СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕЗИСТИВНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2003 года по МПК H01C17/00 

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для изготовления резисторов различного функционального назначения, а также может быть использовано и в других областях техники для изготовления разных нагревательных элементов.

Из существующего уровня техники, который относится к рассматриваемой области, наиболее близким, по совокупности признаков, к заявляемому изобретению является способ получения резистивного покрытия путем нанесения резистивной пленки на диэлектрическую подложку в вакууме и последующего отжига в вакууме при температуре 400-500^oС (Патент RU 2028682 С1, МКИ Н 01 С 17/06, опубл. 1995 г.).

Изобретение, которое заявляется, совпадает с известным способом получения резистивного покрытия по следующей совокупности существенных признаков, а именно: путем нанесения резистивной пленки на диэлектрическую подложку в вакууме и последующего отжига в вакууме при температуре 400-500^oС.

Однако известный способ получения резистивного покрытия не обеспечивает технического результата заявляемого изобретения, что обусловлено совокупностью операций его осуществления, которые не позволяют получать резистивное покрытие из углеродсодержащего материала, которое обладает стабильным удельным сопротивлением и низкой величиной температурного коэффициента сопротивлением (ТКС), особенно при прохождении тока сверхвысокой (более 10 А/см²) плотности.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в усовершенствовании способа получения резистивного покрытия, который обеспечил бы получение резистивного покрытия из углеродсодержащего материала, обладающего стабильным удельным сопротивлением и низкой величиной температурного коэффициента сопротивления, что позволило бы повысить надежность электрических цепей и расширить область применения резистивных материалов на основе углеродсодержащего материала.

Поставленная задача решается в способе получения резистивного материала путем нанесения резистивной пленки на диэлектрическую подложку в вакууме и последующего отжига в вакууме при температуре 400-500^oС тем, что согласно предмету изобретения для получения резистивного покрытия используют углеродсодержащий материал, причем процесс осуществляют с одновременным легированием углеродсодержащего материала металлом.

Заявляемая совокупность существенных признаков обеспечивает получение резистивного покрытия из углеродсодержащего материала, которое обладает стабильным удельным сопротивлением и низкой величиной температурного коэффициента сопротивлением (ТКС), особенно при прохождении тока сверхвысокой (более 10 А/см²) плотности.

При выходе за заявляемые режимы отжига в вакууме технический результат не проявляется:
- при проведении процесса отжига при температуре ниже 400^oС не приводит к проявлению у полученного резистивного покрытия стабильного удельного сопротивления и низкого температурного коэффициента сопротивления;
- при проведении процесса отжига свыше 500^oС получаемое резистивное покрытие обладает низкими адгезионными свойствами и увеличенной величиной температурного коэффициента сопротивления.

Частными случаями выполнения заявляемого изобретения являются:
- использование хрома в качестве легирующего металла, что обеспечивает дополнительный технический результат, состоящий в получении низкоомного резистивного покрытия в сочетании с пониженной величиной температурного коэффициента сопротивления;
- в случае использования в качестве легирующего металла хрома полученное резистивное покрытие перед отжигом предварительно подвергают травлению в растворе соляной кислоты, что обеспечивает дополнительный технический результат, который состоит в понижении величины температурного коэффициента сопротивления;
- использование вольфрама в качестве легирующего металла обеспечивает дополнительный технический результат, состоящий в повышении износостойкости резистивного покрытия;
- использование титана в качестве легирующего металла обеспечивает дополнительный технический результат, который состоит в повышении термической стойкости резистивного покрытия;
- получение резистивного покрытия в условиях воздействия высокочастотного поля обеспечивает дополнительный технический результат, состоящий в повышении адгезионных свойств покрытия.

Предложенный способ получения резистивного покрытия осуществляют следующим образом.

В реакторе по любому известному способу осуществляют плазмохимический синтез резистивного покрытия из углеродсодержащего материала на подложке с одновременным легированием получаемого резистивного покрытия металлом. В качестве легирующего металла используют хром, вольфрам, титан, в зависимости от свойств, которые необходимо придать резистивному покрытию.

Процесс синтеза резистивного покрытия из углеродсодержащего материала можно осуществлять при воздействии на подложку высокочастотного поля. После получения резистивного покрытия осуществляют его отжиг при температуре 400-500^oС в течение 2 часов.

В случае использования в качестве легирующего металла хрома полученное резистивное покрытие перед отжигом подвергают травлению в 10 мас.% растворе соляной кислоты при 70-80^oС в течение 5 мин. После отжига получено резистивное покрытие для изготовления резисторов.

Пример 1.

Осуществляют получение резистивного покрытия на основе углеродсодержащего материала по любому из известных методов синтеза, например, следующим способом.

В реактор, который содержит анод и катод (корпус реактора), с размещенными в нем подложками и ионной мишени из легирующего металла, в качестве которого используют хром, создают вакуум (3•10^-3 Па), затем вводят аргон и углеродсодержащий материал (вакуум 1•10^-2 Па) и осуществляют получение плазмы из углеродсодержащего материала и последующий синтез резистивного покрытия на диэлектрической подложке. Полученное резистивное покрытие подвергают травлению в 10 мас.% растворе соляной кислоты при 70-80^oС в течение 5 мин. Отмытое от соляной кислоты резистивное покрытие подвергают отжигу при 400^oС, после чего покрытие используют для изготовления резисторов.

Полученное по предложенному способу резистивное покрытие обладает следующими электрическими характеристиками:
- при электрической нагрузке удельной мощностью 1,5 Вт/см² в течение 2 час ΔR не превышает 0,1% (аналогичное покрытие без отжига - ΔR в течение 2 часов превышает 10% );
- ТКС покрытия после отжига, но без травления - (7-8)•10^-5 1/К (покрытие без отжига - (1-5)•10^-4 1/К), с предварительным травлением резистивного покрытия - 4•10^-6-2•10^-5 1/К;
- адгезия резистивного покрытия к подложке 80-100 кг/см² (без отжига 20-40 кг/см²).

Пример 2.

Осуществляют получение резистивного покрытия из углеродсодержащего материала аналогично примеру 1, за исключением режима отжига - его проводят при температуре 500^oС.

Полученное резистивное покрытие обладает следующими электрическими свойствами:
- при электрической нагрузке удельной мощностью 1,5 Вт/см² в течение 2 час ΔR не превышает 0,1% (аналогичное покрытие без отжига - ΔR в течение 2 часов превышает 10% );
- ТКС покрытия после отжига, но без травления - (7-8)•10^-5 1/К (покрытие без отжига - (1-5)•10^-4 1/К), с предварительным травлением резистивного покрытия - 4•10^-6-2•10^-5 1/К;
- адгезия резистивного покрытия к подложке 80-100 кг/см² (без отжига 20-40 кг/см²).

Пример 3.

Осуществляют получение резистивного покрытия из углеродсодержащего материала аналогично примеру 1, за исключением режима отжига - его проводят при температуре 380^oС.

Полученное резистивное покрытие обладает следующими электрическими свойствами:
- при электрической нагрузке удельной мощностью 1,5 Вт/см² в течение 2 час ΔR превышает 10,0%;
- ТКС покрытия (1-5)•10^-4 1/К;
- aдгезия резистивного покрытия к подложке 20-40 кг/см².

Пример 4.

Осуществляют получение резистивного покрытия из углеродсодержащего материала аналогично примеру 1, за исключением режима отжига - его проводят при температуре 510^oС.

Полученное резистивное покрытие обладает следующими электрическими свойствами:
- при электрической нагрузке удельной мощностью 1,5 Вт/см² в течение 2 час ΔR превышает 10,0%;
- ТКС покрытия - 10^-3 1/К;
- адгезия резистивного покрытия к подложке меньше 20 кг/см².

Пример 5.

Осуществляют получение резистивного покрытия из углеродсодержащего материала аналогично примеру 1, за исключением используемого легирующего металла - вольфрама.

Полученное резистивное покрытие обладает электрическими свойствами, близкими к свойствам по примеру 1, износостойкость - более 10⁷ (для случая использования хрома - до 10⁵).

Пример 6.

Осуществляют получение резистивного покрытия из углеродсодержащего материала аналогично примеру 1, за исключением используемого легирующего металла - титана.

Полученное резистивное покрытие обладает электрическими свойствами, близкими к свойствам по примеру 1, температурная стойкость до 500^oС (для случая использования хрома - до 350^oС).

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для изготовления резисторов различного функционального назначения, а также может быть использовано и в других областях техники для изготовления разных нагревательных элементов. Предложенный способ получения резистивного покрытия осуществляют следующим образом. В реакторе, по любому известному способу, осуществляют плазмохимический синтез резистивного покрытия из углеродсодержащего материала на подложке с одновременным легированием получаемого резистивного покрытия металлом. В качестве легирующего металла используют хром, вольфрам, титан в зависимости от свойств, которые необходимо придать резистивному покрытию. Процесс синтеза резистивного покрытия из углеродсодержащего материала можно осуществлять при воздействии на подложку высокочастотного поля. После получения резистивного покрытия осуществляют его отжиг при температуре 400÷500^oС в течение 2 ч. В случае использования в качестве легирующего металла хрома полученное резистивное покрытие перед отжигом подвергают травлению в 10 мас.% растворе соляной кислоты при 70-80^oС в течение 5 мин. После отжига получено резистивное покрытие для изготовления резисторов. Заявляемая совокупность существенных признаков обеспечивает получение резистивного покрытия из углеродсодержащего материала, которое обладает стабильным удельным сопротивлением и низкой величиной температурного коэффициента сопротивлением (ТКС), особенно при прохождении тока сверхвысокой (более 10 А/см²) плотности. 5 з.п.ф-лы.

1. Способ получения резистивного материала путем нанесения резистивного покрытия на диэлектрическую подложку в вакууме и последующего отжига в вакууме при 400÷500°С, отличающийся тем, что для получения резистивного покрытия используют углеродсодержащий материал, причем процесс осуществляют с одновременным легированием углеродсодержащего материала металлом.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легирующего металла используют хром.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что полученное резистивное покрытие перед отжигом дополнительно подвергают травлению в растворе соляной кислоты.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легирующего металла используют вольфрам.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легирующего металла используют титан.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение резистивного покрытия на подложку осуществляют в условиях воздействия высокочастотного поля.