Паста для изготовления толстопленочных резисторов

 

Изобретение относится к электронной технике и используется для изготовления толстопленочных резисторов, обладающих широким диапазоном значений сопротивления. Сущность изобретения: паста для изготовления толстопленочных резисторов, содержащая токопроводящую фазу на основе оксидов рутения и ниобия, диэлектрическую фазу на основе двух боросиликатных стекол и органическое связующее на основе раствора этилцеллюлозы в α -терпинеоле, дополнительно содержит в токопроводящей фазе оксид хрома 0,005 - 0,500 мас.ч. и диоксид титана 0,005 - 1,000 мас.ч., а оксиды рутения и ниобия использованы в виде соединения, отвечающего общей формуле Ru_1-xNb_xO₂, где 0,0005 ≅ x ≅ 0,5, при этом компоненты взяты в следующих количественных соотношениях, мас.ч.: токопроводящая фаза 10 - 65, диэлектрическая фаза 10 - 65, органическое связующее 24 - 35. Изобретение позволяет получить резисторы с диапазоном номинальных значений сопротивлений от 10 Ом/см² до 1 МОм/см² с температурным коэффициентом в пределах ± 100·10^-6 1/C°, с разбросом номинальных значений сопротивления резисторов ниже в 4 - 10 раз. 1 табл.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к материалам, предназначенным для изготовления толстопленочных гибридных интегральных схем методом трафаретной печати.

Известна композиция для резистивной пасты, содержащая в качестве токопроводящего материала диоксид рутения и вольфрам, в качестве диэлектрической фазы свинцовоборосиликатное стекло и органическое связующее на основе ланолина [1] Основными недостатками известной композиции являются ее низкая технологичность, относительно высокая растекаемость, что не позволяет получать в процессе трафаретной печати отпечатки с высокой воспроизводимостью геометрии рисунка. Как следствие, после вжигания пасты формируются резисторы с высоким разбросом номинальных значений сопротивлений (до 40-50%).

Наиболее близок к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является композиция для резистивной пасты, содержащая в качестве токопроводящего материала диоксид рутения и пятиоксид ниобия, в качестве диэлектрической фазы боросиликатное и цинкосвинцовоборосиликатное стекла и органическое связующее на основе растворов этилцеллюлозы в α-терпинеоле при следующем соотношении компонентов, мас.ч: Токопроводящая фаза: Диоксид рутения 7,5-60,0 Пятиокись ниобия 0,1-30,5 Диэлектрическая фаза: Боросиликатное стекло 15,0-67,5 Цинкосвинцовобо- росиликатное стекло 0,1-1,5 Органическое связующее 16,7-30,0 [2] Основным недостатком известной композиции является относительно высокий разброс сопротивления резисторов, который достигает 19-25% Кроме того, для низкоомных резисторов имеет место относительно высокий положительный температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (более + 150˙10^-61/^оС), в то время как для высокоомных резисторов наблюдается относительно высокий отрицательный ТКС (более -150˙10^-61/^оС) Целью изобретения является расширение диапазона значений сопротивления с повышенным качеством резисторов.

Цель достигается тем, что паста для изготовления толстопленочных резисторов, содержащая токопроводящую фазу на основе оксидов рутения и ниобия, диэлектрическую фазу на основе двух боросиликатных стекол и органическое связующее на основе раствора этилцеллюлозы в α-терпинеоле, дополнительно содержит оксид хрома 0,005-0,500 мас.ч и диоксид титана 0,005-1,000 мас.ч, а оксиды рутения и ниобия использованы в виде соединения, отвечающего общей формуле Ru_1-xNb_xO₂, где 0,0005≅x≅0,5, при этом компоненты взяты в следующих количественных соотношениях, мас.ч: Токопроводящая фаза 10-65
Диэлектрическая фаза 10-65
Органическое свя- зующее 24-35
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1 (по изобретению). В шаровую мельницу загружают 9,85 г сложного оксида рутения и ниобия общей формулы Ru_1-xNb_xO₂, где х=0,0005, 0,10 г диоксида титана, 0,05 г оксида хрома (III), 75 г этилового спирта, измельчают и перемешивают в течение 20 ч, затем вводят 65 г смеси боросиликатных стекол и продолжают перемешивать в течение 6 ч. Порошкообразную композицию сушат при 60^оС в течение 4 ч и просеивают.

Органическое связующее готовят следующим образом.

В круглодонную колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, загружают 2 г целлюлозы, характеризующейся этоксильным числом по Цейзелю 46,5-49,0% и условной вязкостью 10%-ного раствора в спирто-бензольной смеси (1: 4) в пределах 5-12 с, 40,3 г α-терпинеола, нагревают до 60^оС и перемешивают до полного растворения этилцеллюлозы. Затем 37,5 г порошкообразной композиции и 12,5 г органического связующего смешивают на валках пастотерки в течение 30 мин и наносят методом трафаретной печати на тест-платы, сушат в ИК-печи при температуре 150^оС и проводят высокотемпературное вжигание в конвейерной печи при температуре 850±2^оС.

П р и м е р 2 (по прототипу). В шаровую мельницу загружают 7,5 мас.ч диоксида рутения, 2,5 мас.ч пятиокиси ниобия, 69 мас.ч смеси боросиликатных стекол и перемешивают в течение 24 ч. Затем 39,5 г порошкообразной композиции смешивают с 10,5 г органического связующего, представляющего 5%-ный раствор этилцеллюлозы, характеризующийся этоксильным числом по Цейзелю 46,5-49,0% и условной вязкости 10%-ного раствора в спирто-бензольной смеси (1:4) в пределах 5-12 с, в α-терпинеоле.

Сопротивление резисторов оценивали с помощью термометра Е 6-13 на трех тест-платах, содержащих шесть резисторов одного геометрического рисунка. ТКС резисторов оценивали по формуле
ТКС , где R₁₂₀ и R₂₀ сопротивление резистора при температуре 20 и 120^оС соответственно.

За результат анализа брали среднее значение по результатам шести измерений.

Разброс номинальных значений сопротивления резисторов одного геометрического рисунка рассчитывали по формуле
δ 100% где среднее значение сопротивления резисторов одного геометрического рисунка;
R_i сопротивление i-го резистора;
N количество резисторов испытуемой серии.

Полученные результаты представлены в таблице.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом позволяет получать резисторы в широком диапазоне номинальных значений сопротивления от 10 Ом/□ до 1 Мом/□ с ТКС в пределах ±100˙10^-61/^оС и снизить разброс номинальных значений резисторов одного геометрического рисунка в 4-10 раз.

Формула изобретения

ПАСТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ, содержащая токопроводящую фазу на основе оксидов рутения и ниобия, диэлектрическую фазу на основе двух боросиликатных стекол и органическое связующее на основе раствора этилцеллюлозы в α-терпинеоле, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона значений сопротивлений, она дополнительно содержит в составе токопроводящей фазы оксид хрома в количестве 0,005 0,500 мас.ч. и диоксид титана в количестве 0,005 1,000 мас.ч. а оксиды рутения и ниобия использованы в виде соединения общей формулы Ru_1-xNB_xO₂, где 0,0005 ≅ x ≅ 0,5, при этом компоненты взяты в следующих количественных соотношениях, мас.ч.

Токопроводящая фаза 10 ^oC 65
Диэлектрическая фаза 10 ^oC 65
Органическое связующее 24 ^oC 35

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2