способ получения тонкопленочного резистивного элемента

Формула изобретения

Способ получения тонкопленочного резистивного элемента, заключающийся в том, что на керамическую подложку методом ионно-плазменного распыления наносят токопроводящий слой, состоящий из металлов и диэлектриков, затем проводят температурную обработку в атмосфере воздуха, отличающийся тем, что, целью улучшения эксплуатационных характеристик элемента путем повышения его температурной и электрической нагрузочной способности, термообработку проводят при температуре от 630 до 720°C в течение времени от 30 до 60 мин не позднее 12 ч после нанесения токопроводящего слоя, контролируют при этом уменьшение сопротивления напыленных резисторных элементов и замеряют значение ТКС (температурного коэффициента сопротивления), которое должно принять только положительное значение.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии получения резистивных элементов повышенной температурной и удельной нагрузочной способности, используемых в нагревательных элементах различного назначения и в различных устройствах электро и электронной техники.

Известен способ получения металлопленочных резисторов повышенной стабильности, изложенный в патенте США №3842495, МКИ H01C 7/00, 1974 г. «Регулировка степени изменения в зависимости от температуры при изготовлении резистивных элементов», который заключается в том, что многокомпозиционный резистивный материал, состоящий из благородных металлов и их окислов, наносят на термостойкую подложку и подвергают высокотемпературной термообработке при температуре от +650°C до +750°C в газообразной среде, в которой процентное содержание азота больше чем в воздухе. Длительность цикла термообработки определяется тестируемым уменьшением степени изменения сопротивления образца в зависимости от температуры.

К недостаткам этого способа следует отнести следующее: применение благородных металлов и их оксидов обуславливает сравнительно высокую цену резисторов; процесс термообработки включает необходимость многократного тестирования стабильности изготавливаемого резистивного элемента, т.к. длительность этого процесса определяется уменьшением степени изменения сопротивления образца в зависимости от температуры и невозможность получения относительно высоких номинальных значений сопротивлений в требуемых габаритных размерах.

Известен и другой способ получения тонкопленочного резистивного элемента, заключающийся в том, что на керамическую подложку методом ионно-плазменного распыления наносят токопроводящий слой, состоящий из металлов и диэлектриков, затем проводят температурную обработку в атмосфере воздуха (см. К.И.Мартюшев и др. «Технология производства резисторов», М., Высшая школа, 1972 г., стр.104-106, 124-125).

Недостатком описанного способа, являющегося ближайшим к заявленному, является то, что получаемые этим способом тонкопленочные резистивные элементы обладают недостаточной температурной и электрической нагрузочной способностью, что снижает их эксплуатационные характеристики.

Целью описываемого способа является улучшение эксплуатационных характеристик резистивных элементов, получаемых описываемым способом, путем повышения их температурной и электрической нагрузочной способности.

Для этого, в способе получения тонкопленочного резистивного элемента, заключающемся в нанесении на керамическую подложку методом ионно-плазменного распыления токопроводящего слоя, состоящего из металлов и диэлектриков, и проведении затем температурной обработки в атмосфере воздуха, термообработку проводят при температуре от 630 до 720°C не позднее 12 часов после нанесения токопроводящего слоя, контролируют при этом уменьшение сопротивления напыленных резисторных элементов и замеряют значение ТКС (температурного коэффициента сопротивления), которое должно принять только положительное значение.

Сущность способа. На термостойкую диэлектрическую подложку известным методом, например ионно-плазменным распылением с использованием мишеней серии 26 (в состав шихты мишеней серии 26 входят: Cr - от 2 до 46%, W - от 8 до 13%, Mn - от 24 до 33%, Si - от 13 до 18%, CeO ₂ - от 18 до 39% по весу) наносят токопроводящий слой (пленку) при следующих технологических режимах: давлении в камере 1...3×10 ^-5 мм рт.ст.; ионном токе от 1,5 до 3,5 А; времени металлизации от 0,5 до 1 часа в среде аргона, используемого в качестве рабочего газа. Далее, не позднее чем через 12 часов после напыления полученные заготовки подвергают термообработке в воздушной среде при температуре от 630 до 720°C в течение времени от 30 до 60 минут. В результате воздействия высокой температуры и кислорода воздуха изменяется структурный и химический состав пленки. Температура и время термообработки определяются по опытным образцам (пробам). Критерий пригодности - изменение сопротивления образцов по сравнению с исходным и требуемый температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Так, например, для образцов, напыленных ионно-плазменным методом с использованием мишеней №№26А, 26Б, 26Г, сопротивление образцов должно уменьшиться от 1,5 до 5 раз, а ТКС принять положительное значение в пределах от 10 до 250 ppm.

Резисторы, изготовленные с использованием описанного способа, работоспособны в диапазоне температур от минус 60 до плюс 500°C (Известные металлопленочные резисторы имеют диапазон рабочих температур от минус 60 до 155°C).

Нагрузочная способность резисторов более чем в два раза превосходит нагрузочную способность известных аналогов, изготовленных с использованием тех же мишеней и керамических оснований.

Стабильность резисторов, изготовленных с применением описанного способа при эксплуатации в условиях экстремальных электрических и температурных нагрузок, почти на порядок выше, чем у аналогов (по габаритным размерам).

Способ позволяет изготавливать резисторы одного знака ТКС в широком диапазоне номинальных значений сопротивления.