RU2064700C1 - Способ изготовления терморезистора - Google Patents
Способ изготовления терморезистора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2064700C1 RU2064700C1 RU93030953A RU93030953A RU2064700C1 RU 2064700 C1 RU2064700 C1 RU 2064700C1 RU 93030953 A RU93030953 A RU 93030953A RU 93030953 A RU93030953 A RU 93030953A RU 2064700 C1 RU2064700 C1 RU 2064700C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermistor
- film
- plates
- thermistors
- electrodes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электронной технике, а именно к пленочным терморезисторам. В способе изготовления пленочного терморезистора формируют заготовку из полупроводникового материала с органическим связующим литьем из шликера в виде сырой пленки, проводят разделение ее на прямоугольные пластины. Затем проводят обжиг. Электроды наносят по коротким либо длинным граням пластин в зависимости от заданного номинального сопротивления. Технический результат - снижение трудоемкости, улучшение технических параметров. 1табл.
Description
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении пленочных терморезисторов (терморезистивных датчиков).
На сегодняшний день известны дисковые (шайбовые), стержневые, бусинковые и пленочные терморезисторы. Наиболее распространенные дисковые (шайбовые) терморезисторы, например, типа ММТ-12, изготавливаются по традиционной керамической технологии, включающей формирование терморезистивного элемента путем смешивания полупроводникового материала на основе окислов Ni, Co, Mn, Cu с органическим связующим, прессование и высокотемпературный обжиг.
Недостатками подобных технических решений являются:
большие габаритные размеры и масса, что приводит к ухудшению параметров (например, к большим значениям величины тепловой постоянной времени, коэффициентов рассеяния и энергетической чувствительности);
ограниченная область применения, обусловленная отсутствием конструктивно-технологической совместимости с современными микроэлектронными устройствами;
низкая прецизионность (большой разброс номинальных значений сопротивления и величины постоянной В);
большой расход драгметаллов для создания электродов;
В настоящее время за рубежом широкую известность приобрели методы тонко- и толстопленочной технологии, которые привели к появлению пленочных ТР (ПТР) (заявка ФРГ, N 1648209, 1973 г.(2) патент США N 3503030, 1970 г.(3). Использование тонко- и толстопленочной технологии при изготовлении ТР обеспечило ряд преимуществ по сравнению с традиционной керамической технологией: улучшение параметров, расширение области применения. Так, ПТР обладают уменьшенными габаритами и массой по сравнению с дисковыми ТР, уменьшенной тепловой постоянной времени, что обеспечивает возможность использования ПТР в гибридных интегральных микросхемах, микросборках и т.д. особенно при изготовлении ПТР в безвыводном (чиповом) исполнении. Кроме того, за счет использования в технологии изготовления ТР фотолитографии или трафаретной печати и современных методов подгонки (например, лазерной) уменьшается допустимое отклонение номинального сопротивления.
большие габаритные размеры и масса, что приводит к ухудшению параметров (например, к большим значениям величины тепловой постоянной времени, коэффициентов рассеяния и энергетической чувствительности);
ограниченная область применения, обусловленная отсутствием конструктивно-технологической совместимости с современными микроэлектронными устройствами;
низкая прецизионность (большой разброс номинальных значений сопротивления и величины постоянной В);
большой расход драгметаллов для создания электродов;
В настоящее время за рубежом широкую известность приобрели методы тонко- и толстопленочной технологии, которые привели к появлению пленочных ТР (ПТР) (заявка ФРГ, N 1648209, 1973 г.(2) патент США N 3503030, 1970 г.(3). Использование тонко- и толстопленочной технологии при изготовлении ТР обеспечило ряд преимуществ по сравнению с традиционной керамической технологией: улучшение параметров, расширение области применения. Так, ПТР обладают уменьшенными габаритами и массой по сравнению с дисковыми ТР, уменьшенной тепловой постоянной времени, что обеспечивает возможность использования ПТР в гибридных интегральных микросхемах, микросборках и т.д. особенно при изготовлении ПТР в безвыводном (чиповом) исполнении. Кроме того, за счет использования в технологии изготовления ТР фотолитографии или трафаретной печати и современных методов подгонки (например, лазерной) уменьшается допустимое отклонение номинального сопротивления.
В качестве прототипа выбрана технология изготовления толстопленочных терморезисторов ТР-5 (Захаров В.И. Олеск А.0. Шефтель И.Т. "Пленочные терморезисторы для гибридных микросхем и устройств микроэлектроники". Приборы и системы управления, N 6, 1986, М. Машиностроение).
Способ-прототип включает нанесение методом трафаретной печати на подложку из алюмооксидной керамики терморезистивного слоя, формируемого на основе полупроводниковых материалов окислов переходных металлов (3d окислов, например, Mn2O3,CoO,NiO,Fe2O3, проводникового слоя, слоя защитного стекла и обжиг при температуре выше 1000oС. Для обеспечения требуемых характеристик ТР применяют многослойную (трехслойную и более) печать. Электроды формируют путем нанесения через трафарет серебросодержащей пасты с последующим вжиганием. Подложки с нанесенными слоями разделяют на отдельные элементы (прямоугольные пластины) лазерным скрайбированием и ломкой.
Толстопленочный терморезистор ТР-5 имеет следующие характеристики:
номинальное сопротивление при 25oС, кOм 47 ± 10%
температурный коэффициент сопротивления,/град. -(4 ± 0,4)
постоянная В в диапазоне температур от +25 до +50oC, К 3200-3900
тепловая постоянная времени,сек 8
коэффициент рассеяния при 25oС, мВТ/град 1,5
коэффициент энергетической чувствительности, мВТ 0,35
наработка, час 15000
Величина наработки дана, исходя из данных, представленных в рекламе на толстопленочные терморезисторы ТР-5 с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления для микроэлектроники ОЖО.468.257 ТУ (ЦНИИ "Электроника", М. 1986). Однако, при указанных преимуществах терморезистора ТР-5, полученного известным способом, он обладает рядом серьезных недостатков:
Во-первых, невозможно сохранить расчетную топологию из-за разброса размеров керамических подложек и износа гнезд кассет в процессе создания многослойной структуры. Кроме того, создание многослойных терморезистивных слоев многократно увеличивает вышеуказанную погрешность и дополняет ее разбросом по толщине слоев.
номинальное сопротивление при 25oС, кOм 47 ± 10%
температурный коэффициент сопротивления,/град. -(4 ± 0,4)
постоянная В в диапазоне температур от +25 до +50oC, К 3200-3900
тепловая постоянная времени,сек 8
коэффициент рассеяния при 25oС, мВТ/град 1,5
коэффициент энергетической чувствительности, мВТ 0,35
наработка, час 15000
Величина наработки дана, исходя из данных, представленных в рекламе на толстопленочные терморезисторы ТР-5 с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления для микроэлектроники ОЖО.468.257 ТУ (ЦНИИ "Электроника", М. 1986). Однако, при указанных преимуществах терморезистора ТР-5, полученного известным способом, он обладает рядом серьезных недостатков:
Во-первых, невозможно сохранить расчетную топологию из-за разброса размеров керамических подложек и износа гнезд кассет в процессе создания многослойной структуры. Кроме того, создание многослойных терморезистивных слоев многократно увеличивает вышеуказанную погрешность и дополняет ее разбросом по толщине слоев.
Во-вторых, невозможно достижение расчетных значений параметров из-за неуправляемости процессов гетеродиффузии, возникающих в пограничном слое терморезистивного материала и материала подложки при термообработке.
В-третьих, объемная пористость терморезистивных покрытий значительно выше, чем в терморезисторах, изготовленных прессованием, ввиду невозможности использования более высоких температур спекания, усиливающих вышеуказанные процессы гетеродиффузии.
В-четвертых, необходимость использования защитного стекла приводит в процессе его вжигания к взаимодействию между компонентами стекла и нижерасположенного терморезистивного слоя. В результате этой реакции происходит изменение электропроводности оксиднополупроводникового материала. Эти процессы, обусловленные обменом электронами между разновалентными 3d -катионами, расположенными в окта-позициях кристаллической структуры материала, практически не могут быть учтены при расчете параметров ТР.
В-пятых, на свойствах терморезистивных слоев сказываются механические напряжения, возникающие в них при несогласованности коэффициентов линейного термического расширения (КЛТР) материала подложки и терморезистивного слоя, с одной стороны, и материала терморезистивного слоя и защитного стекла, с другой стороны.
В-шестых, процесс лазерного скрайбирования весьма сложен, а ломка подложек вручную приводит к многочисленным механическим повреждениям и разбросу по размерам терморезистивных элементов.
В-седьмых, керамическая подложка является балластом, ухудшающим значения ряда параметров терморезисторов ТР-5 (например, им присуща высокая инерционность при относительно малых размерах).
Следует указать, что терморезистор ТР-5 реализован лишь в одном номинальном сопротивления (Rном 47 кОм) и существует в безвыводном (чиповом) исполнении.
Вышеуказанные конструктивно-технологические недостатки способа - прототипа затрудняют попадание в номинал, не позволяют достичь малых значений тепловой постоянной времени (малой инерционности) и достаточно высокого уровня надежности. В свою очередь, большое количество трудоемких операций с низкой прецизионностью делают способ-прототип трудновоспроизводимым, следствием чего являются низкий выход годных, высокие трудоемкость и себестоимость ТР.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи улучшения значений параметров ТР (уменьшение допуска на величину номинального сопротивления и постоянной В, уменьшение инерционности, увеличение длительности наработки), создания высокотехнологичными методами шкалы номинальных значений сопротивлений, снижения трудоемкости, повышения выхода годных.
Осуществление предполагаемого изобретения позволит создать шкалу номинальных сопротивлений от 1 Ом до 106 Ом, обеспечит уменьшение допуска на величину номинального сопротивления до ± 5%, уменьшение допуска на величину В до ±3% уменьшение значения тепловой постоянной временя до 0,7 сек, увеличение длительности наработки до 32000 час, повышение плотности монтажа в радиоэлектронной аппаратуре, возможность двустороннего монтажа. При этом, за счет использования высокотехнологичной и легковоспроизводимой технологии достигается повышение выхода годных и значительное снижение трудоемкости.
Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата предлагается способ изготовления пленочного терморезистора, при котором формируют заготовку терморезистора из полупроводниковых материалов, разделяют ее на прямоугольные пластины, проводят обжиг и нанесение электродов; при этом заготовку терморезистора формируют литьем из шликера на основе полупроводниковых материалов и органического связующего в виде сырой пленки, проводят указанное разделение на пластины, после чего проводят обжиг пластин, а электроды наносят по коротким, либо длинным граням пластин, в зависимости от заданного номинального сопротивления.
Отличительными от прототипа являются следующие признаки: формирование заготовки терморезистора не на керамическом носителе (подложке), а непосредственно из пленки, полученной литьем из шликера на основе полупроводникового материала с органическим связующим; обжиг после разделения сырой пленки на отдельные прямоугольные пластины (а не до разделения); возможность нанесения электродов по различным граням пластин в соответствия с требуемым значением номинального сопротивления.
На сегодняшний день неизвестно такое или идентичное заявляемому техническое решение, что позволяет считать предлагаемый способ отвечающим критерию "новизна".
В предлагаемом способе заготовку терморезистора формируют литьем из шликера в виде сырой пленки, т.е. без использования носителя (подложки), что обуславливает уменьшение тепловой постоянной времени (инерционности) и позволяет повысить точность всех термометрических измерений за счет непосредственного контакта термодатчика с контролируемой средой. Кроме того, литьевой способ обеспечивает однородность и равномерность полупроводникового материала, что способствует достижению значительно меньшего разброса по электропроводности (и соответственно, по номинальному сопротивлению) и энергии активации (постоянная В).
Использование в терморезисторе, изготовленном предлагаемым способом, только двух конструктивных материалов терморезистивного и проводящего - исключает образование нескольких переходных слоев на границе раздела материалов с различными значениями КЛТР ("керамика терморезистивный слой - проводящий слой стекло"), как в прототипе. Это обстоятельство приводит к значительному увеличению температурновременной стабильности ТР.
Предлагаемый способ позволяет создать шкалу номинальных сопротивлений ( в отличие от прототипа, который позволяет реализовать лишь одно номинальное сопротивление) за счет получения объемного ТР вместо плоскостного и расположения электродов на различных гранях пластин.
Таким образом, впервые осуществленное оригинальное сочетание некоторых элементов технологии производства монолитных керамических конденсаторов и технологии производства терморезисторов обеспечило возможность создания качественно нового класса объемных высокостабильных миниатюрных терморезисторов с улучшенными параметрами.
Заявляемое техническое решение как совокупность указанных существенных признаков составляет неразрывную причинно-следственную связь с достигаемым техническим результатом и отвечает критерию "изобретательский уровень".
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом: для формирования заготовки терморезистора готовят термочувствительный полупроводниковый материал на основе тройных и четверных систем 3 d -окислов ( системы окислов Mn,Ni,Co,Zn, легированные добавками Cu, Li и т.д.), проводят помол до требуемой степени дисперсности и приготавливают литьевой шликер смешиванием термочувствительного полупроводникового материала с органическим связующим, например, 3-5%-ным раствором каучука в бензине, в фарфоровом барабане в течение 0,5-2 час, в соответствии с традиционной в керамическом производстве технологией получения литьевых шликеров (УБО.027.772ТИ). Из полученного шликера осуществляют литье пленки через фильеру с регулируемым сечением. Несколько слоев пленки уплотняют до требуемой толщины (от 0,3мм до 2 мм) путем проката через вальцы. Затем из пленки производят вырубку прямоугольных пластин (размером 0,3х1,5х1,5 мм до 2х5х25мм) и обжигают их в воздушной среде при температуре 1000-1300°С с выдержкой в течение 1-3 час, при пиковой температуре. Электроды формируют путем нанесения серебросодержащих паст, известных в керамическом производстве, и вжигания при температуре 820-870oС с выдержкой в течение 0,5-1 час. При этом электроды могут быть нанесены по различным граням пластин в зависимости от заданного номинального значения сопротивления. Для припайки выводов используют припой ПОС-61 или припайную пасту на его основе, а также серебросодержащие припои (например. Пср-2).
При этом возможно исполнение ТР с одно- или разнонаправленными выводами, которые могут быть проволочными или ленточными. Затем терморезистор покрывают влагозащитной эмалью путем окунания с последующей подсушкой при температуре ≈125oС в течение 1 час. Результаты реализаций предлагаемого способа изготовления ТР, а также для сравнения способа изготовления ТР-5 (прототип) и терморезистора типа ММТ-12 (аналог) приведены в таблице.
Как следует из данных, представленных в таблице, предлагаемый способ позволяет достичь значительного улучшения технических и эксплуатационных характеристик ТР по сравнению с прототипом:
снижение инерционности (уменьшение значения тепловой постоянной временя от 8 до 0,7 сек);
уменьшение разброса значений номинального сопротивления (от ±10% до ±5%) и постоянной В (от ±10% до ±3%);
повышение температурно-временной стабильности (увеличение длительности наработки от 15000 час. до 32000 час). Кроме того, обеспечиваются:
широкий диапазон номинальных значений сопротивления (от 1•101Oм до 1•1O6Oм);
возможность повышения плотности монтажа;
значительно более воспроизводимая и менее трудоемкая технология;
более высокий процент выхода годных ТР и снижение себестоимости;
значительное снижение расхода драгметаллов по сравнению с существующими типами ТР.
снижение инерционности (уменьшение значения тепловой постоянной временя от 8 до 0,7 сек);
уменьшение разброса значений номинального сопротивления (от ±10% до ±5%) и постоянной В (от ±10% до ±3%);
повышение температурно-временной стабильности (увеличение длительности наработки от 15000 час. до 32000 час). Кроме того, обеспечиваются:
широкий диапазон номинальных значений сопротивления (от 1•101Oм до 1•1O6Oм);
возможность повышения плотности монтажа;
значительно более воспроизводимая и менее трудоемкая технология;
более высокий процент выхода годных ТР и снижение себестоимости;
значительное снижение расхода драгметаллов по сравнению с существующими типами ТР.
Терморезисторы, изготовленные предлагаемым способом, могут использоваться в схемах и устройствах для термокомпенсации, термостабилизации, температурного контроля, измерения и регулирования температуры в медицинской и бытовой технике, контрольно-измерительной аппаратуре, приборостроении, связи, автомобилестроении и т.п.
Claims (1)
- Способ изготовления пленочного терморезистора, при котором формируют заготовку терморезистора из полупроводниковых материалов, разделяют ее на прямоугольные пластины, проводят обжиг и нанесение электродов, отличающийся тем, что заготовку терморезистора формируют литьем из шликера на основе полупроводниковых материалов и органического связующего в виде сырой пленки, затем проводят указанное разделение на пластины, после чего проводят обжиг, а электроды наносят по коротким либо длинным граням пластин в зависимости от заданного номинального сопротивления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93030953A RU2064700C1 (ru) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | Способ изготовления терморезистора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93030953A RU2064700C1 (ru) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | Способ изготовления терморезистора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93030953A RU93030953A (ru) | 1995-11-10 |
RU2064700C1 true RU2064700C1 (ru) | 1996-07-27 |
Family
ID=20143131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93030953A RU2064700C1 (ru) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | Способ изготовления терморезистора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2064700C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002045888A1 (fr) * | 2000-12-08 | 2002-06-13 | Centre National De La Recherche Scientifique | Procede de fabrication de films minces en composite metal/ceramique |
RU2556876C1 (ru) * | 2014-01-29 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Терморезистивный материал на основе асфальта пропановой деасфальтизации |
-
1993
- 1993-06-15 RU RU93030953A patent/RU2064700C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Шефтель И.Г. Терморезисторы.- М.: Наука, 1973, с. 28. 2. Заявка ФРГ N 1648209, кл. Н 01 С 7/00, 1973. 3. Патент США N 3503030, кл. Н 01 С 7/00, 1970. 4. Захаров В.И. и др. Пленочные терморезисторы для гибридных микросхем и устройств микроэлектроники.- М.: 1986, с.37. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002045888A1 (fr) * | 2000-12-08 | 2002-06-13 | Centre National De La Recherche Scientifique | Procede de fabrication de films minces en composite metal/ceramique |
US7585456B2 (en) | 2000-12-08 | 2009-09-08 | Centre National De La Recherche Scientifique | Manufacturing process for thin films made of metal/ceramic composite |
US7871562B2 (en) | 2000-12-08 | 2011-01-18 | Centre National De La Recherche Scientifique | Manufacturing process for thin films made of metal /ceramic composite |
RU2556876C1 (ru) * | 2014-01-29 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Терморезистивный материал на основе асфальта пропановой деасфальтизации |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4361597A (en) | Process for making sensor for detecting fluid flow velocity or flow amount | |
JPH04502966A (ja) | 温度センサとその製造方法 | |
JPH10224004A (ja) | 厚膜抵抗体ペースト | |
JPS6038802B2 (ja) | 電気抵抗器およびその製造 | |
RU2064700C1 (ru) | Способ изготовления терморезистора | |
JPH0736361B2 (ja) | 抵抗材料、その製造方法およびそれを用いた抵抗ペースト | |
JP2021532539A (ja) | セラミック発熱体およびその製造方法ならびに用途 | |
JP3033852B2 (ja) | 窒化アルミニウムヒータ用抵抗体及び抵抗ペースト組成物 | |
RU2755344C1 (ru) | Способ получения толстоплёночных структур для теплоэлектрических генераторов | |
CN112321330B (zh) | 一种基于多副族元素的陶瓷发热体及其制备方法和用途 | |
JPS6312326B2 (ru) | ||
JPS6326522B2 (ru) | ||
JP2000136967A (ja) | 温度検知素子 | |
JP3635669B2 (ja) | 厚膜多層基板の製造方法 | |
RU2792330C1 (ru) | Платиновая резистивная паста | |
JPS6351356B2 (ru) | ||
RU2669001C1 (ru) | Резистивная паста | |
JP4596622B2 (ja) | セラミックヒーターとこれを用いたウエハ加熱装置 | |
JPH1012045A (ja) | 低温焼成用導電ペースト | |
JPS58131702A (ja) | 厚膜温度感応素子及びそれを製造するための方法及び材料 | |
US20220238261A1 (en) | High Adhesion Resistive Composition | |
JPS58198754A (ja) | ガスセンサ素子用ヒ−タ付基板の製造方法 | |
RU12744U1 (ru) | Нагревательный элемент | |
JP3697135B2 (ja) | グレーズド絶縁基板、集合絶縁基板、その製造方法、チップ型ヒューズ及びヒューズ抵抗器 | |
US3565682A (en) | Ceramic electrical resistors containing pdm02,where m is co,cr,rh or cr/rh |