СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ СИТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ РЕЗИСТОРОВ Российский патент 1998 года по МПК H01C17/02 H01C1/24 

Изобретение относится к технике изготовления резисторов, в частности прецизионных резисторов для электроизмерительных приборов.

Создание герметизированных прецизионных резисторов, которые могут быть использованы как измерительные резисторы или для комплектования мер электрического сопротивления, является одной из актуальных задач. Для обеспечения лучших нагрузочных характеристик (снижения перегрева при токовой нагрузке), т. е. уменьшения изменения сопротивления под влиянием мощности рассеивания, необходимо уменьшить или совсем исключить воздушную прослойку между резисторным элементом и корпусом резистора, что приводит к специфическим особенностям при герметизации резисторов. Кроме того, для лучшего теплоотвода необходимо использовать массивные металлические корпуса.

Известен способ герметизации резисторов методом обволакивания [1], в соответствии с которым резисторный элемент сначала погружают в компаунд низкой вязкости, который после отверждения остается эластичными (например, кремний органический каучук), затем погружают в эпоксидный компаунд, а после его отверждения из следующего слоя эпоксидного компаунда формуют эпоксидный корпус.

Недостатками такого способа являются недостаточно высокая стабильность сопротивления резистора из-за механических напряжений, возникающих в резистивном материале из-за усадки компаундов при отверждении и воздействии высоких температур, плохие нагрузочные характеристики из-за недостаточно хорошей теплопроводности покрытия резисторного элемента и эпоксидного корпуса.

Известен способ герметизации резисторов в металлические корпуса с жидкостным заполнением корпусов [2] . Это, например, модели НА 412-518 фирмы Vishay (Short-form catalog bulletin "Precision resistore components selection guide", 1978). Рассматриваемый способ использует колодку с гермовыводами и соединение пайкой или сваркой колодки с металлическим корпусом и применим для резисторов с тонкостенными корпусами, когда можно создать при герметизации локальный нагрев, не влияющий на параметры резистора. Для обеспечения лучших нагрузочных характеристик ситаллокерамические резисторы помещают в массивные металлические корпуса. Кроме того, в ситаллокерамических резисторах выводы запрессованы в керамику, поэтому рассмотренный способ герметизации для них неприемлем.

Наиболее близким к изобретению по количеству общих признаков является способ герметизации методом заливки [3], в котором корпус резисторный элемент погружают в металлический корпус или корпус из какого-либо изоляционного материала и со стороны выводов заливают эпоксидным компаундом.

Если конструкции резисторного элемента и корпуса таковы, что эпоксидный компаунд не попадает на элементы, создающие механические напряжения в резистивном материале при отверждении компаунда, то стабильность сопротивления резистора после герметизации не ухудшается.

Однако перегрев резисторного элемента увеличивается, так как слой между резисторным элементом и корпусом является хорошим теплоизолятором. Следовательно, нагрузочные характеристики после герметизации ухудшаются.

Цель изобретения - улучшение нагрузочных характеристик, температурной стабильности сопротивлений и надежности герметизации резисторов.

Цель достигается тем, что в известном способе герметизации ситаллокерамических резисторов с однонаправленными выводами, включающем обезжиривание резистора и корпуса, погружение резистора в корпус, заполненный дозированным количеством инертной жидкости или пасты и заливку его в зоне выводов герметизирующим компаундом, перед обезжириванием на керамический цоколь, охватывающий выводы резистора, надевают уплотняющее эластичное кольцо, а после обезжиривания поверхностей резистора и корпуса, заливаемых компаундом, корпус с инертной теплопроводящей пастой нагревают до температуры 50 - 100^oC, после чего при комнатной температуре окружающей среды резистор погружают в остывающей корпус.

Сопоставительный анализ предлагаемого с прототипом показывает, что предлагаемый способ герметизации отличается от известного тем, что перед обезжириванием на керамический цоколь в зоне выводов надевают уплотняющее эластичное кольцо, а корпус с инертной теплопроводящей пастой нагревают до температуры 50 - 100^oC, после чего при нормальной температуре окружающей среды погружают в корпус. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение предлагаемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии предлагаемого критерию "существенные отличия".

Особенностью ситаллокерамических резисторов является то, что используемая в них установочная керамика должна иметь простую конфигурацию для обеспечения возможности выгрузки ее из пресс-формы, поэтому делать выступы на керамических цоколях в зоне выводов для ограничения доступа эпоксидного компаунда внутрь корпуса, заполненного пастой, невозможно. С другой стороны, даже при наличии таких выступов остается зазор между металлическим корпусом керамическим цоколем, позволяющий затекать эпоксидному компаунду в корпус резистора, так как технология изготовления керамических деталей не позволяет выдержать допуска. Затекающий в корпус компаунд вытесняет воздух из объема, незаполненного пастой, который, найдя слабое место в герметизирующем шве, пузырями выходит на поверхность компаунда, снижая надежность герметизации.

Кроме того, для обеспечения лучшей теплоотдачи от резистора, лучших нагрузочных характеристик и температурной стабильности необходимо, чтобы весь резисторный элемент был погружен в теплопроводящую пасту, т.е. воздушный зазор между пастой и эпоксидным компаундом был как можно меньше. В этом случае при герметизации заливкой известным способом создается такое давление воздуха в зазоре между компаундом и пастой, что выдавливает пасту к герметизирующему шву. Паста, попадая в зону герметизации, снижает прочность герметизирующего шва и приводит к разгерметизации резистора.

Предлагаемый способ герметизации ситаллокерамических резисторов с однонаправленными выводами реализуется следующим образом.

Корпус резистора промывают, обезжиривают, например, изопропиловым спиртом, сушат и заполняют дозированным количеством инертной жидкости или пасты, например, кремнийорганической теплопроводной пастой КПТ-8 (ГОСТ 19783-74).

Для ограничения глубины проникновения эпоксидного компаунда в корпус резистора и возможности попадания пасты в зону герметизации на керамический цоколь резистора в зоне выводов надевают уплотняющее эластичное кольцо, например, из резины.

После этого поверхность резистора от эластичного кольца до выводов и часть корпуса в зоне выводов обезжиривают, например, изопропиловым спиртом и покрывают тонким слоем компаунда, например, смола СЭДМ-2 (основа), полиамидная смола Л-2 (отвердитель) и кварц молотый (наполнитель).

Для исключения появления воздушных пузырей в герметизирующем шве и попадания пасты в зону герметизации, корпус с пастой нагревают до 50 - 100^oC, затем холодный резистор погружают в остывающий корпус и закаливают со стороны выводов эпоксидным компаундом. Воздух в зазоре между пастой и компаундом и сама паста при охлаждении вместе с корпусом сжимаются, а эпоксидный компаунд при охлаждении становится более вязким, что в совокупности обеспечивает высокую надежность герметизации даже при термоциклировании резистора в широком диапазоне температур (-50 - +80^oC). Нагретая до 50 - 100^oC паста более эластична и обеспечивает погружение резистора без создания механических напряжений в резистивном материале, т.е. более высокую стабильность сопротивления. При работе резистора на повышенных температурах расширение пасты при нагреве не создает избыточного давления, так как герметизация осуществляется, когда корпус резистора нагрет до высокой температуры, что обеспечивает надежность герметизации в широком диапазоне температур. Температура нагрева корпуса уточняется экспериментально для конкретной конструкции резистора, так как скорость охлаждения резистора при заливке компаундом должна быть оптимальной, чтобы эпоксидный компаунд при повышенной температуре размягчился и быстро загерметизировал резистор, после чего начал охлаждаться вместе с корпусом и становится вязким, чтобы не создать избыточного давления в корпусе резистора. Скорость охлаждения зависит от теплоемкости резистора, площади теплоотвода и т.п. и может регулироваться приспособлением для герметизации.

Предлагаемый способ позволяет на основе ситаллокерамических резисторов создать малогабаритные герметизированные меры электрического сопротивления с повышенной метрологической надежностью, по метрологическим характеристикам соответствующие разрядным, а также измерительные резисторы (ИР), по техническим характеристикам конкурирующие с ИР ведущих инофирм.

Использование: техника изготовления резисторов, в частности прецизионных резисторов для электроизмерительных приборов. Сущность изобретения: способ герметизации ситаллокерамических резисторов с однонаправленными выводами включает обезжиривание резистора и корпуса, погружение резистора в корпус, заполненный дозированным количеством инертной жидкости или пасты, и заливку его в зоне выводов герметизирующим компаундом. Перед обезжириванием на керамический цоколь одевают уплотняющее эластичное кольцо, а корпус с инертной теплопроводящей пастой нагревают до 50 - 100^oC, после чего при комнатной температуре окружающей среды резистор погружают в остывающий корпус. Предлагаемый способ герметизации позволяет улучшить нагрузочные характеристики, температурную стабильность сопротивлений и надежность герметизации ситаллокерамических резисторов.

Способ герметизации ситаллокерамических резисторов с однонаправленными выводами, включающий обезжиривание резистора и корпуса, погружение резистора в корпус, заполненный дозированным количеством инертной жидкости или пасты, и заливку его в зоне выводов герметизирующим компаундом, отличающийся тем, что, с целью улучшения нагрузочных характеристик, температурной стабильности сопротивлений и надежности герметизации резисторов, перед обезжириванием на керамический цоколь резистора в зоне выводов одевают уплотняющее эластичное кольцо, а корпус с инертной теплопроводящей пастой нагревают до температуры 50 100^oС, после чего при комнатной температуре окружающей среды резистор погружают в остывающий корпус.