DE7923081U1

DE7923081U1 - POTENTIOMETERS IN THICK LAYER TECHNOLOGY

Info

Publication number: DE7923081U1
Application number: DE19797923081
Authority: DE
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1979-08-13
Filing date: 1979-08-13
Publication date: 1980-03-13

Description

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Beschreibung; Description ;

Die Erfindung betrifft einen Potentiometer in Dickschichttechnologie mit einem Chip, insbesondere einem Keramiksubstrat, auf dem mindestens eine Widerstandsbahn aus Widerstandsmasse aufgebracht ist, die über Leiterbahnen auf dem Chip zumindest an ihren Enden und gegebenenfalls zwischen diesen angeordneten festen Abgriffsstellen kontaktiert ist, und mit einer sich entlang der Widerstandsbahn erstreckenden Schleiferbahn, über die Schleifer schwenkbar ist.The invention relates to a potentiometer in thick-film technology with a chip, in particular a ceramic substrate, on which at least one resistance track is applied from resistance mass, which is via conductor tracks on the chip at least at their ends and is optionally contacted between these arranged fixed tapping points, and with a wiper path extending along the resistance path, over which the wiper can be pivoted.

Bei derartigen bekannten Drehwiderständen bzw. Potentiometern in Dickschichtausführung ist die Widerstandsbahn auch im Bereich der Schleiferbahn über den Kontaktbahnen angeordnet. Der Schleifer schleift demzufolge über den gesamten Bereich der Schleiferbahn auf der Widerstandsmasse.In such known rotary resistors or potentiometers in thick-film design, the resistance track is also arranged in the area of the wiper track over the contact tracks. The grinder grinds accordingly over the entire area of the wiper track on the resistance mass.

Daraus ergibt sich eine Reihe zum Teil schwerwiegender Nachteile: Insbesondere muß mit einem bei hochohmigen Widerstandsmassen hohen Übergangswiderstand zwischen der Widerstandsbahn und dem Schleifer gerechnet werden. Um den übergangswiderstand nicht zu groß werden zu lasse^ ist ein genügend hoher Kontaktauflagedruck des Schleifers vorzusehen, wodurch wiederum mit übermäßigem Verschleiß des Kontakts und der Widerstandsbahn gerechnet werden muß, was wiederum den Übergangswiderstand beeinflußt. Die Kennlinie des Potentiometers erfährt schon bei verhältnismäßig geringfügigen Änderungen des Übergangswiderstands, z.B. durch Kontaktverschleiß, variablen Kontaktdruck oder Axialspiel eine erhebliche Beeinflussung, Bei nicht linearen Kennlinien entsteht eine unebene Schleiferbahn durch Überkreuzungen der Abgleichmeßpunkte, die durch die Leiterbahnen gebildet werden und ÜbergängeThis results in a number of disadvantages, some of which are serious: In particular, it must be used with a high-resistance Resistance masses high contact resistance between the resistance track and the wiper can be expected. In order not to let the contact resistance become too great ^ a sufficiently high contact pressure of the Provide wiper, which in turn expected excessive wear of the contact and the resistance track must be, which in turn affects the contact resistance. The characteristic curve of the potentiometer is already known in the case of relatively minor changes in the contact resistance, e.g. due to contact wear, variable Contact pressure or axial play have a significant influence. Non-linear characteristics create an uneven surface Slider track by crossing the calibration measuring points, which are formed by the conductor tracks, and transitions

zwischen den Widerstandsschichtbereichen. Außerdem tritt ein hoher und wechselnder Rauschwiderstand auf. In mechanischer Hinsicht erfordert der angestrebte verhältnismäßig hohe Kontaktauflagedruck ein entsprechend großes Drehmoment zur Verstellung des Potentiometers. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Potentiometer der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß dieses Potentiometer einen möglichst geringen gleichbleibenden Übergangswiderstand zwischen Schleifer und Schleiferbahn aufweist. Dabei sollen Kontaktverschleiß, Kontaktdruckänderung, Axialspiel und ähnliche störende Einflüsse sich nur wenig auf den Übergangswiderstand auswirken. Das Potentiometer soll sich durch geringen Verschleiß im Bereich der Schleiferbahn auszeichnen und durch Aufbringung eines möglichst geringen Drehmoments einstellbar sein. Schließlich soll der Herstellungsaufwand gering sein.between the resistive layer areas. In addition, there is a high and fluctuating noise resistance. From a mechanical point of view, the desired relatively high contact pressure requires a correspondingly large torque to adjust the potentiometer. The present invention is based on the object to design a potentiometer of the type mentioned so that this potentiometer as possible has a low constant contact resistance between the wiper and the wiper track. This should Contact wear, change in contact pressure, axial play and similar disruptive influences have little effect affect the transition resistance. The potentiometer should be characterized by low wear in the area of the Characterize the wiper track and be adjustable by applying the lowest possible torque. Finally, the manufacturing cost should be low.

Diese Aufgabe wird für ein Potentiometer in Dickschichttechnologie der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schleiferbahn durch eine Vielzahl im Vergleich zur Länge der Schleiferbahn schmaler Leiterbahnen gebildet ist, die im wesentlichen rechtwinklig zur Schleiferbahn im gegenseitigen Abstand zueinander angeordnet sind, und daß die Widerstandsbahn außerhalb der Schleiferbahn über und neben den Leiterbahnen auf dem Chip aufgebracht ist.This task is performed for a potentiometer in thick film technology the aforementioned type according to the invention achieved in that the wiper track by a Compared to the length of the wiper track, there are many narrow conductor tracks that are essentially rectangular to the wiper track are arranged at a mutual distance from one another, and that the resistance track is applied outside of the wiper track above and next to the conductor tracks on the chip.

Dadurch wird die Schleiferbahn von der Widerstandsbahn weg auf die nebeneinander angeordneten Leiterbahnen verlegt. Es stehen also lediglich jeweils einzelne Leiterbahnen mit dem Schleifer in Berührung. Insbesondere durch die Erstreckung der Leiterbahnen über die gesamte Breite der Widerstandsbahn wird die gesamte Widerstandsbahn in kleine diskrete Widerstandsabschnitte unterteilt,As a result, the wiper track is moved away from the resistance track onto the conductor tracks arranged next to one another relocated. So there are only individual conductor tracks in contact with the slider. In particular by extending the conductor tracks over the entire width of the resistance track, the entire resistance track is created divided into small discrete resistance sections,

_L die je nach Schleiferstellung abgreifbar sind. _L which can be tapped depending on the position of the grinder.

Durch das erfindungsgemäße Potentiometer werden im wesentlichen folgende Vorteile erzielt: Infolge des reinjmetallischen Übergangs zwischen Schleifer und Schleiferbahn entstehen nur kleine und gleichbleibende Übergangswiderstände, die durch Kontaktverschleiß, Kontaktdruckänderung, Axialspiel nur geringfügig beeinflußt werden. Die metallischen Materialien der Leiterbahnen und des Schleifers können ohne weiteres so ausgewählt werden, daß sich gute und gleichbleibende Gleiteigenschaften des Schleifers bei geringem Ver-The potentiometer according to the invention essentially provides the following advantages: As a result of the The pure metallic transition between the grinder and the grinder path results in only small and constant ones Contact resistance, which is only slightly influenced by contact wear, change in contact pressure, axial play will. The metallic materials of the conductor tracks and the wiper can easily be selected in such a way that good and constant sliding properties of the grinder are achieved with little wear

schleiß ergeben. Zur Verstellung eines solchen " Potentiometers brauchen nur geringfügige Drehmomente aufgebracht zu werden. Der Rauschwiderstand, der auf die Kontaktierung des Schleifers zurückzuführen ist, bleibt gering. Da die mechanischen Eigenschaften der Widerstandsmasse unkritisch ist, können billige Druckpasten, z.B. Kohleschichtpasten ohne weiteres angewendet werden.Darüber hinaus besteht eine einfache Möglichkeit zur Temperaturkompensation, auf die weiter unten eingegangen wird.wear and tear. To adjust such a "potentiometer" only small torques are required to be applied. The noise resistance, which can be traced back to the contacting of the wiper, remains low. Since the mechanical properties of the resistor mass are not critical, cheap printing pastes, e.g. carbon layer pastes can be used without further ado, there is also a simple possibility for temperature compensation, which will be discussed further below.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Potentiometers sind die Leiterbahnen parallel zueinander angeordnet. Durch diese Anordnung der Leiterbahnen läßt sich eine besonders hohe Auflösung der diskreten Schritte, zwischen denen Widerstandsstufen zu- und abschaltbar sind, erreichen. Ein mit derart angeordneten Leiterbahnen aufgebautes Potentiometer kann eine Kennlinie aufweisen, die nur geringfügige Stufen hat.— Das Potentiometer zeichnet sich weiter in einer zweckmäßigen Ausgestaltung dadurch aus, daß die Widerstandsbahn rechtwinklig zu den Leiterbahnen und annähernd parallel zu der Schleiferbahn angeordnet ist.According to a particularly advantageous embodiment of the potentiometer according to the invention, the conductor tracks are arranged parallel to each other. This arrangement of the conductor tracks enables a particularly high resolution of discrete steps between which resistance levels can be switched on and off. A potentiometer constructed with conductor tracks arranged in this way can have a characteristic that has only slight steps Design characterized in that the resistance track is perpendicular to the conductor tracks and approximately parallel to the wiper track is arranged.

Zum Erreichen eines hohen Auflösungsvermögens ist es ferner vorteilhaft, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen etwa gleich groß wie die Breite der Leiterbahnen ist.To achieve a high resolution, it is also advantageous that the distance between two adjacent conductor tracks is approximately the same size as the width of the conductor tracks.

Eine besonders geeignete Dimensionierung besteht darin, daß die Leiterbahnen je etwa 0,2 mm breit sind und mit je einem gegenseitigen Abstand von etwa 0, 2 mm angeordnet sind.A particularly suitable dimensioning is that the conductor tracks are each about 0.2 mm wide and are arranged with a mutual distance of about 0.2 mm.

Der Abgleich der Kennlinie eines solchen Potentiometers besteht vorteilhaft darin, daß zum Abgleich die Widerstandsbahn wenigstens eine linienförmige Ausnehmung aufweist. Die linienförmige Ausnehmung kann wie weiter unten dargelegt in verschiedener Weise vorteilhaft durchgeführt werden. Sie kann sowohl annähernd parallel zur Schleiferbahn als auch senkrecht dazu verlaufen.The adjustment of the characteristic of such a potentiometer consists advantageously in that the resistance track is used for adjustment has at least one linear recess. The linear recess can as further set out below can be advantageously carried out in various ways. They can be approximately parallel run to the grinding track as well as perpendicular to it.

Besonders vorteilhaft wird die Ausnehmung durch einen Laserstrahl erzeugt. Mit diesem Laserstrahl ist ein besonders kleiner Abgleich möglich. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ausnehmung durch Sandstrahlen zu erzielen.The recess is particularly advantageously produced by a laser beam. With this laser beam is a particularly small adjustment possible. Another option is to sandblast the recess to achieve.

Zur Temperaturkompensation wird im einzelnen vorgesehen, daß die Leiterbahnen und die Widerstandsmasse aus Materialien gegensätzlicher Temperaturkoeffizienten bestehen.For temperature compensation it is provided in detail that the conductor tracks and the resistance mass are made of Materials with opposite temperature coefficients exist.

Besonders raumsparend kann das Potentiometer auf einem Chip derart ausgebildet sein, daß die Schleiferbahn etwa in der Mitte der Widerstandsbahn angeordnet ist. Auch eine gekrümmte Schleiferbahn wird somit beidseitig von den beiden Hälften der Widerstandsbahn eingeschlossen.In a particularly space-saving manner, the potentiometer can be designed on a chip in such a way that the wiper track is arranged approximately in the middle of the resistance track. Even a curved wiper path is thus on both sides enclosed by the two halves of the resistance track.

Während normalerweise die Leiterbahnen über ihre ]While normally the conductor tracks over their]

gesamte Länge den gleichen Abstand zueinander in der vorteilhaften Ausführungsform aufweisen, in der sie parallel zueinander angeordnet sind, ist es auch möglich_;zur Dehnung der Widerstandsbahn die Leiterbahnen in den Bereich der Schleiferbahn parallel zueinander und auch im Bereich der Widerstandsbahn ν parallel zueinander, in einem dazwischen liegenden Bereich jedoch radial auseinanderlaufend auszubilden. entire length have the same distance from one another in the advantageous embodiment in which they are arranged parallel to one another, it is also possible _; to stretch the resistance track, the conductor tracks in the area of the wiper track parallel to one another and also in the area of the resistance track ν parallel to one another, but diverging radially in an area in between.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung erläutert, in der ein Drehwiderstand in Dickschichttechnologie vergrößert in einer Draufsicht dargestellt ist.The invention is explained below with reference to a drawing in which a rotary resistor in thick-film technology is shown enlarged in a plan view.

In der Zeichung ist mit 1 ein Chip bezeichnet, welches ein Substrat aus einem Keramikwerkstoff sein kann. Auf dem Chip ist zwischen zwei verhältnismäßig breiten Leiterbahnen 2 und 3, welche zur Kontaktierung des Potentiometers an dessen Enden dienen, eine Struktur dicht nebeneinander angeordneter Leiterbahnen 4 erkennbar. Einzelne dieser Leiterbahnen sind mit verstärkten Kontaktierungsflachen 5 versehen. Die Leiterbahnen 4 verlaufen über ihre gesamte Länge parallel zueinander, während die Leiterbahnen 4a parallele Endabschnitte und dazwischen radial verlaufende Abschnitte aufweisen.In the drawing, 1 denotes a chip, which can be a substrate made of a ceramic material. on the chip is between two relatively wide conductor tracks 2 and 3, which are used to contact the Potentiometers at the ends of which are used, a structure of closely spaced conductor tracks 4 can be seen. Some of these conductor tracks are provided with reinforced contact surfaces 5. The conductor tracks 4 run parallel to one another over their entire length, while the conductor tracks 4a are parallel Have end sections and sections extending radially therebetween.

Über den Leiterbahnen ist eine Widerstandsbahn 6 auf dem Substrat aufgebracht, das aus einer Widerstandsmasse aus Rutheniumdioxid bestehen kann. Die Anwendung einer Kohleschichtpaste als Widerstandsmasse ist möglich. Die Widerstandsbahn besteht entsprechend der gewünschten Kennlinie des Potentiometers aus mehr oder wenigerA resistance track 6, which consists of a resistance mass, is applied to the substrate via the conductor tracks may consist of ruthenium dioxide. It is possible to use a carbon layer paste as a resistance compound. The resistance track consists of more or less according to the desired characteristic of the potentiometer

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breiten Abschnitten,die ineinander übergehen. Abgesehen davon ist eine weitere kleine Widerstandsbahn 6a außerhalb der Widerstandsbahn 6 angeordnet, die nicht direkt mit ihr über die Widerstandsmasse in Verbindung steht. Die Widerstandsbahn 6 ist durch die parallel verlaii-Tenden Leiterbahnen 4 in Einzelwiderstände feinstufig unterteilt. Die Unterteilung der Widerstandsbahn 6a ist ebenfalls feinstufig, wobei jedoch hier mit gegebener Widerstandsmasse hochohmigere Abschnitte erzielt werden, da die Leiterbahnen im Bereich der Widerstandsbahn 6a weiter auseinander gerückt sind. Mit der linken breiten Leiterbahn 2 steht die Widerstandsbahn über einen Grundwiderstand 7 in Verbindung.wide sections that merge into one another. Apart from that of which a further small resistance track 6a is arranged outside the resistance track 6, which is not directly is connected to it via the resistance mass. The resistance track 6 is due to the parallel verlaii tendency Conductor tracks 4 finely divided into individual resistors. The division of the resistance track 6a is also finely stepped, but here with a given resistance mass higher-resistance sections are achieved, since the conductor tracks have moved further apart in the area of the resistance track 6a. With the left broad Conductor track 2 is connected to the resistance track via a basic resistor 7.

Aus der Zeichnung ist erkennbar, daß die Widerstandsbahn 6 durch die Schleiferbahn 8 in eine obere und eine untere Hälfte unterteilt ist. Die bogenförmige Schleiferbahn, die entsprechend der Bewegungsbahn des Endes des Schleifers 9 geformt ist, erstreckt sich somit im wesentlichen in Richtung der Widerstandsbahn. Die Leiterbahnen verlaufen hingegen im wesentlichen senkrecht zur Schleiferbahn.From the drawing it can be seen that the resistance track 6 through the wiper track 8 in an upper and a lower half is divided. The arc-shaped slider path that corresponds to the movement path of the end of the wiper 9 is shaped, thus extends substantially in the direction of the resistance track. The conductor tracks, on the other hand, run essentially perpendicular to the wiper track.

Dieses Potentiometer hat die weiter oben geschilderten guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften.This potentiometer has the good electrical and mechanical properties described above.

Zum Abgleich bzw. zur Erzielung der gewünschten Kenn- [ linie, die an den verstärkten Punkten 5 gemessen werden kannt sind in der Widerstandsbahn Ausnehmungen, die durch Laserstrahl erzeugt werden, vorgesehen, deren Ausformungen bei den Bezugsziffern 10 erkennbar sind.To compare or to achieve the desired characteristic [ line, which can be measured at the reinforced points 5, are recesses in the resistance track are generated by laser beam are provided, the formations of which can be recognized by the reference numerals 10.

Claims

• · nsprüche;• · claims;

1. Potentiometer in Dickschichttechnologie mit einem Chip, insbesondere einem Keramiksubstrat, auf dem mindestens eine Widerstandsbahn aus Widerstandsmasse aufgebracht ist, die über Leiterbahnen auf dem Chip zumindest &a ihren Enden und gegebenenfalls zwischen diesen angeordneten Abgriffsstellen kontaktiert ist, und mit einer sich entlang der Widerstandsbahn erstreckenden Schleiferbahn, über die ein Schleifer schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiferbahn (8) durch eine Vielzahl im Vergleich zur Länge der Schleiferbahn schmaler Leiterbahnen (4, 4a) gebildet ist, die im wesentlichen rechtwinklig zur Schleiferbahn im gegenseitigen Abstand zueinander angeordnet sind, und daß die Widerstandsbahn (6, 6a) ausschließlich außerhalb der Schleiferbahn über und neben den Leiterbahnen auf dem Chip (1) aufgebracht ist.1. Potentiometer in thick-film technology with a chip, in particular a ceramic substrate, on which at least one resistance track made of resistance compound is applied, which is contacted via conductor tracks on the chip at least & a of its ends and, if necessary, tapping points arranged between these, and with one extending along the resistance track Slider track over which a slider can be pivoted, characterized in that the slider track (8) is formed by a large number of conductor tracks (4, 4a) which are narrow compared to the length of the slider track and which are arranged substantially at right angles to the slider track at a mutual distance from one another, and that the resistance track (6, 6a) is applied exclusively outside the wiper track above and next to the conductor tracks on the chip (1).

2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (4, 4a) parallel zueinander angeordnet sind.2. Potentiometer according to claim 1, characterized in that the conductor tracks (4, 4a) are parallel to one another are arranged.

3. Potentiometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, d^ß die Widerstandsbahn (6) rechtwinklig zu den Leiterbahnen (4) und annähernd parallel zu der Schleiferbahn (8) angeordnet ist.3. Potentiometer according to claim 1 or 2, characterized in that d ^ ß the resistance track (6) at right angles is arranged to the conductor tracks (4) and approximately parallel to the wiper track (8).

4. Potentiometer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen (4) etwa gleich groß wie die Breite der Leiterbahnen ist.4. Potentiometer according to one of claims 1-3, characterized in that the distance between two adjacent ones Conductor tracks (4) is approximately the same size as the width of the conductor tracks.

5. Potentiometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (4) je etwa 0,2 mm breit sind und mit einem gegenseitigem Abstand von etwa 0,2 mm5. Potentiometer according to claim 4, characterized in that the conductor tracks (4) are each about 0.2 mm wide and with a mutual distance of about 0.2 mm

angeordnet sind.are arranged.

6. Potentiometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn (6) zum Abgleich wenigstens eine linienförmige Ausnehmung (10) aufweist.6. Potentiometer according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance track (6) has at least one linear recess for adjustment (10).

7. Potentiometer nr-.ch Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10) durch einen Laserstrahl erzeugt ist.7. Potentiometer nr-.ch claim 6, characterized in that that the recess (10) is generated by a laser beam.

8. Potentiometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (4, 4a) und die WiderStandsmasse aus Materialien gegensätzlicher Temperaturkoeifizienten bestehen.8. Potentiometer according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor tracks (4, 4a) and the resistance mass of materials are more opposite Temperature coefficients exist.

9. Potentiometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiferbahn (8) etwa in der Mitte der Widerstandsbahn (6) angeordnet ist.9. Potentiometer according to one of the preceding claims, characterized in that the wiper track (8) is arranged approximately in the middle of the resistance track (6).