendung in Geräten wie Wasserkesseln, Bügeleisen und Heizlüftern, die einen verhältnismäßig hohen Leistungsbedarf haben, aber durch Sicherungen mit einer Kapazität von nur 13 Ampère geschützt werden.
- Ferner kann es notwendig sein, einen Kochherd, der bei -spielsweise aus vier solcher Heizelemente besteht, so auszubilden, daß die Elemente nicht innerhalb weniger Sekunden nacheinander eingeschaltet werden können. Eine solche Steuerung ist teuer und kann den Vorteil niedriger Kosten des Heizelementes selbst aufwiegen. Der potentielle Mangel der Benutzersteuerung eines Heizelements, dessen Leistungsbedarf stark mit der Temperatur schwankt, kann auch unter gewissen Umständen als ein Nachteil betrachtet werden.
- Demzufolge besteht ein Bedarf für Heizbahnmaterialien, die robust, preiswert und leicht auf geeigneten Substraten als Dickfilme anbringbar sind, die jedoch nicht den hohen TCR von üblichen Basismetall-Dickfilmmaterialien (z.B. Nickel und Kobalt) haben, und es ist ein Gegenstand dieser Erfindung, solche Materialien vorzusehen.
- Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, Heizbahnen und Heizelemente zu schaffen, die aus solchen Materialien bestehen oder sie enthalten.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Widerstandsbahn vorgesehen, die für die Verwendung in einem Heizelement geeignet ist, und die aus einem Dickfilm besteht, der einen Basismetallbestandteil und einen Glasbestandteil enthält, wobei der Dickfilm in dem Temperaturbereich von 20ºC bis 600ºC einen Widerstands-Temperaturkoeffizienten (TCR) besitzt, der kleiner als 0,0050 pro Grad C ist. Solche elektrischen Widerstandsbahnen können leicht als Dickfilmbahnen auf geeigneten Substraten hergestellt werden, jedoch besitzen sie keinen so hohen TCR wie übliche Basismetall-Dickfilmbahnen, und es ist daher ein Einsatz bei Umständen möglich, bei denen die Eigenschaft des hofien Anfangsstromstoßes von Bahnen mit hohem TCR nicht toleriert werden können.
- Zur Vermeidung von Zweifeln wird hiermit festgestellt, daß der TCR eines Materials bei einer gegebenen Temperatur T gegeben ist durch:
- R(T) - R(k)/(T-k) R(k)
- worin k = eine konstante Temperatur = 20ºC bei der vorliegenden Beschreibung.
- R(T) = Widerstand einer Probe des Materials bei der Temperatur T.
- R(k) = Widerstand derselben Probe des Materials bei der Temperatur k.
- Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend nur beispielsweise anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:
- Fig. 1 in Draufsicht ein Heizelement mit einer gemäß der Erfindung vorgesehenen elektrischen Widerstandsbahn, wobei die Bahn auf einem Substrat angebracht ist.
- Fig. 2 eine grafische Darstellung, die die Änderung des Prozentsatzes des elektrischen Widerstandes über dem Bereich von 20ºC bin 600ºC bei einer Zusammensetzung eines Dickfilmmaterials zeigt, das als Metallbestandteil eine Mischung aus Nickel und Wolfram aufweist.
- Fig. 3 eine grafische Darstellung, die die Veränderung des Prozentsatzes des elektrischen Widerstandes über dem Bereich von 20ºC bis 600ºC bei einer Zusammensetzung eines Dickfilmmaterials zeigt, das als Metallbestandteil eine Mischung aus Nickel und Chrom aufweist.
- Ein Heizelement aus einer elektrischen Dickfilm-Widerstandsbahn hat eine Gewichtszusammensetzung im Bereich von 50% Metall/ 50% Glas zu 95% Metall/5% Glas, vorzugsweise eine Gewichtszusammensetzung von 80% Metallpulver und 20% Glaspulver. Ein verwendetes typisches aber nicht begrenzendes Glaspulver hat die prozentuale Gewichtszusammensetzung wie folgt:
- Si0&sub2; 73,39
- Al&sub2;0&sub3; 6,43
- Ca0 1,29
- K&sub2;0 0,32
- Na&sub2;0 6,29
- Ba0 2,71
- B&sub2;0&sub3; 9,57
- Im allgemeinen hat das Glas für die Dickfilmbahn einen Schmelzpunkt von etwa 800ºC. Dies macht es möglich, daß die Tinte, aus der die Bahn gemacht wird, bei einer hohen Temperatur gebrannt werden kann, um eine wirksame Sinterung des Metalls ohne Ausblutung des Glases sicherzustellen. Der hohe Schmelzpunkt des Glases sorgt ferner für eine hohe Temperaturstabilität. Die Zusammensetzung des Glases wird so gewählt, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Dickfilms kompatibel mit dem eines Substrats ist, aüf das die Bahn aufgebracht werden soll.
- Der in dem Dickfilm verwendete Anteil von Metall zu Glas beeinflußt unter anderem die folgenden Eigenschaften:
- a) Den spezifischen Widerstand/die Leitfähigkeit des Dickfilms. Dies beeinflußt den möglichen Leistungsbedarf der aus dem Dickfilm hergestellten Heizbahnen.
- b) Den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Dickfilms. Dieser sollte mit dem eines Substrats kompatibel sein, auf dem der Dickfilm angebracht werden soll.
- c) Die Adhäsion des Dickfilms an einem Substrat, auf dem der Dickfilm aufgebracht werden soll - wenn der Metallanteil zu hoch ist, haftet der Dickfilm nicht an dem Substrat.
- Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Dickfilm-Widerstandsbahn, die für ein Heizelement geeignet ist, wird nachfolgend beschrieben.
- Glaspulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5,0 um und ein Pulver des Metallbestandteils mit der erforderlichen Parti.kelgröße (wie zuvor erwähnt) werden in dem gewünschten Verhältnis mit einem Siebdruckmedium, z.B. ESL 400, in einer ausreichenden Menge gemischt, um einen flüssigen Dickfilmbrei mit einer Viskosität zu bilden, die erlaubt, daß der Brei leicht im Siebdruckverfahren aufgebracht werden kann. Die Mischung wird dann durch eine Drei-Walzen-Mühle gegeben, um sicherzustellen, daß eine angemessene Befeuchtung des Metall- und Glaspulvers durch das Siebdruckmedium erfolgt, das eine Tinte bildet. Die resultierende Tinte wird im Siebdruck in dem gewünschten Muster auf das Substrat aufgebracht, bei 150ºC getrocknet und bei 1100ºC gebrannt. Das Brennverfahren wird vorzugsweise in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt, um eine Oxidation des Metalls zu verhindern.
- Ein geeignetes Muster für die Bahn ist in Fig. 1 dargestellt, die das Heizelement 2 auf einem Substrat 4 zeigt. Das Heizelement 2 ist über elektrische Anschlüsse (nicht dargestellt) mit einer Stromversorgung verbunden.
- Gemäß der Erfindung vorgesehene Dickfilmbahnen können vorteilhafterweise auf Substrateder in unserer parallelen europäischen Patentanmeldung 88 30 1519.0 beschriebenen Art aufgebracht werden. Diese beschreibt und beansprucht ein Substrat zur Aufnahme elektrischer Komponenten, wobei das Substrat aus einem Plattenelement besteht, das an wenigstens einer Oberfläche eine Schicht aus glaskeramischem Material aufweist, wobei die prozentuale Porosität der Glaskeramikschicht wie nachfolgend definiert wird, gleich oder weniger als 2,5 ist.
- Unter prozentualer Porosität ist die Porosität bei einer willkürlichen Querschnittsebene durch das Substrat senkrecht zum Plattenelement, ausgedrückt als prozentuales Verhältnis des Querschnittsbereiches von Poren auf der Ebene zum Querschnittsbereich des Restes der Glaskeramikschicht auf der Ebene gemeint.
- Die Erfinder haben entdeckt, daß zwei nicht traditionell in Dickfilmform verwendete Materialien alle Eigenschaften haben, die für Hochleistungs-Leiterbahnen erforderlich sind. Diese Materialien sind Wolfram und Molybdän. Der spezifische Widerstand und der TCR dieser Metalle ist unter dem von Nickel, sie haben hohe Schmelztemperaturen, und sie sind leicht in feiner Pulverform verfügbar. Sie werden in üblichen Dickfilmanwendungen nicht verwendet, weil die Sinterungstemperatur, die zur Erz-ielung von vergleichbaren Werten des spezifischen Widerstandes mit dem massiven Metall größer als 1500ºC ist und damit gut über der üblichen Dickfilm-Verarbeitungstemperatur liegt.
- Die Erfinder haben Wolfram- und Molybdän-Dickfilm-Heizbahnen unter Verwendung des oben angeführten Verfahrens ausgeführt und Bahnen mit einer Leitfähigkeit erzeugt, die gleich der von üblichem Dickfilm-Nickel ist. Dies wurde erreicht unter Verwendung von Pulvern mit geringer Partikelgröße (0,5 um Wolfram und 2 um Molybdän) und Verarbeitung bei 1100ºC. Verarbeitungstemperaturen dieser Größenordnung erlauben, daß diese Materialien auf mit Keramik beschichtete Metalle aufgebracht werden, die eine ernsthafte Zersetzung bei höheren Temperaturen zeigen. Der spezifische Bahnwiderstand liegt über dem, der bei höheren Brenntemperaturen erreicht werden könnte, aber diese Bahnen besitzen alle vorteilhaften Eigenschaften, die mit diesen Materialien verbunden sind. Nach Uberglasen zum Schutz gegen Oxidation haben Wolfram- und Molybdän-Dickfilm-Heizbahnen verschiedene Anwendungsmöglichkeiten (z.B. bei Anwendungen mit niedriger Temperatur und niedriger Lei -stungsdichte).
- Wie oben erwähnt wurde, kann eine Wolfram-Dickfilmbahn aus Wolframpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 um hergestellt werden. Pulver mit einer Durchschnittsparti kelgröße im Bereich von 0,1 um bis 5,0 um können verwendet werden. Der TCR der erzeugten Wolfram-Dickfilmbahn ist etwa 0,0046 pro Grad C, und ihr elektrischer Widerstand bei Raumtemperatur beträgt etwa 22 mΩ pro Quadrat pro Mikron.
- Wie ferner oben erwähnt wurde, kann eine Molybdän-Dickfilmbahn aus Molybdänpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 2 um hergestellt werden. Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Bereich von 0,1 um bis 5,0 um können verwendet werden. Der TCR der erzeugten Molybdän-Dickfilmbahn beträgt etwa 0,043 pro Grad C und ihr elektrischer Widerstand bei Raumtemperatur beträgt etwa 22 mΩ pro Quadrat pro Mikron.
- Der Bereich der Durchschnittspartikelgröße der verwendeten Pulver ist insbesondere kritisch für Wolfram und Molybdän, weil - wie oben erwähnt - es üblicherweise akzeptiert wurde, daß für diese Metalle die erforderliche Sinterungs-, d.h. Brenntemperatur zur Erzielung von Werten des spezifischen Widerstandes des Dickfilms, die vergleichbar mit denen des massiven Metalls sind, größer als 1500ºC ist und damit gut über den üblichen Verarbeitungstemperaturen für Dickfilme liegen. Die Erfinder haben verwirklicht, daß Dickfilme aus Wolfram und Molybdän unter Verwendung einer Sinterungstemperatur von 1100ºC erzeugt werden können, wenn die durchschnittliche Partikelgröße des Pulvers ausreichend klein ist, aber nicht so klein, daß die Partikel während des Brennprozesses in das Substrat auslaugen können.
- Die Erfinder haben aus den mit den oben genannten Materialien gewonnenen Ergebnissen und deren Vergleich mit aus Nickel gebildeten Bahnen erwartet, daß Dickfilme aus Mischungen von Nickel und Wolfram TCR-Werte zeigen würden, die zwischen denen von Dickfilmen mit reinem Metall als Metallbestandteil liegen und daher einen geringen oder gar keinen Vorteil bringen. Sie haben jedoch gefunden, daß solche Mischungen zu TCR-Werten führen können, die beträchtlich unter denen der Metalle liegen. Dies ist aus Fig. 2 ersichtlich, die grafische Daten veranschaulicht, die bei Verwendung von Mischungen aus 4 bis 7 um Nickelpulver, d.h. einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5,5 um, mit 0,3 bis 0,5 um Wolframpulver, d.h. mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,4 um und einer Verarbeitung bei 1100ºC für 10 Minuten erreicht werden können. Die Dickfilmbahn wurde - wie oben erwähnt -mit einer Mischung aus Nickel und Wolfram als Metallbestandteil der Glas/Metallpulver-Mischung hergestellt. Die bevorzugte Durchschnittspartikelgröße für sowohl Nickel- als auch Wolframpulver liegt im Bereich wischen 0,1 um und 5,5 um.
- Aus der oben gegebenen Definition des TCR ist der TCR einer Zusammensetzung wie folgt gegeben:
- % Widerstandszunahme/100 x Temperaturzunahme = % Widerstandszunahme/580 x 100
- D.h. eine prozentuale Widerstandszunahme von 200 entspricht einem TCR von 0,0034. Somit können Nickel und Wolfram enthaltende Dickfilmmaterialien erhalten werden, die einen TCR haben, der kleiner als der TCR eines Dickfilms ist, der als Metallbestandteil nur Nickel oder Wolfram enthält, wenn die Nickel- und Wolframmischsung ein relatives Gewichtsverhältnis im Bereich von gerade unter 100% Wolfram bis etwa 85% Nickel/15% Wolfram hat. Dickfilmmaterialien aus Nickel und Wolfram, die einen TCR von weniger als 0,0050 pro Grad C haben, d.h. entsprechend einer Widerstandszunahme von 290% im Temperaturbereich von 20ºC bis 600ºC können erreicht werden, wenn die Nickel- und Wolframmi -schung ein relatives Gewichtsverhältnis im Bereich von 100% Wolfram bis etwa 90% Nickel/10% Wolfram hat. Für einen TCR von weniger als 0,0010 pro Grad C entsprechend einer Widerstandszunahme von 60% im Temperaturbereich von 20ºC bis 600ºC hat die Nickelund Wolframmischung ein relatives Gewichtsverhältnis im Bereich von etwa 50% Nickel/50% Wolfram bis etwa 80% Nickel/20% Wolfram. Ein minimaler TCR wird erzeugt, wenn das relative Gewichtsverhältnis der beiden Metalle 60% Nickel/40% Wolfram oder etwa 75% Nickel/25% Wolfram beträgt.
- Ähnliche Ergebnisse wie in Fig. 3 dargestellt, wurden erreicht, wenn eine aus einem Glaspulver und einer Mischung aus Nickel- und Chrompulver gebildete Dickfilmbahn wie zuvor ausgeführt, hergestellt wurde. Die bevorzugte durchschnittliche Partikelgröße sowohl für das Nickel- als auch das Chrompulver liegt im Bereich von 0,1 um bis 5,0 um.
- Dickfilmmaterialien, die Nickel und Chrom enthalten und einen TCR haben, der kleiner ist als der TCR eines Dickfilms mit dem nur aus Nickel oder Chrom bestehenden Metallanteil können erreicht werden, wenn das Nickel und Chrom ein relatives Gewichtsverhältnis im Bereich von etwa 35% Nickel/65% Chrom bis etwa 80% Nickel/20% Chrom haben. Für einen TCR kleiner als 0,0050 pro Grad C hat die Nickel- und Chrommischung einen relativen Gewichtsanteil im Bereich von 100% Chrom bis etwa 95% Nickel/5% Chrom. Für einen TCR kleiner als 0,0010 pro Grad C hat die Nickel- und Chrommischung einen relativen Gewichtsanteil im Bereich von 40% Nickel/60% Chrom bis 75% Nickel/25% Chrom. Ein vernachlässigbarer TCR wird erzeugt, wenn das relative Gewichtsverhältnis der beiden Metalle 60% Nickel/40% Chrom beträgt.
- Nachdem die Dickfilmbahnen auf das Substrat aufgebracht worden sind, werden externe Anschlüsse hinzugefügt. Ein geeigneter elektrischer Anschluß zur Herstellung einer Verbindung zu einer Dickfilmbahn hat einen Querschnittsbereich, der für die benötigte Stromführungskapazität geeignet ist und eine Vielzahl miteinander verflochtener Fasern enthält, wobei jede Faser einen Durchmesser vorzugsweise im Bereich von 30 um bis 300 um hat, um somit eine ausreichende Adhäsion des Anschlusses an der Dickfilmbahn zu erlauben. Der Anschluß kann aus verschiedenen Metallen bestehen, wobei das am meisten geeignete Metall für eine bestimmte Anwendung teilweise von dem Material der Dickfilmb-ahn abhängt, mit der der Anschluß verbunden werden soll. Geeignete Metalle sind Edelstahl, Nickel und Kupfer. Der Anschluß wird mit der Bahn unter Verwendung eines Glas-Metall-Klebers verbunden, der vorzugsweise aus derselben leitenden Tinte besteht, die zur Bildung der Dickfilmbahn benutzt wird.
- Das Ganze wird dann unter Verwendung eines Schutzglases oder einer glaskeramischen überglasung überglast, um die Dickfilmbahnen zu schützen und einen stabilen Hochtemperaturbetrieb zuzulassen.
- Ferner erlauben die gemischten Wolfram/Nickel- und Chrom/ Nickel-Dickfilmtinten die Herstellung von preisgünstigen, hochleitenden Leiterbahnen mit geringen TCR-Werten, die ideal für viele kleine Geräteanwendungen sind. Eine solche Kombination von Eigenschaften, die üblicherweise unter Verwendung von Edelmetallen erreicht werden, ist einmalig für einen Dickfilm-Basismetall-Leiter.
- ben diese Tinten weitere Anwendungsmöglichkeiten in hybriden Schaltungen, insbesondere solchen, die bei erhöhter Temperatur arbeiten, wo halbwegs stabile Leitfähigkeitswerte erforderlich sind.
Claims (12)
1. Elektrische Widerstandsbahn, die für die Verwendung in einem
Heizelement geeignet ist, und die aus einem Dickfilm besteht, der
einen Basismetallbestandteil und einen Glasbestandteil enthält,
wobei der Dickfilm in dem Temperaturbereich von 20ºC bis 600ºC
einen Widerstands-Temperaturkoeffizienten (TCR) besitzt, der
kleiner als 0,0050 pro Grad C ist.
2. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 1 , bei der der TCR
kleiner ist als 0,0010 pro Grad C.
3. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 1 oder 2, bei der
der Metallbestandteil aus einer Mischung von zwei oder mehr
Metallen besteht.
4. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 3, bei der der
Metallbestandteil aus Nickel und Chrom besteht.
5. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 4, bei der die
Mischung eine Gewichtszusammensetzung von 60% Nickel und 40%
Chrom hat.
6. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 4 oder 5, bei der
der Metallbestandteil aus Nickel- und Chrompulver gebildet ist,
das eine Durchschnittspartikelgröße im Bereich von 0,1 um bis
5,0 um hat.
7. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 3, bei der der
Metallbestandteil aus einer Mischung von Nickel und Wolfram
besteht.
8. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 7, bei der der
Metallbestandteil aus Nickel- und Wolframpulver gebildet ist, das
eine Durchschnittspartikelgröße im Bereich von 0,1 um bis 5,5 um
hat.
9. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 3, bei der die zwei
oder mehr Metalle einen solchen relativen Gewichtsanteil haben-,
daß der TCR des Dickfilms kleiner ist als der TCR eines
Dickfilms, dessen Metallbestandteil nur aus einem der zwei oder mehr
Metalle besteht.
10. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 1, bei der der
Metallbestandteil aus Wolfram besteht.
11. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 1, bei der
Metallbestandteil aus Molybdän besteht.
12. Elektrische Widerstandsbahn nach Anspruch 10 oder 11, bei der
der Metallbestandteil aus einem Pulver mit einer
durchschnittlichen Partikelgröße im Bereich von 0,1 um bis 5 um gebildet ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB878717035A GB8717035D0 (en) | 1987-07-18 | 1987-07-18 | Thick film track material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3889506D1 DE3889506D1 (de) | 1994-06-16 |
DE3889506T2 true DE3889506T2 (de) | 1994-12-01 |
Family
ID=10620931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3889506T Expired - Fee Related DE3889506T2 (de) | 1987-07-18 | 1988-07-14 | Materialien für Dickschichtleiterbahnen. |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4999049A (de) |
EP (1) | EP0300685B1 (de) |
JP (1) | JPS6435889A (de) |
AT (1) | ATE105665T1 (de) |
AU (1) | AU605329B2 (de) |
CA (1) | CA1291513C (de) |
DE (1) | DE3889506T2 (de) |
GB (1) | GB8717035D0 (de) |
NZ (1) | NZ225454A (de) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02129884A (ja) * | 1988-11-08 | 1990-05-17 | Nkk Corp | 赤外線放射体 |
GB2228396A (en) * | 1989-02-20 | 1990-08-22 | Emaco | Electric hotplate |
US5252809A (en) * | 1991-02-26 | 1993-10-12 | Lapin-Demin Gmbh | Panel heating element and process for its production |
AT398367B (de) * | 1992-06-19 | 1994-11-25 | Zorn Heinz | Behälter zum servieren und erwärmen von speisen sowie verfahren zur herstellung eines derartigen behälters |
US5518521A (en) * | 1993-11-08 | 1996-05-21 | Cts Corporation | Process of producing a low TCR surge resistor using a nickel chromium alloy |
WO1995031416A1 (en) * | 1994-05-13 | 1995-11-23 | Micropyretics Heaters International | Sinter-homogenized heating products |
US5641421A (en) * | 1994-08-18 | 1997-06-24 | Advanced Metal Tech Ltd | Amorphous metallic alloy electrical heater systems |
US5734314A (en) * | 1996-08-08 | 1998-03-31 | Cts Corporation | Low resistance paints for surge applications using nickel-chromium alloy blended with additional alloys |
WO1998014061A1 (fr) * | 1996-09-30 | 1998-04-09 | Hazama Corporation | Inhibiteur de croissance de bacterie d'oxydation du soufre |
GB2322273B (en) * | 1997-02-17 | 2001-05-30 | Strix Ltd | Electric heaters |
GB2337684C (en) * | 1997-02-17 | 2011-08-24 | Strix Ltd | Electric heaters |
US7156648B2 (en) * | 2002-11-06 | 2007-01-02 | Mold-Masters Limited | Injection nozzle with planar heater |
US7510392B2 (en) * | 2002-11-06 | 2009-03-31 | Mold-Masters (2007) Limited | Injection nozzle with a removable heater device having one or more heating elements |
US20040258611A1 (en) * | 2003-06-23 | 2004-12-23 | Mark Barrow | Colloidal composite sol gel formulation with an expanded gel network for making thick inorganic coatings |
JP5437956B2 (ja) * | 2010-09-06 | 2014-03-12 | 日本特殊陶業株式会社 | グロープラグ及びその製造方法 |
FR3012008B1 (fr) * | 2013-10-11 | 2015-10-23 | Illinois Tool Works | Element chauffant a couche epaisse et equipement de cuisine comportant un tel element chauffant |
WO2016069547A2 (en) | 2014-10-27 | 2016-05-06 | Brown University | Beta tungsten thin films with giant spin hall effect for use in compositions and structures with perpendicular magnetic anisotropy |
EP3322542A4 (de) * | 2015-07-15 | 2019-05-08 | Xtalic Corporation | Galvanisierungsverfahren und beschichtete komponenten |
TWI751469B (zh) * | 2016-10-21 | 2022-01-01 | 美商瓦特洛威電子製造公司 | 具有低漂移電阻反饋之電氣加熱器 |
DE102016224069A1 (de) * | 2016-12-02 | 2018-06-07 | E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH | Kochgerät mit einer Kochplatte und einer Heizeinrichtung darunter |
KR102396584B1 (ko) * | 2019-06-12 | 2022-05-10 | 엘지전자 주식회사 | 면상 발열체 및 그 제조방법 |
KR102239330B1 (ko) * | 2019-06-12 | 2021-04-12 | 엘지전자 주식회사 | 제어된 산화막을 가지는 면상 발열체 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1064751A (fr) * | 1951-08-25 | 1954-05-18 | Electrofilm | Perfectionnements relatifs aux éléments chauffants |
GB990023A (en) * | 1961-03-13 | 1965-04-22 | Ass Elect Ind | Improvements relating to printed electrical circults |
GB970819A (en) * | 1961-10-04 | 1964-09-23 | Corning Glass Works | Electro-conductive composition |
US3396055A (en) * | 1965-04-16 | 1968-08-06 | Vitreous Steel Products Compan | Radiant heating panels and resistive compositions for the same |
US3484284A (en) * | 1967-08-15 | 1969-12-16 | Corning Glass Works | Electroconductive composition and method |
JPS564164A (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-17 | Canon Inc | Hopper of powder developing device |
JPS5639521A (en) * | 1979-09-10 | 1981-04-15 | Seikosha Co Ltd | Liquid crystal display device |
US4366094A (en) * | 1981-02-02 | 1982-12-28 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Conductor compositions |
US4517545A (en) * | 1982-01-22 | 1985-05-14 | Trw Inc. | Thick film temperature sensitive device and method and material for making the same |
JPS58153752A (ja) * | 1982-03-08 | 1983-09-12 | Takeshi Masumoto | Ni−Cr系合金材料 |
US4446059A (en) * | 1982-04-15 | 1984-05-01 | E. I. Du Pont De Nemours & Co. | Conductor compositions |
AU568350B2 (en) * | 1983-04-11 | 1987-12-24 | Teesport Ltd. | Heat sensitive color producing coating composition |
JPS6019633A (ja) * | 1983-07-11 | 1985-01-31 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 記録装置の用紙集積装置 |
JPS60140693A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-25 | 日立金属株式会社 | 抵抗膜加熱器具 |
EP0208823A1 (de) * | 1985-07-15 | 1987-01-21 | Kanthal AB | Elektrisches Widerstandsheizelement |
GB8704467D0 (en) * | 1987-02-25 | 1987-04-01 | Thorn Emi Appliances | Electrically resistive tracks |
-
1987
- 1987-07-18 GB GB878717035A patent/GB8717035D0/en active Pending
-
1988
- 1988-07-14 EP EP19880306441 patent/EP0300685B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-07-14 DE DE3889506T patent/DE3889506T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-07-14 AT AT8888306441T patent/ATE105665T1/de not_active IP Right Cessation
- 1988-07-15 CA CA000571945A patent/CA1291513C/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-07-18 JP JP63177268A patent/JPS6435889A/ja active Pending
- 1988-07-18 AU AU19125/88A patent/AU605329B2/en not_active Ceased
- 1988-07-18 NZ NZ225454A patent/NZ225454A/xx unknown
- 1988-07-18 US US07/220,671 patent/US4999049A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB8717035D0 (en) | 1987-08-26 |
CA1291513C (en) | 1991-10-29 |
EP0300685A2 (de) | 1989-01-25 |
US4999049A (en) | 1991-03-12 |
NZ225454A (en) | 1991-02-26 |
JPS6435889A (en) | 1989-02-06 |
ATE105665T1 (de) | 1994-05-15 |
EP0300685B1 (de) | 1994-05-11 |
AU1912588A (en) | 1989-01-19 |
EP0300685A3 (de) | 1991-03-20 |
DE3889506D1 (de) | 1994-06-16 |
AU605329B2 (en) | 1991-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3889506T2 (de) | Materialien für Dickschichtleiterbahnen. | |
DE2746320C2 (de) | Kupfer-Glas-Stoffzusammensetzung und ihre Verwendung | |
DE602004006951T2 (de) | Leitfähige paste | |
DE3884569T2 (de) | Vitrokeramisches Heizelement. | |
DE2714196C3 (de) | Beschichtetes Aluminiumoxidsubstrat und Pulvergemisch zur Beschichtung solcher Substrate | |
DE2801720A1 (de) | Dickschicht-widerstandsthermometer und verfahren zu seiner herstellung | |
DE3851548T2 (de) | Keramisches Mehrschichtsubstrat und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
DE3324933A1 (de) | Keramische mehrschicht-leiterplatte | |
DE2912402A1 (de) | Glasartiges material fuer einen elektrischen widerstand und verfahren zu dessen herstellung | |
EP1271117A1 (de) | Platintemperatursensor | |
DE2336581A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer transparenten heizscheibe und nach dem verfahren hergestellte heizscheiben | |
DE1815759A1 (de) | Gedruckte Heissleiter-Anordnung | |
DE2946753C2 (de) | ||
DE1596851A1 (de) | Widerstandsmaterial und aus diesem Widerstandsmaterial hergestellter Widerstand | |
DE2640316A1 (de) | Material fuer einen elektrischen widerstand und verfahren zur herstellung eines widerstandes | |
DE69106978T2 (de) | Keramisches Substrat mit Silber enthaltender Verdrahtung. | |
DE2551036B2 (de) | Borid-stoffzusammensetzung und ihre verwendung | |
DE3101015C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Cermet-Widerstandsschicht, insbesondere für Potentiometer | |
DE3016412C2 (de) | ||
DE3026374A1 (de) | Widerstandsglasabdichtungs-zuendkerzen | |
DE2714220B2 (de) | Beschichtetes Aluminiumoxidsubstrat und Pulvergemisch zur Beschichtung von solchen Substraten | |
DE1648209A1 (de) | Indirekt geheizter Thermistor | |
DE2635699A1 (de) | Elektrischer widerstand und verfahren zur herstellung desselben | |
DE102007046907A1 (de) | Manteldraht und Schichtwiderstand | |
DE19639906C2 (de) | Isolierpaste |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |