Фольговый резистор

Изобретение относится к электрорадиотехнике, в частности к технологии изготовления прецизионных фольговых резисторов, и может быть использовано при изготовлении резисторов широкого применения. Фольговый резистор включает в себя диэлектрическую подложку, приклеенную на нее резистивную фольгу, электрические выводы, пластмассовый корпус и буферный слой между фольгой и внутренней поверхностью корпуса, при этом в качестве материала подложки используется высокотеплопроводная керамика, а буферный слой выполнен в виде воздушного зазора, либо в виде слоя эластичного герметика. Техническим результатом является повышение стабильности сопротивления при длительной эксплуатации в термоциклах. 6 ил.

 

Изобретение относится к электрорадиотехнике, в частности к технологии изготовления прецизионных фольговых резисторов, и может быть использовано при изготовлении резисторов широкого применения.

В конструкции фольгового резистора наряду с теплопроводностью подложки важнейшую роль играет такой параметр как коэффициент теплового расширения керамического материала.

В соответствии с теорией фольговых резисторов имеют место два физических процесса. При увеличении температуры сопротивление фольги, находящейся в свободном состоянии, растет вследствие её теплового расширения за счет так называемого тензорезистивного эффекта. Если фольгу жестко соединить с подложкой и если коэффициент термического расширения фольги больше, чем у подложки то при увеличении температуры на фольгу действует сила сжатия. За счет этого эффекта можно уменьшить рост сопротивления фольги с ростом температуры, или уменьшить ТКС. Этот эффект был открыт основателем компании «VISHAY» Феликсом Зайдманом. Подбирая соотношение ТКР фольги и подложки можно получить ТКС близкий к нулю. В резисторах компании «VISHAY» применяется соотношение 13:6. Величина отношения - 2,167. ТКР фольги – 13.10-6/оС, ТКР керамики – 6.10-6/оС. В отечественных фольговых резисторах используются фольги с ТКР - 12.10-6/оС и ситалловые подложки. Например, в отечественном фольговом резисторе Р2-67 используется ситалл СТ-50-1 (ТКР – 5,2.10-6/оС) и фольга из никелевого сплава НМ23ХЮ (ТКР - 12.10-6/оС). Величина отношения - 2,308.

При тепловом расширении или сжатии, когда пластмасса корпуса приклеена к резистивной фольге происходит разрушение последней. Это связано с тем что твердые полимеры имеют большой ТКР.

Фольговые резисторы фирмы«VISHAY» внешне имеют классическую структуру (см., например: https://www.compel.ru/lib/ne/2011/6/3-desyat-prichin-vyibrat-folgovyie-rezistoryi-vishay-dlya-vashego-proekta), на фиг. 1 показан внешний вид резистора типа SMR1D, однако данных о внутреннем устройстве такого резистора, отличном от классического, не найдено.

В качестве прототипа выбран резистор компании «Wilbreht electronics», изображенный на фиг. 2. Данный резистор включает:

1. Покрытие (корпус) из эпоксидной смолы.

2. Буферный слой влагозащиты.

3. Защитное покрытие.

4. NiCr-фольга (травленный резистивный элемент).

5. Связывающий слой (клей).

6. Подложка из окиси аллюминия.

7. Сварной узел, усиленный эпоксидной смолой.

8. Вторичный вывод (для облегчения механического напряжения).

9. Припой.

10. Вывод.

Известный резистор содержит охватывающий гидрозащитный слой, но отсутствует оценка или указание на функцию такого слоя как термокмпенсационной прокладки.

Задачей изобретения являлось повышение надежности резистора. Технический результат – повышение стабильности сопротивления при длительной эксплуатации и термоциклах.

Указанная задача решается фольговым резистором, включающим в себя диэлектрическую подложку, приклеенную на нее резистивную фольгу, электрические выводы, пластмассовый корпус и буферный слой между фольгой и внутренней поверхностью корпуса, в котором, согласно предложению, в качестве материала подложки используется высокотеплопроводная керамика, а буферный слой выполнен в виде воздушного зазора, либо в виде слоя эластичного герметика. Здесь и далее под высокотеплопроводной керамикой подразумевается керамика с теплопроводностью 6 Вт/(м·K) и выше.

При монтаже чип резистора на плату отвод тепла от резистивного слоя происходит преимущественно за счет теплопроводности, так как проводники печатной платы являются хорошим теплоотводом. Теплопроводность подложки определяет интегральную температуру резистивной пленки и определяет перегрев (тепловое сопротивление) резистивного слоя относительно проводника печатной платы. На фиг. 3 приведена расчетная зависимость температуры перегрева резистивной пленки чипа с мощностью Рном = 0,125 Вт от теплопроводности керамических материалов подложки.

В конструкции современного миниатюрного чип резистора применение ситаллов невозможно из-за их низкой теплопроводности (1,5 Вт/(м·K)). При температуре окружающей среды 70оС температура резистивного слоя будет более 160оС (см. фиг. 3), что отрицательно повлияет на ресурс резистора.

Исходя из выше изложенного наиболее оптимальным вариантом, можно считать использование в фольговом чип резисторе керамики типа Поликор (99,9% Al2O3, коэффициент теплопроводности 28-30 Вт/(м·K), ТКР – 5,7.10-6/оС). Применялась фольга с ТКР – (12-14).10-6/оС. Величина отношения 2,107 – 2,456. Температура резистивного слоя в рабочем режиме не превысит 90оС.

На фиг. 4 показано схематическое изображение фольгового чип резистора в пластмассовом корпусе. Резистор представляет собой керамическую подложку 11, соединенную с резистивной фольгой 12 клеевым слоем 13, присоединенными ленточными охватывающими выводами 14 и помещенную в пластмассовый корпус 15. При этом между верхней частью корпуса 15 и фольгой 12 сформирован буферный слой 16, который либо заполняется эластичным резиноподобным герметиком (наприимер, силиконовым), либо не заполняется ничем (остается воздушная прослойка). Данный слой 16 делается с целью механической развязки фольгового резистивного слоя 12 и пластмассового корпуса 15. При тепловом расширении или сжатии, когда пластмасса корпуса 15 приклеена к резистивной фольге 12 происходит разрушение последней. Это связано с тем что твердые полимеры имеют большой ТКР. Пластичный слой 16 гасит действие сил сжатия или растяжения. Воздушный слой 16 почти полностью исключает воздействие на фольговый слой 12.

На фиг. 5 приведены результаты испытаний на воздействие циклической смены температур трех вариантов исполнения, изображенных на фиг. 6 («А» – нет слоя 16 (пластмассовый корпус 15 соприкасается с резистивной фольгой 12); «Б» – слой 16 – эластичный герметик (например, силиконовый); «В» – слой 16 – воздушный зазор). Режимы испытаний: – 60°C to + 175°C; 30 минут; 5 циклов.

Наилучшие результаты показывают резисторы с воздушным зазором (вариант «В» на фиг. 6). Варианты «Б» и «В» выдержали испытания. Вариант «А» со сплошной заливкой без буферного слоя (наиболее простой, с точки зрения изготовления, испытания не выдержал).

Фольговый резистор, включающий в себя диэлектрическую подложку, приклеенную на нее резистивную фольгу, электрические выводы, пластмассовый корпус и буферный слой между фольгой и внутренней поверхностью корпуса, отличающийся тем, что в качестве материала подложки используется высокотеплопроводная керамика, а буферный слой выполнен в виде воздушного зазора либо в виде слоя эластичного герметика.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу изготовления тонкопленочного резистора, в котором перед напылением резистивного слоя и формированием контактных площадок предварительно на диэлектрическую подложку наносят дополнительный слой (пленку) из полупроводникового материала на основе окислов переходных металлов, где величина удельного поверхностного сопротивления дополнительного слоя определяется по критерию минимизации ТКС двухслойной структуры с одной стороны и обеспечения эффективной защиты от локальных тепловых неоднородностей с другой стороны, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики тонкопленочных резисторов по нагрузочной способности, температурной стабильности, ТКС, надежности.
Изобретение относится к области электроники и может быть использовано для получения тонкопленочных резисторов на основе тантала и его соединений. Технический результат - получение заданной конфигурации пленочных резисторов на основе тантала и его соединений без подтравливания по ширине резистора.
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для производства чип-резисторов (SMD-резисторов), а также для производства толстоплёночных резисторов методом трафаретной печати.
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для производства чип резисторов (SMD-резисторов), а также для производства толстоплёночных резисторов методом трафаретной печати.
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для производства чип резисторов (SMD-резисторов), а также для производства толстоплёночных резисторов методом трафаретной печати.

Изобретение относится к способу изготовления пасты для толстопленочного резистора. Порошки молибдена, тантала, магния и кремния смешивают, прессуют в штабик и помещают в герметичный реактор.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к производству низкоомных чип-резисторов, которые могут быть использованы в электронной, радиотехнической и других смежных отраслях промышленности, в частности для применения в качестве датчиков тока.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к производству низкоомных чип-резисторов, которые могут быть использованы в электронной, радиотехнической и других смежных отраслях промышленности, в частности для применения в качестве датчиков тока.

Изобретение относится к радиоэлектронике, а точнее к тонкопленочной технологии. Сущность способа изготовления резистора на кристаллической или поликристаллической подложке заключается в том, что кристаллическую или поликристаллическую подложку шлифуют, располагают ее в импланторе, направляют сфокусированный поток ионов на подложку и рисуют им резистор.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологическим процессам изготовления толстопленочных резисторов, и может быть использовано при корректировке сопротивления резистора до необходимого номинала или получения нестандартного значения сопротивления без разрушения резистивного слоя, а также при корректировке функциональной характеристики резистивной пленки.

Изобретение относится к электрорадиотехнике, в частности к технологии изготовления прецизионных фольговых резисторов, и может быть использовано при изготовлении резисторов широкого применения. Фольговый резистор включает в себя диэлектрическую подложку, приклеенную на нее резистивную фольгу, электрические выводы, пластмассовый корпус и буферный слой между фольгой и внутренней поверхностью корпуса, при этом в качестве материала подложки используется высокотеплопроводная керамика, а буферный слой выполнен в виде воздушного зазора, либо в виде слоя эластичного герметика. Техническим результатом является повышение стабильности сопротивления при длительной эксплуатации в термоциклах. 6 ил.

Наверх