RU175488U1

RU175488U1 - Resistor

Info

Publication number: RU175488U1
Application number: RU2017111694U
Authority: RU
Inventors: Илья Николаевич Малышев; Сергей Валерьевич Симаков; Игорь Георгиевич Белков
Original assignee: Акционерное общество "Финансово-промышленная компания "Энергия"
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2017-12-06

Abstract

Полезная модель относится к электронным компонентам электрического оборудования, а именно к резисторам с диапазоном значений номинальных сопротивлений от 1,0⋅10до 1,0⋅10Ом и предельным рабочим напряжением до 200 кВ, являющихся изделиями межвидового применения для навесного монтажа. Сущность полезной модели: резистор включает сформированную на изоляционном основании резистивную пленку и контактные площадки, а также проволочные выводы, закрепленные на контактных площадках методом пайки с образованием контактного узла, включающего контактную площадку и часть проволочного вывода, покрытую припоем, причем форма припоя выполнена преимущественно округлой формы, а контактные площадки имеют скругленные углы.Техническим результатом при реализации заявленного решения выступает повышение напряжения пробоя. 3 ил.The utility model relates to electronic components of electrical equipment, namely to resistors with a range of nominal resistance values from 1.0⋅10 to 1.0⋅10Ω and a maximum operating voltage of up to 200 kV, which are interspecific products for wall mounting. The essence of the utility model: a resistor includes a resistive film formed on an insulating base and contact pads, as well as wire leads fixed to the contact pads by soldering to form a contact assembly that includes a contact pad and part of the wire lead coated with solder, the shape of the solder being predominantly rounded , and the contact pads have rounded corners. The technical result in the implementation of the claimed solution is to increase the breakdown voltage. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к электронным компонентам электрического оборудования, а именно к резисторам с диапазоном значений номинальных сопротивлений от 1,0⋅10³ до 1,0⋅10¹² Ом и предельным рабочим напряжением до 200 кВ, являющихся изделиями межвидового применения для навесного монтажа.The utility model relates to electronic components of electrical equipment, namely to resistors with a range of nominal resistance values from 1.0⋅10 ³ to 1.0⋅10 ¹² Ohm and a maximum operating voltage of up to 200 kV, which are interspecific products for wall mounting.

Иностранные аналоги заявляемого резистора для навесного монтажа представлены сериями FHV, TR, фирмы Vishay (США), CHM/CRM фирмы SRT (Германия) и series 200 Nicrom (Швейцария).Foreign analogues of the inventive resistor for wall mounting are presented by the FHV, TR series, Vishay (USA), CHM / CRM from SRT (Germany) and series 200 Nicrom (Switzerland).

Из анализа информации об аналогах следует, что одним из основных конструктивных исполнений высокоомных высоковольтных резисторов является резисторы, изготовленные на плоской керамической подложке по планарной технологии. Конструкция резисторов представляет собой диэлектрическое керамическое основание (с высокими изоляционными свойствами) с нанесенными резистивным, проводниковым и защитным слоями, а в случае навесного монтажа предусматриваются проволочные выводы.From the analysis of information about analogues, it follows that one of the main designs of high-resistance high-voltage resistors is resistors made on a flat ceramic substrate using planar technology. The design of the resistors is a dielectric ceramic base (with high insulating properties) with resistive, conductive and protective layers applied, and in the case of surface mounting, wire leads are provided.

В патенте US 4670734 описывается способ изготовления высоковольтного безындуктивного пленочного резистора путем нанесения резистивного материала на диэлектрическую подложку. Топология в виде зигзага формируется лазерным лучом путем удаления части резистивного материала в виде набора резов разной длины. Данная технология позволяет получать высокоомные высоковольтные резисторы достаточно компактных размеров.US 4,670,734 describes a method for manufacturing a high voltage non-inductive film resistor by applying resistive material to a dielectric substrate. A zigzag topology is formed by a laser beam by removing part of the resistive material in the form of a set of cuts of different lengths. This technology allows to obtain high-resistance high-voltage resistors of a fairly compact size.

В патенте US 4630025 описывается прецизионный высоковольтный резистор, состоящий из плоской диэлектрической подложки, на которую методом трафаретной печати нанесен, по крайней мере, один резистивный слой прямоугольной, квадратной форм, а также проводящего слоя, сформированного в виде двух параллельных полосок, расположенных по краям резистивной пленки и электрически соединенных с ней Резистивный слой содержит набор параллельных контактам резов с увеличивающимися к центру резистивной пленки длинами, которые обеспечивают возможность использования резисторов при высоких напряжениях. В патенте описывается полученный по данной технологии высоковольтный резистор компактных размеров (2,9×2,7 мм) с номинальным сопротивлением 10 кОм, допускаемым отклонением от номинального значения сопротивления 1%.US 4,630,025 describes a precision high-voltage resistor consisting of a flat dielectric substrate on which at least one rectangular, square-shaped resistive layer is applied by screen printing, as well as a conductive layer formed in two parallel strips located at the edges of the resistive film and electrically connected to it the Resistive layer contains a set of cuts parallel to the contacts with lengths increasing to the center of the resistive film, which allow zovaniya resistors at high voltages. The patent describes a high-voltage resistor of compact dimensions (2.9 × 2.7 mm) obtained with this technology with a nominal resistance of 10 kOhm, an allowable deviation from the nominal resistance value of 1%.

Наиболее близкими резисторами являются устройства, производимые фирмой "Nicrom Electronics" (Нихром электронике), включающие изоляционное основание (подложку), на которое нанесены резистивная пленка и контактные площадки, а также проволочные выводы, закрепленные на контактных площадках методом пайки с образованием контактного узла, включающего контактную площадку и часть проволочного вывода, покрытую припоем, причем форма припоя выполнена преимущественно округлой формы. Контактная площадка топологически представляет собой прямоугольник. На резистор наносится защитный полимерный слой (компаунд или эмаль) с покрытием контактного узла или без такового.The closest resistors are devices manufactured by Nicrom Electronics (Nichrome Electronics), including an insulating base (substrate), on which a resistive film and contact pads are applied, as well as wire leads fixed to the pads by soldering to form a contact assembly, including a contact pad and a portion of the wire terminal coated with solder, wherein the shape of the solder is predominantly rounded. The contact area is topologically a rectangle. A protective polymer layer (compound or enamel) is applied to the resistor with or without coating of the contact node.

Одним из важнейших параметров высокоомных и высоковольтных резисторов является предельное рабочее напряжение (напряжение пробоя), которое определяется электрической прочностью промежутков между проволочными выводами. В качестве естественного изолятора выступает воздух (наличие относительно тонкого слоя твердого диэлектрика - компаунда- на выводах не значительно влияет на величину напряжения пробоя и не учитывается). Пробой газов обусловлен явлениями ударной ионизации. Явление пробоя газа зависит от степени однородности поля, в котором осуществляется пробой.One of the most important parameters of high-resistance and high-voltage resistors is the maximum operating voltage (breakdown voltage), which is determined by the electric strength of the gaps between the wire leads. Air acts as a natural insulator (the presence of a relatively thin layer of solid dielectric - a compound on the terminals does not significantly affect the breakdown voltage and is not taken into account). The breakdown of gases is due to shock ionization phenomena. The phenomenon of gas breakdown depends on the degree of homogeneity of the field in which the breakdown is carried out.

Особенностью пробоя газа в неоднородном поле является возникновение частичного разряда в виде короны в местах, где напряженность поля достигает критических значений, с дальнейшим переходом короны в искровой разряд и дугу при возрастании напряжения.A feature of gas breakdown in an inhomogeneous field is the appearance of a partial discharge in the form of a corona in places where the field strength reaches critical values, with a further transition of the corona to a spark discharge and arc with increasing voltage.

Пробой воздуха у поверхности твердого диэлектрика (компаунда), называемый в технике поверхностным перекрытием, возникает обычно при более низких напряжениях, чем в том случае, когда между электродами имеется только воздух. На значение разрядного напряжения оказывает влияние форма (неоднородность) электрического поля, обусловленная конфигурацией электродов и диэлектрика, частота напряжения, состояние поверхности диэлектрика, давления воздуха.The breakdown of air near the surface of a solid dielectric (compound), called surface overlap in the technique, usually occurs at lower voltages than when there is only air between the electrodes. The value of the discharge voltage is influenced by the shape (heterogeneity) of the electric field due to the configuration of the electrodes and the dielectric, the frequency of the voltage, the state of the surface of the dielectric, and air pressure.

Технической проблемой, на решение которой направлена данная полезная модель, является высокая неоднородность электрического поля, обусловленная, в частности, сложной геометрической формой контактного узла, содержащего острые грани, выступы и т.п., уменьшающая напряжение пробоя.The technical problem that this utility model is aimed at is the high heterogeneity of the electric field, due, in particular, to the complex geometric shape of the contact node containing sharp edges, protrusions, etc., which reduces the breakdown voltage.

Аналитический расчет начальных напряжений пробоя для неоднородных полей очень сложен, поэтому для практических расчетов пользуются эмпирическими формулами. В частности, определение этого напряжения для резко неоднородных полей в воздухе производится по формулеThe analytical calculation of the initial breakdown stresses for inhomogeneous fields is very complicated, therefore empirical formulas are used for practical calculations. In particular, the determination of this voltage for sharply inhomogeneous fields in air is carried out according to the formula

где для системы двух стержней (выводов):where for a system of two rods (conclusions):

С=0,6;C = 0.6;

k - коэффициент неоднородности электрического поля;k is the coefficient of heterogeneity of the electric field;

k=ln(h/r), при h>>r,k = ln (h / r), for h >> r,

k=h/2r в остальных случаях;k = h / 2r in other cases;

r - радиус стержня, см;r is the radius of the rod, cm;

h - расстояние между стержнями;h is the distance between the rods;

δ - относительная плотность газа, которая рассчитывается по формулеδ is the relative density of the gas, which is calculated by the formula

где:Where:

Т₀=293К;T ₀ = 293K;

Р₀=760 мм рт.ст.;P ₀ = 760 mm Hg;

Р и Т - действительные давление и температура воздуха.P and T are actual pressure and air temperature.

Из формулы (1) следует, что неоднородность электрического поля значительно влияет (негативно) на величину напряжения пробоя.From formula (1) it follows that the heterogeneity of the electric field significantly affects (negatively) the magnitude of the breakdown voltage.

Указанная техническая проблема решается резистором, включающим сформированную на изоляционном основании (подложке) резистивную пленку и контактные площадки, а также проволочные выводы, закрепленные на контактных площадках методом пайки с образованием контактного узла, включающего контактную площадку и часть проволочного вывода, покрытые припоем, причем форма припоя выполнена преимущественно округлой формы, в котором согласно предложению контактные площадки имеют скругленные углы. Следует отметить, что округлая (каплевидная) форма припоя в наименьшей степени влияет на неоднородность электрического поля, соответственно целесообразно придать контактной площадке округлую форму с учетом ее малой толщины.The indicated technical problem is solved by a resistor including a resistive film formed on an insulating base (substrate) and contact pads, as well as wire leads fixed to the contact pads by soldering to form a contact assembly including a contact pad and part of the wire lead coated with solder, the shape of the solder made predominantly rounded in which, according to the proposal, the contact pads have rounded corners. It should be noted that the rounded (drop-shaped) form of the solder has the least effect on the heterogeneity of the electric field; accordingly, it is advisable to give the contact pad a rounded shape taking into account its small thickness.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами резисторов, выполненных по планарной технологии.The inventive utility model is illustrated by drawings of resistors made according to planar technology.

На фиг. 1 показан вид сверху на резистор, выполненный по тонкопленочной или толстопленочной технологии.In FIG. 1 shows a top view of a resistor made by thin-film or thick-film technology.

На фиг 2 показаны в разрезе варианты исполнения контактного узла при тонкопленочной или толстопленочной технологии, вид сбоку.Fig. 2 shows a sectional view of an embodiment of a contact assembly with thin-film or thick-film technology, side view.

На фиг 3 показаны поперечные разрезы вариантов (примеров) исполнения контактных узлов при тонкопленочной или толстопленочной технологии.On Fig 3 shows a cross section of options (examples) of the execution of the contact nodes with thin-film or thick-film technology.

Резистор в одном из предпочтительных вариантов исполнения включает изоляционное основание (подложку) 1, нанесенную на изоляционное основание 1 резистивную пленку 2, контактные площадки 3 со скругленными углами и соединенные с ними проволочные выводы 4. При толстопленочных технологиях толщина (высота) контактных площадок 3 может достигать величин, существенно влияющих на неоднородность электрического поля, при этом вертикальные сечения площадок 3 в этом случае могут иметь округлую форму (фиг. 2 (а), фиг. 3 (а)). Проволочные выводы 4 закреплены на контактных площадках 3 при помощи паяного соединения с формированием тела скрепляющего припоя 5 округой формы. При виде сверху (фиг. 1) контактные площадки 3 полностью закрыты припоем 5, но при этом повторяют округлую форму припоя. На резистор нанесено защитное покрытие 6.A resistor in one of the preferred embodiments includes an insulating base (substrate) 1, a resistive film 2 deposited on the insulating base 1, contact pads 3 with rounded corners and wire leads 4 connected to them. With thick-film technologies, the thickness (height) of the contact pads 3 can reach values that significantly affect the heterogeneity of the electric field, while the vertical sections of the pads 3 in this case can have a rounded shape (Fig. 2 (a), Fig. 3 (a)). The wire leads 4 are fixed on the contact pads 3 by means of a solder joint with the formation of a body of fastening solder 5 of a rounded shape. When viewed from above (Fig. 1), the contact pads 3 are completely covered by the solder 5, but the round shape of the solder is repeated. The resistor is coated 6.

Резистор устанавливается (монтируется) в электрическую схему (например, измерительную) путем запайки (или зажима) за проволочные выводы 4. При этом выполнение (изготовление) контактных площадок 3 и припоя 5 округой формы позволяет повысить напряжение пробоя, тем самым увеличив предельно допустимое рабочее напряжение резистора.The resistor is installed (mounted) in an electrical circuit (for example, measuring) by soldering (or clamping) to the wire leads 4. Moreover, the execution (manufacturing) of the contact pads 3 and the solder 5 of a rounded shape allows to increase the breakdown voltage, thereby increasing the maximum permissible operating voltage resistor.

Claims

A resistor including a resistive film formed on an insulating base and contact pads, as well as wire leads fixed to the contact pads by soldering to form a contact assembly including a contact pad and a part of the wire lead coated with solder, the shape of the solder being predominantly rounded in shape that the pads have rounded corners.