Способ изготовления прецизионного фольгового резистора

 

Изобретение относится к электрорадиотехнике, а в частности к технологии изготовления прецизионных фольговых резисторов, а также может быть использовано при изготовлении резисторов широкого применения. Техническим результатом, который обеспечивает предлагаемое техническое решение, является повышение стабильности сопротивления во времени и в широком диапазоне температур. Способ изготовления прецизионного фольгового резистора заключается в том, что вначале фольгу покрывают химстойким материалом, затем формируют в нем пробельные участки, травят фольгу через пробельные участки, удаляют химстойкий материал, проводят термообработку, формируют подложку, травят фольгу до вскрытия в углублениях подложки и подгоняют сопротивление, причем травление фольги через пробельные участки выполняют на глубину, меньшую толщины фольги, а после удаления химстойкого материала фольгу со стороны вытравленных углублений соединяют с керамической подложкой с помощью предварительно нанесенной на подложку пасты из кристаллизирующегося стекла и при последующем отжиге обеспечивают замедленное охлаждение.

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технике изготовления прецизионных резисторов для средств измерения (СИ). Однако может быть использовано при изготовлении резисторов широкого применения.

Известен способ изготовления слоистого материала для получения точных резисторов из него. Изготовление методом фотолитографии токоведущих линий и контактных площадок резистора из наклеенной на подложку фольги с последующей специальной обработкой нейтрализующим раствором (а. с. СССР 275201, кл. Н 01 С 7/06, 1968 г., бюл. 22, 1970 г.).

Стабильность сопротивления резистора, изготовленного по этому способу, в значительной степени зависит от величины усадки клея во времени при воздействии повышенных температур, от степени набухания клеевого слоя в условиях повышенной влажности, от ползучести его под воздействием механических нагрузок, возникающих, например, при перепадах температур за счет неравенства температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) фольги и подложки.

Известен способ изготовления резисторов, включающий покрытие фольги химически стойким материалом, формирование в нем пробельных участков, травление фольги через пробельные участки, удаление химически стойкого материала и подгонку сопротивления (а. с. СССР 163776, кл. G 01 В 7/20, 1963 г., бюл. 1965 г.).

Однако этот способ также не обеспечивает достаточно высокой стабильности сопротивления резисторов в широком диапазоне температур.

Последний из рассмотренных способов, как имеющий наибольшее количество общих признаков с заявляемым способом, выбран за прототип.

Техническим результатом, который обеспечивает предлагаемое техническое решение, является повышение стабильности сопротивления во времени и в широком диапазоне температур.

Технический результат достигается тем, что в способе, включающем покрытие фольги химстойким материалом, формирование в нем пробельных участков, травление фольги через пробельные участки, удаление химстойкого материала, термообработку, формирование подложки, травление фольги до вскрытия в углублениях подложки и подгонку сопротивления, травление фольги через пробельные участки выполняют на глубину, меньшую толщины фольги, а после удаления химстойкого материала фольгу со стороны вытравленных углублений соединяют с керамической подложкой с помощью предварительно нанесенной на подложку пасты из кристаллизующегося стекла и при последующем отжиге обеспечивают замедленное охлаждение.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с известным решением показывает, что заявляемый способ отличается тем, что травление фольги через пробельные участки выполняют на глубину, меньшую толщины фольги, после удаления химстойкого материала фольгу со стороны вытравленных углублений соединяют с керамической подложкой с помощью предварительно нанесенной на подложку пасты из кристаллизирующегося стекла, а при последующем отжиге обеспечивают замедленное охлаждение.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна". Сравнение заявленного способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области электрорадиотехники, позволило выявить в нем признаки, отличающие заявленный способ от известных способов. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение имеет изобретательский уровень.

Изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано в электрорадиотехнике, а в частности при изготовлении прецизионных резисторов для средств измерения, а также при изготовлении резисторов широкого применения.

В соответствии с изобретением способ изготовления резистора заключается в следующем.

На фольгу из резистивного материала (например, из никельхромового сплава Х20Н73ЮМ) наносят слой химически стойкого вещества и одним из известных способов, например с помощью фотолитографии, производят локальное удаление химстойкого материала, формируя, таким образом, в нем пробельные участки. Через них осуществляют травление фольги одним из известных способов на глубину меньшую, чем толщина фольги, после чего удаляют оставшийся химстойкий материал. На подготовленные керамические подложки наносят пасту из кристаллизующегося стекла толщиной <0,5 мм, помещают на нее фольгу вытравленными углублениями к подложке и выполняют отжиг при выбранной для данных конструктивных материалов температуре с последующим замедленным охлаждением.

Если используется кристаллизующееся стекло СЦН-100 и резистивная фольга из сплава Х20Н73ЮМ, то отжиг может осуществляться при температурах 430 - 500^oС.

Пасту из кристаллизующегося стекла можно получить добавляя при тщательном перемешивании в порошкообразное кристаллизующееся стекло дистиллированную воду, спирт или другие жидкие компоненты, обеспечивающие после отжига сохранение свойств конструктивных материалов. Время выдержки при температуре отжига зависит от величины выбранной температуры, учитывающей свойства конструктивных материалов и требуемые параметры резистора (например, ТКС - температурный коэффициент сопротивления).

После истечения времени отжига специальными приспособлениями, используемыми при отжиге, или регулировкой температуры в печи по заданной программе обеспечивают замедленное охлаждение по режиму, аналогичному обжигу керамических изделий, т.е. минимальная скорость снижения температуры и максимальное время выдержки при минимальной скорости охлаждения в начальный период после окончания отжига.

Обычно при соединении резисторной фольги с подложкой (в том числе и в способе-прототипе) после окончания отжига печь выключают и температура в печи снижается быстрее всего в первый момент из-за большого перепада температур в печи и в окружающей среде, что при различии ТКЛР конструктивных материалов (фольга - КС - керамика) может привести к разрушению конструкции.

Отработка режима отжига показала, что при температуре отжига 465^oС важно в первые полтора часа обеспечить снижение температуры в печи со скоростью не более 1^oС/мин.

После окончания отжига производят вторичное травление фольги до вскрытия подложки в углублениях, соединение "чипа" с выводами после монтажа в корпус или на основание с закрепленными на нем выводами и подгонку сопротивления.

Предлагаемый способ позволяет исключить влияние монтажа "чипа" на временную и температурную стабильность сопротивления, т.к. керамическая подложка значительно меньше подвержена деформации изгиба, чем кристаллизующееся стекло: σ изг. керамики - 280 МПа, σ изг. кр. стекла - <60 МПа,(см. ГОСТ20419-83).

Исключая влияние монтажа "чипов" на стабильность их сопротивлений, предлагаемый способ изготовления прецизионного фольгового резистора позволяет упростить конструкцию резистора и технологию изготовления. Достигаемый уровень стабильности сопротивлений резисторов, изготовленных предлагаемым способом, в настоящее время ограничивается точностью измерения сопротивлений на предприятии - разработчике и составляет 0,0001 ÷ 0,0005% после воздействия температуры 100^oС в течение 6 часов, мощности рассеивания, соответствующей данной температуре и выдержке во времени в течение года. Ухудшение каких-либо эксплуатационных характеристик или параметров по сравнению с резистором-прототипом не наблюдается.

Формула изобретения

Способ изготовления прецизионного фольгового резистора, включающий покрытие фольги химстойким материалом, формирование в нем пробельных участков, травление фольги через пробельные участки, удаление химстойкого материала, термообработку, формирование подложки, травление фольги до вскрытия в углублениях подложки и подгонку сопротивления, отличающийся тем, что травление фольги через пробельные участки обеспечивают на глубину, меньшую толщины фольги, а после удаления химстойкого материала фольгу со стороны вытравленных углублений соединяют с керамической подложкой с помощью предварительно нанесенной на подложку пасты из кристаллизирующегося стекла, и при последующем отжиге обеспечивают замедленное охлаждение.