Verfahren zur Wertjustierung von Widerständen

Abstract

 Es wird ein Verfahren zur Wertjustierung von Widerständen beschrieben, bei dem in Abhängigkeit von dem jeweils geforderten Widerstandswert von einer auf einem Trägerkörper vorgesehenen Widerstandsschicht mittels eines Lasers Teilbereiche entfernt und_/oder in die Widerstandsschicht Marken bestimmter Form eingeschnitten werden. Um von störenden Induktivitäten freie Widerstände möglichst exakt definierten Wertes zu erhalten, wird mittels Einzelschüssen des Lasers in die Widerstandsschicht ein Punktraster eingebracht, dessen auf die Gesamtfläche der Widerstandsschicht bezogene Ausdehnung und Lage und/oder dessen Einzelpunktabstände und/oder dessen Einzelpunktgrößen in Abhängigkeit vom geforderten Widerstandswert und weiteren physikalischen Werten gewählt wird bzw. werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wertjustierung von Widerständen, bei dem in Abhängigkeit von dem jeweils geforderten Widerstandswert von einer auf einem Trägerkörper vorgesehenen Widerstandsschicht mittels eines Lasers Teilbereiche entfernt und/oder in die Widerstandsschicht Marken bestimmter Form eingeschnitten werden.

[0002] Ein Verfahren zum Abgleich von Schichtwiderständen ist beispielsweise aus der DE-AS 23 19 899 bekannt. Mittels dieses bekannten Verfahrens soll eine im wesentlichen gleiche Stromdichteverteilung entlang der Widerstandsschicht durch ein strichliertes Wendelbild erhalten werden. Dieses Wendelbild wird mittels eines impulsweise betriebenen Laserstrahls erzeugt, wobei die Auswahl der Impulsdauer eines Laserimpulses zwischen der O,1-fachen und O,9-fachen Periodendauer des impulsweisen Laserstrahls gewählt wird, um die strichlierte Abgleichwendel in der Widerstandsschicht zu erhalten. Jede mittels des Laserstrahls gebildete, die Form eines kurzen Striches besitzende Abgleichmarke ist dabei kürzer als der halbe Umfang des zylinderischen Trägerkörpers des Widerstandes. Durch Variation des Verhältnisses zwischen Umlaufzeit des Schichtwiderstandes und Periodendauer des gepulsten Laserstrahles sind dabei die verschiedensten Wendel-Strichbilder herstellbar. Der erreichbar Widerstandswert ist dabei der Stellung der Widerstandsstege aufeinanderfolgender Wendeln und dem Verhältnis der Breite des Widerstandssteges zur Länge der Abgleichmarke proportional. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß aufgrund der Schmalheit der Laserspuren während des Fertigungsvorganges leicht eine Veränderung der elektrischen Werte durch Eindringen von Staub, Schmutz u.dgl. in die Laserspuren auftreten kann und daß aufgrund der auf die Justierung folgenden Fertigungsschritte häufig hohe Wertsprünge entstehen, die chargenabhängig und damit schwer vorhersehbar sind.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, das Verfahren der eingangs angegebenen Gattung in der Weise auszubilden, daß von störenden Induktivitäten freie Widerstände gefertigt werden können und gleichzeitig eine definiert vorgebbare, wesentliche Erhöhung des Grundwertes des Widerstandes durch Bearbeitung mittels eines Laserstrahls erhalten wird.

[0004] Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß mittels Einzelschüssen des Lasers in die Widerstandsschicht ein Punktraster eingebracht wird, dessen auf die Gesamtfläche der Widerstandsschicht bezogene Ausdehnung und Lage und/oder dessen Einzelpunktabstände und/oder dessen Einzelpunktgrößen in Abhängigkeit vom geforderten Widerstandswert und weiteren physikalischen Forderungen gewählt wird bzw. werden.

[0005] Bei "Vorliegen eines zylindrischen Trägerkörpers wird der Widerstand während der Einzelschußrasterung in Rotation versetzt.

[0006] Mittels des Verfahrens nach der Erfindung ist es möglich, im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren eine höhere Fertigungsgeschwindigkeit, höhere Endwerte und einen breiteren Grundwertebereich zu erreichen. Insbesondere wirkt sich aufgrund der Rasterverteilung über die gesamte Oberfläche die Tatsache positiv aus, daß keine Hot-Spots entstehen, da aufgrund der Rasterstruktur keine örtliche Verengungen einer Leiterbahn vorliegen. Die Streuung der Endwerte ist ebenfalls sehr gering und liegt nach dem Lackieren im Regelfall deutlich unter 1 %.

[0007] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß durch Variation der Rasterung hinsichtlich Punktabstand und/oder Punktgröße über die Länge des Widerstands die Wärmeverteilung in die Endbereiche des Widerstands verlegt wird. Von den Endbereichen des Widerstands läßt sich die Wärme über die Anschlußelemente, insbesondere Kappen sehr gut abführen.

[0008] Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich grundsätzlich nur Herstellung von engtolerierten Widerständen, wobei zunächst eine Grobjustierung des Widerstandes auf seinen Sollwert und dann ein von einem Einbrennvorgang gefolgtes Lackieren dieses Widerstandes vorgenommen, anschließend eine Feinjustierung mittels Laser-Einzelschüssen durchgeführt und abschließend eine Endlackierung auf den Widerstand eufgebracht wird.

[0009] Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die bei herkömmlichen Verfahren häufig nachteiligen hohen Wertsprünge nicht auftreten. Die Problematik der Einhaltung gewisser Vorhaltewerte, wie sie beim bekannten Wendelvorgang gegeben ist, tritt demgemäß bei dem Verfahren nach der Erfindung nicht auf.

[0010] Es genügt, den jeweiligen Widerstand auf etwa -1,5 % bis -2 % seines späteren Sollwertes zu justieren und nach dem Aufbringen und Einbrennen des Vorlacks insbesondere unter Einsatz sehr feiner Einschüsse den exakten Endwert einzustellen. Die Widerstandsschicht ist bei den weiteren Fertigungsschritten auch im Bereich vorhandener Schliffränder gegen Abrieb geschützt. Die Endlackierung verursacht nur noch äußerst geringe und in der Praxis nicht mehr störende Wertsprünge von beispielsweise von etwa 0,02 %, wobei die Streuung stets sehr klein bleibt.

[0011] Weitere wesentliche Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung bestehen darin, daß mit herkömmlichen Fertigungsvorrichtungen schnell und wirtschaftlich produziert werden kann, daß auch eine Justierung von Werten größer als 100 k SL möglich ist, da sich die Endjustierung auf mehrere hundert winzige _Einzelrasterpunkte verteilt und somit auch eine sehr schmale Widerstandsspur bearbeitet werden kann, und daß am fertigen Widerstand keine Spurverengungen auftreten, die bei hohen Belastungen zum Durchbrennen des Widerstandes führen könnten.

[0012] Die Erfindung umfaßt auch Widerstände, bestehend aus einem insbesondere zylindrischen Trägerkörper und einer darauf angebrachten Widerstandsschicht sowie stirnseitigen Anschlußelementen, wobei charakteristisch ist, daß in der Widerstandsschicht ein den elektrischen Gesamtwiderstand erhöhendes _Punktraster ausgebildet ist. Die einzelnen Punkte des Rasters sind dabei vorzugsweise gleichmäßig über zumindest einen Teilbereich der Widerstandsschicht verteilt.

[0013] In einem insbesondere mittig gelegenen Teilbereich der Widerstandsschicht kann eine erhöhte Rasterpunktdichte zur Ausbildung einer Sicherungsfunktion besitzenden Sollfehlstelle vorgesehen sein. Durch Einsatz eines derartigen Widerstandes in Fernsehgeräten kann zusätzliche Sicherheit mit minimalem Aufwand geschaffen werden, da ein solcher Widerstand die Funktion einer wesentlich teureren Normalsicherung übernehmen kann.

[0014] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekappten zylindrischen Widerstandes mit im Bereich beider Enden vorgesehener Punktrasterung, und

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer Variante mit vergrößerten Rasterpunkten.

[0016] Fig. 1 zeigt einen Widerstand bestehend aus einem zylindrischen Trägerkörper mit darauf aufgebrachter Widerstandsschicht 1, welcher an seinen beiden Enden mit Anschlußkappen 2, 3 versehen ist.

[0017] Zur Schaffung eines nicht-induktiven Widerstandes und zur Erzielung eines im Vergleich zum Grundwert wesentlich höheren und außerdem möglichst genauen Endwertes ist in die Widerstandsschicht ein punktförmiges Raster 4 eingebracht, das aus einzelnen Rasterpunkten 5 besteht, die mittels Einzelschüssen eines Lasers erzeugt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wurden die Einzelschuß-Rasterpunkte bei sich drehenden Trägerkörper angebracht.

[0018] Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 2 sind in ihrer Abmessung größere Rasterpunkte 5 verwendet. Das Grundprinzip des Punkterasters ist aber auch bei dieser Variante beibehalten.

[0019] Wie bereits dargelegt worden ist, können Ausdehnung und Lage und/oder Einzelpunktabstände und/oder Einzelpunktgröße je nach der gestellten Aufgabe variiert werden, wobei von besonderem Vorteil ist, daß diese hohe Flexibilität erbringende Variabilität fertigungstechnisch ohne störenden Aufwand erreichbar ist.

[0020] Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es, ein wesentliches Problem bei der Fertigung engtolerierter Widerstände zu beseitigen, das darin besteht, daß durch die auf die Justierung folgenden Bearbeitungsschritte,wie Schweißen und Lackieren, zum einen die Streuung der Widerstände vergrößert wird und zum anderen der Mittelwert der jeweiligen Charge nicht genau vorhersehbaren Abwanderungen unterliegt. Dieses Problem ist um so gravierender, je engere Endtoleranzwerte gefordert werden.

[0021] Die für das erfindungsgemäße Verfahren charakteristischen Schritte der Grobjustierung, Vorlackierung und Feinjustierung stellen sich anhand eines Beispiels wie folgt dar:

Zunächst werden Widerstände auf etwa -2 bis -1,5 % unter den späteren Sollwert abgeglichen. Dies kann sowohl mittels eines Lasers als auch durch eine Scheibenwendelung erfolgen. Wichtig ist, daß an die Endwertstreuung keine hohen Anforderungen gestellt werden müssen.

[0022] Die grobjustierten Widerstände werden bevorzugt an einem Vorlackierautomaten bis zu den Kappen überlackiert und anschließend bei 200°C etwa zwei Stunden ausgehärtet. Diese erste Lackschicht geht entscheidend in die Wertänderung durch Abwanderung ein. Die Widerstände sind nun gegen Abrieb geschützt und soweit stabilisiert, daß die Wertänderungen bei der Fertiglackierung um eine Größenordnung kleiner werden als bei der herkömmlichen normalen Fertigung.

[0023] Anschließend erfolgt die Feinjustierung, wobei in der bereits beschriebenen Art und Weise die Widerstände im Einzelpulsverfahren abgeglichen werden, d.h. es wird auf der Widerstandsschicht kein zusammenhängender Schnitt ausgeführt, sondern die Werterhöhung wird durch eine Vielzahl einzelner Abgleichpunkte vorgenommen.

[0024] Im Zusammenhang mit dieser Feinjustierung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen, die wie folgt zusammengefaßt werden können: An dem zur Feinjustierung verwendeten Laser sind keine Umbauten erforderlich.

[0025] Es lassen sich sehr hohe Stückzahlen erreichen. Der jeweilige Widerstand kann beliebig zugeführt werden und es ist keine Links-Rechts-Kennung der Wendelung notwendig.

[0026] Bei der Rohjustierung sind keine Aussparungen erforderlich.

[0027] Die Widerstandsbahn wird nicht örtlich verengt.

[0028] Bezüglich der Widerstandsbahnbreite liegen keine Einschnürungen vor.

[0029] Es ergibt sich keine örtliche Überhitzung der Widerstandsbahn, die Temperaturkoeffizienteneffekte erbringen könnte.

[0030] Bei der Weiterverarbeitung bieten die feinen Lasereinschüsse keine Angriffspunkte für Wertänderungen, obwohl dort noch die schützende Lackschicht fehlt.

[0031] Beim nächsten Verfahrensschritt des Schweißens treten praktisch keine Wertänderungen auf. Schließlich wird die Fertiglackierung durchgeführt, wobei auf die Widerstände nur sehr geringe Temperaturbelastungen einwirken und demgemäß die Abwanderungen äußerst gering bleiben.

Ansprüche

1. Verfahren zur Wertjustierung von Widerständen, bei dem in Abhängigkeit von dem jeweils geforderten Widerstandswert von einer auf einem Trägerkörper vorgesehenen Widerstandsschicht mittels eines Lasers Teilbereiche entfernt.und/oder in die Widerstandsschicht Marken bestimmter Form eingeschnitten werden,
dadurch gekennzeichnet ,
daß mittels Einzelschüssen des Lasers in die Widerstandsschicht ein Punktraster eingebracht wird, dessen auf die Gesamtfläche der Widerstandsschicht bezogene Ausdehnung und Lage und/oder dessen Einzelpunktabstände und/oder dessen Einzelpunktgrößen in Abhängigkeit vom geforderten Widerstandswert und weiteren physikalischen Forderungen gewählt wird bzw. werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei Vorliegen eines zylindrischen Trägerkörpers der Widerstand während der Einzelschußrasterung in Rotation versetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß durch Variation der Rasterung hinsichtlich Punktabstand und/oder Punktgröße über die Länge des Widerstands die Wärmeverteilung in die Endbereiche des Widerstands verlegt wird.

4. Verfahren zur Herstellung von engtolerierten Widerständen, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst-eine Grobjustierung des Widerstandes auf seinen Sollwert und dann ein von einem Einbrennvorgang gefolgtes Lackieren dieses Widerstandes vorgenommen, anschließend eine Feinjustierung mittels Laser-Einzelschüssen durchgeführt und abschließend eine Endlackierung aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Widerstand bei der Grobjustierung auf etwa -1,5 % bis -2 % seines Sollwertes eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Feinabgleich mit einer möglichst großen Zahl möglichst feiner Einschüsse vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß während des Feinabgleichs mittels Laserschüssen mehrere hundert _Einzelpunkte in die Widerstandsschicht eingebracht werden.

8. Widerstand, bestehend aus einem insbesondere zylindrischen Trägerkörper und einer darauf angebrachten Widerstandsschicht sowie stirnseitigen Anschlußelementen, insbesondere hergestellt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in der Widerstandsschicht (1) ein den elektrischen Gesamtwiderstand erhöhendes Punktraster (4) ausgebildet ist.

9. Widerstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die einzelnen Punkte (5) des Rasters (4) gleichmäßig über zumindest einen Teilbereich der Widerstandsschicht (1) verteilt sind.

10. Widerstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Punktdichte im Bereich der Anschlußelemente (2, 3) größer ist als im Mittelbereich.

11. Widerstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß ein insbesondere mittig gelegener Teilbereich der Widerstandsschicht (1) eine erhöhte Rasterpunktdichte zur Ausbildung einer Sicherungsfunktion besitzenden Sollfehlstelle aufweist.

12. Widerstand nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß sich die die Rasterpunkte (5) bildenden Löcher zumindest teilweise durch die Widerstandsschicht (1) und eine darauf angebrachte Lackschicht erstrecken, und daß auf dieser Lackschicht zumindest eine weitere, auch diese Löcher überdeckende Endlackschicht vorgesehen ist.

Zeichnung