МОЩНЫЙ ПЛЕНОЧНЫЙ РЕЗИСТОР

Полезная модель относится к области радиоэлектроники, в частности к области производства мощных пленочных резисторов и может быть использована в электронной и радиотехнической отраслях промышленности.
Известен пленочный резистор [1], включающий диэлектрическую подложку и сформированную на ней многослойную пленку резистивных материалов, размещенных на теплоотводящем основании, на резистивном слое расположены контактный и пассивирующий слои, а также защитный и маркировочный слои. Недостатком известного пленочного резистора являются относительно низкие эксплуатационные характеристики. При пропускании электрического тока резистор нагревается, при этом часть тепла отводится на теплоотводящее основание, часть тепла отводится в виде излучения в окружающее пространство.
Известен мощный пленочный резистор, включающий диэлектрическую подложку и сформированную на ней многослойную пленку резистивных материалов с нанесенными контактами, соединенными с ленточными выводами, размещенный на теплоотводящем основании, причем резистор закрыт теплоотводящей керамической крышкой, которая соединена с центральным контактом, размещенным в центре резистивной пленки пайкой посредством валика, выполненного из припоя [2] - прототип, часть тепла передается на керамическую крышку - при этом происходит выравнивание температуры на поверхности резистивной пленки, что способствует повышению мощности. Недостатком такого мощного пленочного резистора является недостаточный отвод тепла от поверхности резистивной пленки на теплоотводящее основание и керамическую крышку, что в ряде случаев ограничивает его применение для создания мощных ВЧ нагрузок и аттенюаторов, набираемых из большого количества одиночных резисторов. Недостаточный отвод тепла обусловлен тем, что отвод тепла происходит лишь из центра резистора в месте расположения валика.
Для создания высокочастотных мощных (1-5 кВт) нагрузок и аттенюаторов необходимо использовать пленочные резисторы с минимальной площадью резистивной пленки с тем, чтобы обеспечить минимальные паразитные емкости, особенно во входной цепи нагрузки. При этом необходимо обеспечить эффективный отвод тепла от поверхности резистора.
Задачей предлагаемого технического решения является увеличение мощности резистора, снижение градиента температур по поверхности резистора и снижение трудоемкости изготовления резистора.
Поставленная задача достигается конструктивным исполнением резистора.
Мощный пленочный резистор, включающий диэлектрическую подложку и сформированную на ней многослойную пленку резистивных материалов с нанесенными контактами, соединенными с ленточными выводами, размещенный на теплоотводящем основании и включающий теплоотводящую керамическую крышку, закрывающую резистор, отличающийся тем, что площадь теплопроводной диэлектрической подложки выполнена на 10-50% больше площади, занимаемой резистивной пленкой. Дополнительная площадь подложки резистора, свободная от резистивной пленки необходима для механического прижатия подложки к теплоотводящему основанию, а также для увеличения мощности рассеивания тепловой энергии, выделяющейся с поверхности резистивной пленки и направленной на свободную (не занятую резистивной пленкой) поверхность подложки и через нее на теплоотводящее основание. Увеличение свободной площади подложки более 50% нецелесообразно, так как существенного увеличения мощности не происходит. Минимальное увеличение площади на 10% обусловлено необходимостью крепления подложки к теплопроводящему основанию механическими прижимами. Для увеличения мощности рассеивания пленочным резистором поверх резистивной пленки размещается теплопроводная диэлектрическая крышка с размерами, полностью закрывающими поверхность резистивной пленки до контактных площадок и свободную поверхность диэлектрической подложки - дои краев подложки. Теплопроводная диэлектрическая крышка прижимается по краям к подложке при помощи механических прижимов. Для увеличения теплового контакта между крышкой и подложкой находится слой термопасты, Толщина теплопроводной диэлектрической крышки выбирается в пределах 0,5 мм - 2,0 мм. При толщине крышки менее 0.5 мм резко снижается отвод тепла, кроме того, такая крышка является механически непрочной. При толщине крышки выше 2 мм увеличение мощности рассеивания резистивной пленкой незначительное. Крышка представляет собой плоскую пластину из теплопроводного керамического материала.
На фигуре изображена модель разработанного мощного пленочного резистора:
а) без теплопроводной диэлектрической крышки;
б) с теплопроводной диэлектрической крышкой и механическими боковыми прижимами.
Резистор содержит теплопроводную диэлектрическую подложку 1 и сформированную на ней резистивную пленку 2 с нанесенными контактами 3 и 4, соединенными с ленточными выводами 5, размещенную на теплоотводящем основании 6, закрытым теплоотводящей керамической крышкой 7 с нанесенной на внутреннюю поверхность термопастой и прижатой к теплоотводящему основанию механическими боковыми прижимами 8. В качестве материала подложки и теплопроводной керамической крышки используется нитрид алюминия, оксид бериллия, оксид алюминия.
Предлагаемый мощный пленочный резистор работает следующим образом.
Мощный сигнал проходит с входа 3 на вход 4 посредством ленточных выводов 5 через пленку резистора 2. При этом происходит нагрев резистивной пленки 2 с последующей передачей тепла по поверхности подложки резистора на теплоотводящее основание 6 и на теплоотводящую керамическую крышку 7. Где также распространяется по поверхности крышки и далее распространяется вниз через подложку 1 на теплоотводящее основание 6. При этом происходит снижение градиента температур по поверхности резистора, что способствует увеличению его мощности. По сравнению с прототипом количество технологических операций по изготовлению мощного резистора меньше, так как не требуется изготавливать валик из припоя посредине резистора, т.е. трудоемкость изготовления будет меньше.
Источники информации:
1. Патент №2584032РФ, «Пленочный резистор» Колосов А.Б., Малышев И.Н., Симаков С.В.; заявитель и патентообладатель ОАО «НПО «ЭРКОН», -№2015102310/07; заявл.26.01.2015 г.; опубл. 20.05.2016 г. бюл. №14.
2. Патент №101261 РФ, «Мощный пленочный резистор» Корж И.А.; заявитель и патентообладатель ФГУП «ОНИИП» - №2010128427/07; заявл. 08.07.2010 г. опубл. 10.01.2011 г., бюл. №1.