9zip.ru Инструкции Углеродистые прецизионные резисторы

В настоящее время углеродистые резисторы являются одним из наиболее распространенных типов постоянных резисторов. Они широко применяются в электронной аппаратуре благодаря высокой стабильности параметров, стойкости к импульсным перегрузкам, низкому уровню шумов, небольшому температурному коэффициенту сопротивления, малой зависимости сопротивления от напряжения и частоты и относительно низкой себестоимости.

Указанные особенности углеродистых резисторов обусловлены свойствами пиролитического углерода — его термостойкостью, химической стойкостью, сравнительно большим удельным сопротивлением, возможностью получения проводящих слоев с различным сопротивлением и низким ТКр, причем по значению ТКр пиролитического углерода может быть значительно снижен при введении в него определенного процентного содержания бора, что и используется в производстве углеродистых прецизионных резисторов.

Очень тонкие слои пиролитического углерода, используемые для получения высокоомных резисторов, имеют сравнительно малую стабильность параметров, поэтому предельные значения сопротивлений углеродистых прецизионных резисторов составляют 10^4—10^5 Ом.

Пиролитический углерод получают путем термического разложения паров углеводородов без доступа воздуха. В качестве вещества, подвергаемого пиролизу, выбираются, как правило, углеводороды метанового ряда, которые при высокой температуре разлагаются с образованием на раскаленной поверхности изоляционных оснований пиролитического углерода. Наибольшее распространение получил метод пиролитического разложения гептана С7Н16.

По своим свойствам и структуре пиролитический углерод приближается к графиту — одной из аллотропных форм чистого углерода.

Кристаллическая структура пиролитического углерода, полученного термическим разложением углеводородов без доступа кислорода, близка к структуре монокристаллического графита и отличается от последнего несколько меньшим расстоянием между атомами углерода в базисной плоскости гексагональной структуры (0,139 нм вместо 0,142 нм) и отсутствием строгой периодичности в расположении атомных слоев. Расстояния между параллельно расположенными слоями несколько больше, чем у монокристаллов графита, и достигают 0,37 нм.

Пиролитический углерод состоит из отдельных поликристаллических конгломератов, осажденных на поверхность керамического основания. При этом электрические свойства пленок пиролитического углерода занимают как бы промежуточное положение между свойствами графита в направлении вдоль базисной плоскости структуры и перпендикулярно базисной плоскости.

Удельное сопротивление пиролитического углерода имеет значение (1—2)-10^-5 Ом*м, а температурный коэффициент сопротивления в широком интервале температур отрицателен и имеет значение— (2—4)-10^-4 1/К. Электрические и механические свойства пленок пиролитического углерода определяются технологическими факторами проведения процесса пиролиза — температурой и давлением в рабочей камере, составом углеводородов, подвергаемых пиролизу, и т. д. Процесс пиролиза проводится в рабочих камерах, представляющих собой глазурованную керамическую трубу длиной 1,7—2 м и диаметром 70—100 мм. Концы трубы плотно закрываются съемными вакуумно-плотными крышками, которые имеют штуцера для присоединения системы, обеспечивающей подачу паров углеводорода при одновременной откачке воздуха. Для получения необходимого уплотнения концы трубы обычно имеют воздушное или водяное охлаждение. Нагревательным элементом вакуумной печи служит нихромовая обмотка, выполняемая с неравномерным шагом для обеспечения равномерного распределения температуры вдоль рабочей камеры. Контроль температуры в рабочей камере осуществляется оптическим пирометром и термопарой, автоматически поддерживается необходимый температурный режим печи с помощью терморегулятора.

Для проведения процесса пиролиза в печь загружаются керамические основания, рабочая камера нагревается до температуры 1250—1300 К и одновременно в печи создается вакуум 15—20 Па.

При достижении необходимой температуры в рабочей камере производится впуск паров углеводорода, обычно гептана, с одновременной откачкой продуктов разложения. Для равномерного науглероживания всех керамических оснований в процессе пиролиза направление подачи гептана меняется, а также производится перемешивание оснований, осуществляемое поворотом печи вокруг продольной оси. Изменяя продолжительность науглероживания и количество испаренного гептана, получают на керамических основаниях слои пиролитического углерода с сопротивлением от десятых долей ома до 30 кОм на квадрат поверхности.

Структура и свойства пленки пиролитического углерода зависят от температуры процесса разложения углеводородов, степени вакуума, скорости проведения реакции и шероховатости рельефа поверхности керамического основания. Так, с увеличением температуры пиролиза происходят увеличение размеров кристаллов, уменьшение содержания различных примесей в углероде и в конечном итоге уменьшение его удельного сопротивления. Состояние поверхности керамического основания также играет важную роль в процессе образования пленки пиролитического углерода, определяя ее основные свойства. Для получения однородного микрорельефа поверхности керамические основания перед нанесением на них пленок пиролитического углерода травят в растворе плавиковой кислоты и подвергают механической обработке мелкодисперсным абразивом.

Технологический процесс поверхностной обработки керамических оснований резисторов, подготовки и проверки вакуумной печи, загрузки и проведения реакции пиролиза строго регламентирован. В зависимости от типа получаемого резистора задаются и все необходимые режимы: длительность травления или абразивной обработки заготовок, режим их промывки и сушки, количество заготовок и порядок их загрузки в рабочую камеру, режим разогрева и вакуумирования рабочей камеры, объем углеводорода, подлежащего пиролизу, частота смены направлений подачи паров углеводорода в рабочую камеру.

После процесса науглероживания заготовки, используемые для получения высокоомных резисторов, покрываются на конвейерах лаком для предохранения тонкого слоя пиролитического углерода от механических повреждений и от воздействия атмосферы производственных помещений. Далее заготовки сушатся под инфракрасными лучами при движении по конвейеру. После покрытия лаком высокоомных заготовок и визуального осмотра низкоомных производится ар миров ка выводов.

На края заготовок, предназначенных для производства прецизионных резисторов, перед армировкой наносится суспензия коллоидного графита или молекулярного серебра для получения надежного контакта с малым переходным сопротивлением между проводящим слоем углерода и металлическим выводом. После армировки выводов производится раскалибровка заготовок на группы на специальных автоматических устройствах по значению сопротивления.

Низкоомные резисторы получают непосредственно из армированных заготовок. Резисторы с сопротивлениями от 10 до 750 Ом изготовляются без спиральной нарезки. Заготовки без спиральной нарезки с сопротивлением более 750 Ом не могут быть использованы, так как резисторы при этом имеют высокий ТКС и низкую стабильность параметров.

Для каждого номинального значения сопротивления установлены оптимальные значения шага нарезки и значение сопротивления исходной заготовки. Выбор оптимальных значений сопротивления исходной заготовки и шага нарезки производится по таблицам нарезки.

Высокоомные РЭ получают нарезкой заготовок на автоматах или полуавтоматах, фиксирующих заданное номинальное значение сопротивления с высокой точностью. В производстве прецизионных углеродистых резисторов используются высокопроизводительные станки, на которых автоматически производится нарезка спиральной канавки с переменным шагом по всей длине заготовки. У низкоомных прецизионных РЭ производится юстировка заготовок путем частичного снятия слоя углерода с их поверхности. Изменение значения сопротивления при этой операции непрерывно контролируется по измерительному прибору.

После спиральной нарезки заготовки подвергаются кратковременной электрической тренировке, на них подается электрическая нагрузка, превышающая номинальную в несколько раз. Резисторы без каких-либо дефектов выдерживают режим тренировки без заметных остаточных изменений сопротивления. Электрическая тренировка позволяет отбраковывать резисторы с дефектами и осуществить стабилизацию их параметров.

Защита проводящей пленки резистора от воздействия внешней среды производится покрытием эмалью. Покрытие поверхности резистора двумя или тремя слоями защитной эмали, а также сушка эмали выполняются на высокопроизводительных конвейерных установках. Заготовки, смонтированные в специальных кассетах, покрываются эмалью методом окунания. В этих же кассетах производится сушка эмали в потоке нагретого до температуры 430—440 К воздуха. Нанесение эмали на поверхность резисторов с осевыми выводами производится при их прокатывании по ванночке с эмалью во время движения по конвейерной ленте; после высыхания эмали резисторы подвергаются раскалибровке по классам точности и по уровню собственных шумов.

Маркируются резисторы на специальных маркировочных станках. Далее резисторы укладываются в упаковочные карты и сушатся в конвейерной печи с инфракрасными лампами при температуре 440 К в течение 20—30 мин.

Большинство технологических и контрольно-измерительных операций в производстве прецизионных углеродистых резисторов выполняется на автоматах и полуавтоматах, которые соединяются транспортерами, образуя автоматизированные линии; производительность таких автоматизированных линий составляет 4,5—5 тыс. шт. в час.

Производительность автоматизированных линий повышается, если специализировать линию на производстве резисторов с определенным номинальным сопротивлением.

Итак, технология изготовления прецизионных и полупрецизионных углеродистых резисторов имеет следующие особенности:

а) процесс пиролиза ведется при возможно более высоком вакууме;

б) тонкие слои углерода с пониженной стабильностью и большим ТКС не применяются;

в) Снижается удельная нагрузка для уменьшения зависимости сопротивления резистора от напряжения и нагрузки;

г) применяется герметизация резистора или опрессовка в пластмассу;

д) применяется электрическая тренировка резисторов и искусственное временное старение.

К прецизионным резисторам относятся резисторы типа БЛП с бороуглеродистым проводящим слоем, защищенным эмалевым покрытием; РЭ этих резисторов содержит небольшое количество бора (2—5%), что позволяет значительно снизить температурный коэффициент сопротивления. Бороуглеродистая пленка образуется при пиролизе бороорганических соединений: трипропилбора, триизобутилбора или трихлорида бора в сочетании с метаном или органическими растворителями.

Резисторы БЛП-0,1; БЛП-0,25; БЛП-0,5; БЛП-1 выполняются с радиальными ленточными выводами, а БЛПа-0,1; БЛПа-0,25; БЛПа-0,5; БЛПа-1 — с осевыми проволочными выводами. Резисторы БЛП предназначены для использования в измерительной аппаратуре при температурах окружающего от 210 до 370 К и в условиях относительной влажности воздуха до 98% при температуре 298 К.

Прецизионные резисторы УЛД характеризуются по вышенной стабильностью параметров и длительным сроком службы; предназначаются для использования в электронной аппаратуре, трудно доступной для ремонта (сигнальные автоматические станции, кабельные линии и т. п.), работающей в интервале температур 270—330К и в условиях пониженной влажности (до 40%). Надежной работе резисторов УЛД также способствуют небольшие удельные нагрузки, невысокие значения номинальных сопротивлений, а также конструкция контактного узла. В контактной зоне (под колпачками) края резистора покрыты пленкой золота. Контактные колпачки резисторов выполняются из меди в виде разрезной цанги; после насадки колпачков на стержень на них натягивается обжимное кольцо, выполняемое из бериллиевой бронзы. Проволочные выводы резистора привариваются точечной сваркой и дополнительно пропаиваются.

Резисторы С1-8 — тонкослойные углеродистые с серебряными контактными поясками, запаянные в керамические трубки. Их размеры существенно меньше, чем у резисторов БЛП равной мощности. В отличие от резисторов БЛП резисторы С1-8 работоспособны в условиях с тропической влажностью; по значению ТКС и эксплуатационной стабильности близки к резисторам БЛП, номинальная мощность резисторов указывается при 340 К, допускаемые отклонения от RH составляют 1 и 2%.

Понравилась статья? Баба Яга говорит: поделись с друзьями!