RU2369934C1 - Резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов - Google Patents
Резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369934C1 RU2369934C1 RU2008135649/09A RU2008135649A RU2369934C1 RU 2369934 C1 RU2369934 C1 RU 2369934C1 RU 2008135649/09 A RU2008135649/09 A RU 2008135649/09A RU 2008135649 A RU2008135649 A RU 2008135649A RU 2369934 C1 RU2369934 C1 RU 2369934C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resistors
- resistive material
- thin
- nickel
- iron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных резисторов с прецизионными характеристиками. Материал содержит хром, железо, алюминий, диоксид кремния, титан, окись алюминия, никель и диоксид церия при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%: хром - 11÷31, железо - 7,5÷11,2, алюминий - 4,3÷9,8, диоксид кремния - 17,5÷41,7, титан - 5,6÷12,6, окись алюминия - 1,2÷2,7, никель - 3,2÷17,6, диоксид церия - 0,6÷1,3. Дополнительное введение в резистивный материал никеля и диоксида церия в указанном количестве обеспечивает получение тонкопленочных резисторов с удельным поверхностным сопротивлением от 1000 до 5000 Ом и ТКС (температурным коэффициентом сопротивления) ± 15×10-6 град-1 с увеличением процента выхода годных резисторов до 80-100 в диапазоне температур от 20 до 125°С. При этом в диапазоне температур от -60 до +20°С резисторы имеют более линейную зависимость ТКС от температуры, равную ± 25×10-6 град-1 со стабильностью ± 0,05% в течение 2000 ч при номинальной нагрузке при температуре окружающей среды 85°С, что является техническим результатом изобретения. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных резисторов с прецизионными характеристиками.
Известен резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов [1], содержащий хром, железо, алюминий, диоксид кремния и окись алюминия (алунд) при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:
хром | 10-80 |
железо | 3-20 |
алюминий | 8-25 |
диоксид кремния | 8-50 |
окись алюминия (алунд) | остальное. |
Этот резистивный материал выбран за аналог.
Данный резистивный материал предназначен для получения тонкопленочных резисторов с удельным поверхностным сопротивлением от 1000 до 10000 Ом.
Недостатком известного резистивного материала является то, что он предназначен для изготовления резисторов с большими значениями температурного коэффициента сопротивления (ТКС) ± 50×10-6 1/°С и нелинейностью его зависимости в области отрицательных температур от -60 до +20°С (ТКС ±150×10-6 1/°С). Получение же низких значений ТКС порядка ±15×10-6 1/°С в диапазоне температур от 20 до 125°С и с более линейной его зависимостью в диапазоне температур от -60 до +20°С (TKC ±15-25×10-6 1/°C), необходимых для изготовления высокоомных прецизионных тонкопленочных резисторов на основе этого резистивного материала, невозможно. Выход годных резисторов с ТКС ± 50×10-6 1/°С составляет не более 20-30%, что является явно недостаточным для серийного производства прецизионных резисторов.
Наиболее близким к заявляемому материалу по совокупности признаков является резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов [2], содержащий хром, железо, алюминий, диоксид кремния, окись алюминия (алунд) и титан при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:
хром | 3-28 |
железо | 6-14 |
алюминий | 9-13 |
диоксид кремния | 30-52 |
титан | 10-14 |
окись алюминия (алунд) | остальное. |
Этот резистивный материал выбран за прототип.
Данный резистивный материал предназначен для получения тонкопленочных резисторов с удельным поверхностным сопротивлением от 1000 до 30000 Ом.
Основным недостатком данного резистивного материала является то, что он предназначен для изготовления резисторов со значениями ТКС ± 50×10-6 1/°С в диапазоне температур от 20 до 125°С, а в области минусовых температур от -60 до 20°С ТКС этих материалов равен ±150×10-6 1/°С. Получение же низких значений ТКС ± 15×10-6 1/°С в диапазоне температур от 20 до 125°С и ТКС ± 25×10-6 1/°С в диапазоне температур от -60 до +125°С со стабильностью ±0,05% в течение 2000 ч при номинальной нагрузке при температуре окружающей среды 85°С, необходимых для производства прецизионных тонкопленочных резисторов, на основе этого резистивного материала невозможно.
Задачей изобретения являлось создание резистивного материала, обеспечивающего получение пленок с удельным поверхностным сопротивлением от 1000 до 5000 Ом с выходом годных резисторов по ТКС ± 15×10-6 1/°С 80-100% в диапазоне температур от 20 до 125°С и с ТКС ± 25×10-6 1/°С 70-100% в диапазоне температур от -60 до +20°С, со стабильностью ±0,05% в течение 2000 ч при номинальной нагрузке при температуре окружающей среды 85°С.
Техническим результатом данного изобретения является создание дешевого резистивного материала оптимального состава, гарантирующего требуемые ТКС и R, что дает возможность его использования без дополнительных затрат в серийном производстве тонкопленочных резисторов.
Технический результат достигается тем, что резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов, содержащий хром, железо, алюминий, титан, диоксид кремния, окись алюминия (алунд), дополнительно содержит никель и диоксид церия при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:
хром | 6,5-25,5 |
железо | 8,5-15,2 |
алюминий | 5,9-14,6 |
титан | 10,8-15,7 |
диоксид кремния | 32,5-55,5 |
окись алюминия | 0,8-5,0 |
никель | 1,7-18,4 |
диоксид церия | 1,3-4,6. |
Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата. В заявляемом изобретении отличительный от прототипа признак - это новые ингредиенты: никель и диоксид церия. Этот отличительный признак в совокупности с остальными существенными признаками изобретения, представляющими собой конкретные выбранные концентрации компонентов: хрома, железа, алюминия, титана, диоксида кремния, окиси алюминия, никеля, диоксида церия, а также отсутствие такой энергетически емкой и длительной по времени (до 12 ч) операции, как термотренировка резисторов, позволяют достичь требуемого технического результата, т.е. получить пленки сопротивлением от 1000 до 5000 Ом с выходом годных резисторов по ТКС ± 15×10-6 1/°С не менее 80-100% в диапазоне температур от 20 до +125°С и с ТКС ±25×10-6 1/°С 70-100% в диапазоне температур от -60 до +20°С, со стабильностью ±0,05% в течение 2000 ч при номинальной нагрузке при температуре окружающей среды 85°С.
Таким образом, по сравнению с прототипом и аналогом были получены прецизионные тонкопленочные резисторы с поверхностным сопротивлением от 1000 до 5000 Ом с выходом годных резисторов по ТКС ± 15×10-6 1/°С не менее 80-100% в диапазоне температур от 20 до +125°С и с ТКС ± 25×10-6 1/°С 70-100% в диапазоне температур от -60 до +20°С, со стабильностью ±0,05% в течение 2000 ч при номинальной нагрузке при температуре окружающей среды 85°С. Это наглядно подтверждает наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.
Ниже приводятся конкретные примеры, подтверждающие возможность существования изобретения и доказывающие возможность получения указанного в предыдущем разделе технического результата. Для изготовления тонкопленочных резисторов на основе предлагаемого резистивного материала были приготовлены три смеси с различным содержанием исходных компонентов (см. таблицу). Для приготовления этих смесей порошки хрома (марка ПХ1С), железа (марка ПЖ4М), титана (марка ПТОМ), диоксида кремния (марка ЧДА), никеля (марка ПНЭ-1) предварительно просеивались через набор сит и в дальнейшем использовались только фракции с размером частиц не более 60 мкм. Просев порошков алюминия (марка АСД-4) и диоксида церия (марка ЦеО-Л) не проводился. Взвешенные в соответствии с указанными в таблице процентными соотношениями компоненты резистивного материала (по 100 грамм каждой смеси) ссыпались в фарфоровые ступки. Смешивание компонентов проводилось в среде этилового спирта. На 100 грамм смеси добавлялось 70-80 грамм этилового спирта. После тщательного перемешивания в течение 20-30 мин и получения однородной густой массы резистивный материал высушивался в термостате в течение 1 часа. По окончании сушки приготовленные смеси резистивного материала тщательно растирались до полного удаления комков и пересыпались в стеклянные бюксы.
Получение пленок из резистивных материалов проводилось в установке вакуумно-термического напыления УВН-61П-2М при вакууме 10-4-10-5 мм рт.ст.
В кассету камеры напыления вертикально помещались два вольфрамовых испарителя, один из которых чистый без резистивного материала, а другой с нанесенным на него резистивным материалом. Вокруг испарителей размещались цилиндрические керамические основания ТШ-IIб-25 (МЛТ - 0,5 Вт), нанизанные на металлические спицы, которые вращаются вокруг своей оси и одновременно вокруг испарителей, чтобы достичь равномерного формирования пленки. На каждую спицу нанизывается 50 шт. керамических оснований ТШ-IIб-25 (МЛТ - 0,5 Вт). В одной кассете устанавливается 60 спиц, общее количество получаемых после напыления резистивного материала заготовок составляет 3000 шт.
Процесс напыления каждой из подготовленной смеси резистивного материала проводится следующим образом: первоначально обезгаживался испаритель с нанесенным составом, для чего через него пропускался ток 20А в течение 5 мин. Затем проводился подогрев подложек керамических оснований за счет подогрева чистого вольфрамового испарителя без состава. Через испаритель пропускался ток 30А в течение 10 мин. После этого на подогретые керамические подложки проводилось напыление резистивного материала, для чего на 60 с ток на испарителе с составом поднимался до 64А, делалась выдержка 30 с и нагрев испарителя выключался.
Отжиг полученных заготовок резисторов проводился на воздухе в установках СНОЛ-М. Сначала подбиралась оптимальная температура отжига в диапазоне 450-550°С, при которой получаются наименьшие значения ТКС резистивных пленок. Для этого из партии (3000 шт.) термообрабатывали по 10 шт.заготовок при определенной температуре. В выбранном оптимальном режиме проводили термообработку всей партии заготовок.
После термообработки заготовки резисторов армировались контактными узлами, раскалибровывались по группам номиналов, нарезались на станке нарезки с образованием спиральной изолирующей канавки для увеличения величины сопротивления заготовок. Изготавливались резисторы в диапазоне от 500 кОм до 2,5 МОм. Затем проводилась импульсная тренировка и окраска.
Для определения процента выхода годных резисторов по ТКС проводилась раскалибровка резисторов на автоматической системе «ТКС-72». Результаты полученного выхода годных резисторов, изготовленных на базе различных процентных соотношений компонентов предлагаемого резистивного материала, приведены в таблице.
Таким образом, результаты, приведенные в таблице, показывают преимущества предлагаемого резистивного материала по сравнению с прототипом и аналогом.
Простота получения предлагаемого резистивного материала и процесс его напыления на керамические основания дают возможность его использования без дополнительных затрат в серийном производстве тонкопленочных резисторов.
Таблица | ||||
Процентное содержание компонентов резистивного | ||||
Исходные компоненты | материала, мас.% | |||
в резистивном | Номер смеси | |||
материале | 1 | 2 | 3 | Прототип |
Хром | 6,5-18 | 9,0-20 | 14,0-25 | 3-28 |
Железо | 9,2-15,2 | 8,7-14,7 | 8,5-14,5 | 6-14 |
Алюминий | 6,6-14,6 | 6,4-14,4 | 5,9-13,9 | 9-13 |
Диоксид кремния | 35,5-55,5 | 34,4-54,4 | 32,5-52,5 | 30-52 |
Титан | 11,7-15,7 | 11,4-15,4 | 10,8-14,8 | 10-14 |
Окись алюминия | 1,0-5,0 | 0,9-4,9 | 0,8-4,8 | остальное |
Никель | 18,4-3,1 | 10,3-2,2 | 6,2-1,7 | |
Диоксид церия | 1,3-2,1 | 2,1-2,4 | 3,8-4,6 | |
Удельное сопротивление кОм/квадрат | 3,0-5,0 | 1,0-2,0 | 1,2-2,3 | 1,0-30 |
Процент выхода годных резисторов с ТКС ± 15×10-6 1/°С при Токр.ср=20-125°С, % | 80-90 | 90-100 | 90-100 | - |
Процент выхода годных резисторов с ТКС ± 50×10-6 1/°С при Токр.ср=20-125°С, % | 100 | 100 | 100 | 90-100 |
Процент выхода годных резисторов с ТКС ± 25×10-6 1/°C при Токр.ср.=-60- +20°С, % | 70-80 | 80-100 | 70-90 | - |
Процент выхода годных резисторов с ТКС ± 150×10-6 1/°C при Токр.ср.=-60- +20°С, % | 100 | 100 | 100 | 90-100 |
Литература
1. Авторское свидетельство СССР №834778, кл. Н01C 7/00, 1981.
2. Патент №2036521 от 15 февраля 1993 г.
Claims (1)
- Резистивный материал, содержащий хром, железо, алюминий, диоксид кремния, титан, окись алюминия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель и диоксид церия при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:
хром 6,5÷25,5 железо 8,5÷15,2 алюминий 5,9÷14,6 титан 10,8÷15,7 диоксид кремния 32,5÷55,5 окись алюминия 0,8÷5,0 никель 1,7÷18,4 диоксид церия 1,3÷4,6
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008135649/09A RU2369934C1 (ru) | 2008-09-02 | 2008-09-02 | Резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008135649/09A RU2369934C1 (ru) | 2008-09-02 | 2008-09-02 | Резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2369934C1 true RU2369934C1 (ru) | 2009-10-10 |
Family
ID=41261047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008135649/09A RU2369934C1 (ru) | 2008-09-02 | 2008-09-02 | Резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2369934C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658310C1 (ru) * | 2017-08-07 | 2018-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Способ изготовления резистивных плёнок методом магнетронного распыления |
-
2008
- 2008-09-02 RU RU2008135649/09A patent/RU2369934C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658310C1 (ru) * | 2017-08-07 | 2018-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Способ изготовления резистивных плёнок методом магнетронного распыления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101258328B1 (ko) | 루테늄 산화물을 갖는 무연 저항 조성물 | |
JPH05208846A (ja) | 表面模様付着色ガラスセラミック品およびその製造方法 | |
RU2369934C1 (ru) | Резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов | |
DK161231B (da) | Tykfilmmodstandssammensaetninger | |
DK159347B (da) | Pletmodstandsdygtigt, trykbart tykfilm-modstandsmateriale paa rutheniumoxid-basis samt modstand fremstillet under anvendelse af materialet | |
RU2338283C1 (ru) | Материал для изготовления тонкопленочных резисторов | |
RU2340024C1 (ru) | Материал для изготовления тонкопленочных резисторов | |
RU2369933C1 (ru) | Материал для изготовления тонкопленочных резисторов | |
CN108751717B (zh) | 一种防滑釉、防滑砖及其制备方法 | |
Sharma et al. | Dielectric properties of the calcium silicate glass-ceramics prepared from agro-food wastes | |
RU2340971C1 (ru) | Материал для изготовления тонкопленочных резисторов | |
JPH05198356A (ja) | 平面発熱体及びその製造方法 | |
DK154372B (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af elektriske modstande | |
JPS5923442B2 (ja) | 抵抗組成物 | |
JPH1160277A (ja) | 抗菌性結晶化ガラス物品及びその製造方法 | |
RU2036521C1 (ru) | Материал для изготовления тонкопленочных резисторов | |
CA1232618A (en) | Borosilicate glass compositions | |
JP6703428B2 (ja) | 電圧非直線抵抗素子及びその製法 | |
CA1291885C (en) | Metal film resistors | |
CN106986546A (zh) | 一种含Na3.6Y1.8(PO4)3晶相透明磷酸盐玻璃陶瓷及其制备方法 | |
JP4742758B2 (ja) | 薄膜抵抗体及びその製造方法 | |
SE438942B (sv) | Elektrisk resistor, forfarande for framstellning av resistorn, samt resistormaterial for framstellning av resistorn | |
SU834778A1 (ru) | Резистивный материал | |
SU924765A1 (ru) | Резистивный материал дл высокоомных тонкопленочных резисторов | |
JP2005294612A (ja) | 金属抵抗体材料およびスパッタリングターゲット |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE Effective date: 20170919 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |