Стеклосвязующее для паст толстопленочных резисторов на основе рутения

 

Использование: изобретение относится к электронной технике и позволяет изготавливать низкоомные толстопленочные резисторы на основе RuO₂ и стеклосвязующего. Цель - расширение диапазона величин ТКС в отрицательную область, уменьшение его абсолютной величины и снижение величин удельного поверхностного сопротивления - достигается тем, что в стеклосвязующее, содержащее BaO, SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, дополнительно введены Fe₂O₃ и MnO при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: BaO 10 - 18; SiO₂ 20 - 29; B₂O₃ 25 - 33; Al₂O₃ 15 - 25; Fe₂O₃ 3 - 9; MnO 5 - 15. 3 табл.

Изобретение относится к стекловидным материалам, предназначенным для использования их в качестве постоянного связующего в электропроводящих пастах толстопленочной технологии преимущественно для толстопленочных резисторов низкоомного диапазона с отрицательным значением ТКС. Целью изобретения является состав стеклосвязующего, обеспечивающий изменение знака ТКС низкоомных рутенийсодержащих резисторов с положительного на отрицательный. Поставленная цель достигается тем, что стеклосвязующее толстопленочных резисторов, включающее BaO, SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, дополнительно содержит Fe₂O₃ и MnO при следующем соотношении компонентов, мас. BaO 10-18 SiO₂ 20-29 B₂O₃ 25-33 Al₂O₃ 15-25 Fe₂O₃ 3-9 MnO 5-15 Содержание Fe₂O₃ в стеклосвязующем позволяет получать низкоомные резисторы только с высоким положительным ТКС, содержание MnO в стеклосвязующем снижает положительный ТКС резисторов, но не изменяет знака ТКС низкоомных резисторов на отрицательный. Совместное введение Fe₂O₃ и MnO в стеклосвязующее не оптимального состава также не обеспечивает достижения указанной цели. Только заявляемое соотношение всех компонентов стеклосвязующего позволяет изменить знак ТКС низкоомных рутенийсодержащих резисторов на отрицательный. Авторам не известны составы стеклосвязующего рутенийсодержащих резисторов, позволяющие получать низкоомные резисторы с отрицательным ТКС, поэтому можно сделать вывод об удовлетворении критерия "существенные отличия". Достигаемый положительный эффект позволяет использовать резистивный материал на основе заявляемого стеклосвязующего в толстопленочных схемах для компенсации суммарного положительного ТКС низкоомных резисторов, например, при параллельном включении резистора с отрицательным ТКС. Низкое сопротивление резисторов с отрицательным ТКС обусловливает возможность регулирования основных характеристик схемы. Этот прием может быть использован для повышения коэффициента выхода годных схем путем подбора компенсационного шунтирующего сопротивления с отрицательным ТКС нужной величины. Границы концентраций компонентов стекла определяли следующими факторами: условиями стеклообразования в заявляемой многокомпонентной системе, температурными характеристиками, склонностью стекол к кристаллизации, а также параметрами резистивных пленок. Увеличение содержания в стекле таких тугоплавких компонентов как Al₂O₃ и SiO₂ более 25 и 29 мас. соответственно, обусловливает повышение температуры синтеза стекла до значения выше 1500^оС, что нежелательно, а также повышает температуру вжигания резисторов до 870^оС. Уменьшение содержания SiO₂ и Al₂O₃ в стекле до ниже 20 и 15 мас. соответственно резко ухудшает влагостойкость резисторов ( ≈ 4-5% Также значительно ухудшается влагостойкость резисторов при введении в состав стекла B₂O₃ и BaO более 33 и 18 мас. соответственно. Стекла, содержащие менее 10 мас. BaO, имеют низкий КЛТР (менее 45 ˙ 10^-7 К^-1), что приводит к снижению термостойкости резистивных пленок из-за значительной разности в КЛТР проводящей фазы и стеклосвязующего. Уменьшение содержания B₂O₃ до менее 25 мас. приводит к формированию неспеченной, пористой резистивной пленки. Стеклосвязующее, содержащее F₂O₃ и MnO менее 3 и 5% соответственно, не позволяет получить резисторы с отрицательным ТКС. Содержание Fe₂O₃ в стекле более 9 мас. вызывает сильную кристаллизацию при вжигании резистивной пленки, приводящую к ухудшению спеченности резистора. При увеличении содержания MnO до более 15 мас. ни при каком соотношении с Fe₂O₃ не удается получить низкоомную резистивную пленку с отрицательным ТКС. Для получения стекловидного материала заявляемого состава было приготовлено 6 шихт (N 1-6), а также 6 шихт (N 7-12),состав которых выходит за пределы заявляемого состава, и состав по прототипу, наиболее близкий по составу к заявляемому. Составы стекол приведены в табл. 1. В качестве сырьевых материалов использовали химические реактивы марок ХЧ, Ч, ЧДА. B₂O₃ вводили через борную кислоту, остальные ингредиенты через оксиды. Каждую смесь синтезировали отдельно в кварцевых тиглях емкостью 0,5-1 л, в силитовых печах при температуре (1480 ± 10)^оС, выдержка 30 мин. Стекла N 7-12, составы которых выходят за пределы заявляемого состава, не пригодны в качестве стеклосвязующего рутенийсодержащих резисторов низкоомного диапазона с отрицательным ТКС по причинам, указанным выше. Свойства заявляемых синтезированных стекол представлены в табл. 2. Значения КЛТР и дилатометрической температуры размягчения (t_р) заявляемых стекол находятся на уровне соответствующих значений прототипа. Однако в отличие от прототипа заявляемые стекла склонны к кристаллизации при температуре 830 ± 10^оС, т.е. при температуре вжигания резистивных пленок. Синтезированные стекла N 1-6 и стекла-прототип измельчали на планетарной мельнице до удельной поверхности 7000-8500 см²/г. С использованием каждого из стекол изготавливали резистивную пасту на основе этилцеллюлозы. Состав резистивных композиций и параметры толстопленочных резистивных пленок представлены в табл. 3. Резистивные пасты наносили методом шелкографии на подложки из высокоглиноземистой керамики марки ВК94-1 с проводниковой разводкой на основе Ag-Pd. Вжигание резистивных пленок проводили в конвейерной печи с максимальной температурой 840 ± 10^оС, выдержка 15 ± 1 мин. Общий цикл вжигания составлял 60 ± 5 мин. Среда вжигания воздух. Из данных, представленных в табл. 3 следует, что заявляемый состав стеклосвязующего позволяет получать толстопленочные резисторы с номиналами от 5 до 400 Ом/□ с отрицательным ТКС. При этом резистивные пленки спеченные, плотные и влагостойкие (ΔR/R 1%). Стекло-прототип даже при составе композиции с 35 мас. стекла (наиболее высокий номинал) обусловливает получение резисторов с S_s не ниже 500 Ом/□ при большом положительном ТКС, + 400 x x 10^-6 К^-1.

Формула изобретения

СТЕКЛОСВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ПАСТ ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ НА ОСНОВЕ РУТЕНИЯ, содержащее BaO, SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона величин ТКС в отрицательную область, уменьшения его абсолютной величины и снижения величин удельного поверхностного сопротивления резисторов, оно дополнительно содержит Fe₂O₃ и MnO при следующем соотношении компонентов, мас.%: BaO - 10 - 18 SiO₂ - 20 - 29 В₂О₃ - 25 - 33 Al₂O₃ - 15 - 25 Fe₂O₃ - 3 - 9 MnO - 5 - 15

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---