ПРЕЦИЗИОННЫЙ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ЧИП-РЕЗИСТОР Российский патент 1998 года по МПК H01C7/00 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к производству постоянных прецизионных тонкопленочных чип-резисторов.

Установлено, если в состав защитного покрытия входят компоненты, содержащие в резистивной пленке, происходит ускоренная взаимодиффузия компонентов и "размытие" границы раздела резистивная пленка - защитное покрытие, приводящие к значительному изменению номиналов резисторов. Для повышения эксплуатационных параметров и надежности тонкопленочных резисторов необходимо применять в качестве материала защитных покрытий материалы, не входящие в состав резистивных пленок. /Электроника Серия "Материалы", 1983 г., К.А. Кузнецов, Н.Ю.Юсупов. Взаимодействие защитных слоев с резистивными пленками/. Вышеизложенное было подтверждено при нанесении окиси кремния SiO₂ непосредственно на резистивный слой цилиндрических резисторов C2-29 B с керметной резистивной пленкой /ОЖО 467.099 ТУ 05.12.85/. В сравнении с резисторами C2-29 B, где непосредственно на резистивную пленку наносился слой акрилового лака, были получены худшие результаты.

Резистор P1-24 содержит керамическое основание, с нанесенной керметной резистивной пленкой, контактные элементы с однонаправленными выводами и трехслойное защитное покрытие из последовательно нанесенных слоев полиметилфенилсилоксанового лака, эластичного силиконового герметика и эпоксидного порошкообразного компаунда. В конструкции резистора P1-24 полиметилфенилсилоксановый лак нанесен между контактными элементами, эластичный силиконовый герметик и эпоксидный компаунд обволакивает резистор со всех сторон, при этом эпоксидный компаунд, нанесенный методом заливки, не имея хорошей адгезии к эластичному герметику по существу представляет собой полимерный стаканчик. Совокупное защитное покрытие, используемое в указанной конструкции, обеспечивает резистору высокую влагостойкость, в том числе и под электрической нагрузкой.

Для защиты чип-резистора вышеописанное защитное покрытие неприемлемо, так как чип-резистор не может быть защищен со всех сторон, а при нанесении эпоксидного компаунда на эластичный компаунд по рабочей стороне резистора происходит его отслаивание.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является прецизионный тонкопленочный чип-резистор P1-16 (Справочник "Резисторы". / Под редакцией И.И. Четверткова и В.М. Терехова, Москва, "Радио и связь", 1991 г., с. 82, 90), который выбран авторами за прототип. Резистор P1-16 состоит из керамического основания с нанесенной керметной резистивной пленкой, контактных элементов и защитного покрытия, нанесенного между контактными элементами. В качестве защитного покрытия используется эпоксидный лак ЭП-730. Данный резистор стабилен в работе, обеспечивает требования автоматического монтажа по ГОСТ 20.39.405 - 84, имеет небольшие размеры, что позволяет проводить миниатюризацию изделий РЭА. Существенным недостатком данного резистора является недостаточная влагостойкость, вследствие чего он может быть использован для работы только в герметизированных объемах аппаратуры.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - это повышение влагостойкости тонкопленочного прецизионного чип-резистора.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в прецизионном тонкопленочном чип-резисторе, содержащем диэлектрическое основание с нанесенной на него керметной резистивной пленкой, контактные элементы и защитное покрытие, нанесенное непосредственно на резистивную пленку между контактными элементами, последнее является кремнийорганическим материалов из ряда алкилалкоксисиланов, например, диметилдиэтоксисиланом, а на всю рабочую поверхность резистора нанесен эпоксидно-фенольный материал.

Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата. В заявляемом изобретении два отличительных от прототипа признака: новый кремнийорганический материал, нанесенный непосредственно на резистивную пленку, и дополнительный защитный материал, нанесенный на всю рабочую поверхность резистора. В качестве дополнительного защитного слоя использован эпоксидно-фенольный материал.

Эти два отличительных признака в совокупности с остальными существенными признаками изобретения позволяют достичь требуемого технического результата, т. е. повысить влагостойкость тонкопленочного прецизионного чип-резистора, содержащего керметную резистивную пленку, и обеспечить возможность использования чип-резистора в негерметизированных объемах РЭА.

Это наглядно подтверждает наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.

Диметилдиэтоксисилан, нанесенный между контактными элементами, образует с резистивной пленкой химические связи. Эпоксидно-фенольный компаунд, нанесенный по рабочей стороне резистора, содержит пониженное количество растворителей.

На чертеже представлена заявляемая конструкция чип-резистора.

Согласно чертежу на керамическое основание 1 нанесена керметная резистивная пленка 2. Резистор содержит контактные элементы 3. Между контактными элементами 3 нанесен слой 4 кремнийорганического материала, например диметилдиэтоксилана, а сверху него на всю рабочую поверхность резистора нанесен эпоксидно-фенольный материал 5.

Ниже приводятся конкретные примеры, подтверждающие возможность осуществления изобретения и доказывающие возможность получения указанного в предыдущем разделе ("сущность изобретения") технического результата.

Авторами в качестве защитного покрытия была опробована эмаль ЭП-974 М, содержащая пониженное количество растворителей по сравнению с традиционными эмалями. Эмаль наносили непосредственно как на резистивную пленку, так и на лак ЭП-730 (конструкция прототипа) между контактными площадками. При испытании воздействием повышенной влажности воздуха и электрической нагрузки сопротивление резисторов значительно возросло, т. е. пошла электрохимическая коррозия резистивного слоя. Аналогичные результаты были поучены при использовании компаундов КЭ-14 Б и "Эластосил 137-180", для которых характерна низкая влагопроницаемость. Использование в качестве защитного покрытия кремнийорганических лаков КО-87, КО-08, КО-830 в сочетании с кремнийорганическим компаундом "Эластосил 137-180" или кремнийорганическими эмалями КО-822, КО-982, также обладающими низкой влагопроницаемостью, не обеспечило влагостойкости резисторов. При нанесении на кремнийорганический лак КО-87 и компаунд "Эластосил 137-180" дополнительно эпоксидного компаунда КЭ-14 Б (конструкция резистора P1-24) происходило отслаивание верхнего защитного покрытия. Аналогичное явление наблюдалось при использовании лаков КО-87, КО-08, КО-830, компаунда "Эластосил 137-180" и верхнего защитного покрытия эпоксидной эмали ЭП-974М.

Для защиты полупроводниковых приборов нашла применение система на основе кремнийорганического материала "Силана-6" и кремнийорганического компаунда 139-40. Вышеизложенная система обеспечила влагостойкость, надежность и стабильность электрических параметров приборов. Однако эта система защитных материалов не могла быть использована для защиты чип-резисторов из-за высоких температур отверждения "Силана-6" (200^oC, 2 часа) и компаунда 139-40 (200^oC, 10-12 часов).

Авторами была опробована система: кремнийорганический материал диметилдиэтоксисилан и кремнийорганический компаунд "Эластосил 137-180". Диметилдиэтоксисилан (гидролизированный) наносился между контактными элементами и высушивался при 120^oC в течение 1 часа. Затем наносился слой "Эластосила 137-180", который полимеризовался при температуре (25 ± 5)^oC в течение 3 суток. Данное сочетание материалов не обеспечило положительных результатов при воздействии влаги с нагрузкой. Положительного эффекта удалось добиться при использовании сочетания диметилдиэтоксисилана и эпоксидно-фенольного компаунда ФЭК-1. Компаунд ФЭК-1 без диметилдиэтоксисилана используется для защиты резистивных сборок. Однако при нанесении его на чип-резисторы последние не отвечали требованиям влагостойкости, так же как только диметилдиэтоксисилан не обеспечил влагостойкость чип-резисторам. Только сочетание всех конструктивных элементов и материалов, в том числе сочетание диметилдиэтоксисилана и эпоксидно-фенольного компаунда, повысило влагостойкость чип-резисторов. Диметилдиэтоксисилан (гидролизованный) создает с влагой, всегда адсорбированной на поверхности резистора, устойчивые химические связи, с одной стороны, а с другой стороны, при сополимеризации с эпоксидно-фенольным компаундом образует монолитное покрытие, которое затрудняет проникновение влаги к резистивной пленке. Результаты испытаний чип-резисторов с различными вариантами защиты на воздействие повышенной влагостойкости воздуха и электрической нагрузки приведены в таблице 1. Как видно из таблицы 1, эпоксидный лак (N 1, прототип) не обеспечивает влагостойкость чип-резистора в условиях повышенной влажности воздуха и электрической нагрузки. Дополнительная защита эпоксидного лака эпоксидными материалами (NN 3, 4) и кремнийорганическими материалом (N 5) не позволила достичь поставленной цели. Замена эпоксидного лака на кремнийорганические лаки, использование их сочетаний с кремнийорганическими материалами и эпоксидными материалами (NN 6, 7) не повысила влагостойкость чип-резисторов. При использовании эпоксидной эмали, эпоксидно-фенольного компаунда (NN 2, 9) также не удалось достичь технического результата. Защита резистивной пленки кремнийорганическим материалом диметилдиэтоксисиланом несколько улучшило влагостойкость чип-резисторов. Дополнительная защита диметилдиэтоксисилана эпоксидно-фенольным компаундом позволила повысить влагостойкость чип-резисторов и решить поставленную техническую задачу (N 10). Протокол испытаний чип-резисторов на воздействие повышенной влажности воздуха и электрической нагрузки подтверждает достаточность использования заявляемого изобретения для решения поставленной технической задачи - повышения влагостойкости чип-резисторов.

Изобретение относятся к электронной технике, в частности к производству постоянных прецизионных тонкопленочных чип-резисторов. В прецизионном тонкопленочном чип-резисторе, содержащем диэлектрическое основание с нанесенной на него керметной резистивной пленкой, контактные элементы и защитное покрытие, нанесенное непосредственно на резистивную пленку, между контактными элементами, защитным покрытием является кремнийорганический материал из ряда алкилалкоксисиланов, на который по всей рабочей поверхности резистора нанесен дополнительно эпоксидно-фенольный материал. Защитное покрытие повышает влагостойкость чип-резистора в условиях воздействия повышенной влажности воздуха (93 ± 3)%, температуры (40^oС) и электрической нагрузки (Р = 0,01 Рном) и позволяет использовать его, не прибегая к дополнительной герметизации. 1 ил., 1 табл.

Прецизионный тонкопленочный чип-резистор, содержащий диэлектрическое основание с нанесенной на него керметной резистивной пленкой, контактные элементы и защитное покрытие, нанесенное непосредственно на резистивную пленку между контактными элементами, отличающийся тем, что защитным покрытием является кремнийорганический материал из ряда алкилалкоксисиланов, на который по всей рабочей поверхности резистора нанесен дополнительно эпоксиднофенольный материал,