Проводящие пластические материалы, используемые для построения резистивных элементов потенциометров

связанного с пространственной ориентацией КЭ излучающей поверхности микроволновой антенны, позволяет оценить деполяризацию электромагнитного излучения вследствие деформации антенны при тепловых и механических воздействиях на нее, а также возникающие при этом поляризационные по-

тери. Матричное представление оказывается удобным для расчета микроволновых антенн конечно-элементным методом в пакете МАТЬАБ.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ), проекты №17-07-00005 А, №17-07-00024 А, №18-07-00110 А, №18-07-00111 А

ЛИТЕРАТУРА

1. Радиотехнические и радиооптические системы/Э.А. Засовин, А.Б. Борзов, Р.П. Быстров, Е.П. Илясов и др. ; под ред. Э.А. Засовина. - М.: Круглый стол, 2001. - 752 с.

2. Семенов, А.А. Теория электромагнитных волн/ А.А. Семенов. - М.: Изд-во МГУ, 1968. - 320 с.

3. Якимов, А.Н. Проблемы моделирования излучения антенн с учетом влияния возмущающих воздействий/ А.Н. Якимов// Труды Международного симпозиума Надежность и качество.- 2013. - Т 1 - С. 8689.

4. Якимов, А.Н. Дискретное представление - основа моделирования антенн сложной конфигурации/ А.Н. Якимов, Э.В. Лапшин, Н.К. Юрков // Известия Самарского научного центра РАН. - 2014. - Т. 16. -№ 4(2). - С. 454-458.

5. Якимов, А.Н. Технология определения пространственной ориентации локальных участков деформированных поверхностей / А.Н. Якимов// Труды Международного симпозиума Надежность и качество.- 2016. - Т 1 - С. 49-52

6. Якимов, А.Н. Анализ трёхмерной излучающей структуры методом физической оптики/ А.Н. Якимов, А.В. Неробеев// Оптический журнал.- 2017. - № 2 (84). -С. 3-9.

7. Корн, Г. Справочник по математике: Для научных работников и инженеров/ Г. Корн, Т. Корн. -М.: Наука, 1974. - 832 с.

УДК 544.01

Доросинский1 А.Ю., Недорезов? В.Г.

1ООО НПП «Сонар», Пенза, Россия

2ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

ПРОВОДЯЩИЕ ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ РЕЗИСТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОТЕНЦИОМЕТРОВ

Обозначены актуальность, перспективы и области применения токопроводящих полимеров. Выполнена классификация полимерных материалов. Рассмотрены особенности технологических процессов при получении проводящих пластмасс. Приведены композиции используемые в качестве полупроводящих материалов. Показаны особенности получения электропроводной пластмассы из порошка полистирола, покрытого электропроводным слоем металла. Ключевые слова:

ТОКОПРОВОДЯЩИЙ ПОЛИМЕР, РЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ, ПЛАСТМАССЫ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

В цепях переменного тока непроволочные потенциометры работают лучше, чем проволочные. В отличие от проволочных они обладают меньшей индуктивностью и емкостью между обмоткой и корпусом. Потенциометры с пластмассовыми и угольными ре-зистивными элементами могут, благодаря более высокому удельному сопротивлению, иметь меньшие размеры при тех же значениях сопротивления.

Наибольшее число поворотов ротора до внезапного отказа обеспечивает пластмассовый элемент, в котором используется большой объем резистив-ного материала и обеспечивается ровная поверхность дорожки.

Пластмассовый резистивный элемент содержит токопроводящий материал с изоляционным пластмассовым наполнителем, который обычно наносят на пластмассовую не подложку. Скрепление резистив-ного элемента с подложкой достигается путем термообработки под давлением [1].

Большое практическое значение, которое приобрели в последнее время токопроводящие полимерные материалы, обусловило постановку ряда серьезных исследований факторов, определяющих электропроводность этих материалов.

В последнее время круг полимерных материалов, используемых для получения электропроводящих систем, непрерывно расширяется. Однако фундаментальных разработок токопроводящих структур материалов, созданных на основе синтетических смол, до сих пор не предпринималось, хотя токо-проводящие полимеры имеют неоспоримо хорошие свойства такие как: низкую стоимость, хорошую формуемость, малый удельный вес, регулируемую проводимость и др.

Наибольшее применение находят токопроводящие полимеры, в которых проводимость достигается введением таких наполнителей как сажа, графит, а так же драгоценные (серебро и др.) металлы. Известны токопроводящие полимеры, в которых проводимость вызывается движением ионов или электронов в самом полимере.

Пластики с наполнителями могут быть: а) полупроводящими — содержат графит или сажу;

б) проводящими — содержат серебро и др. драг.металлы.

Связующими токопроводящих полимеров служат эпоксидные, фенольные, диаллилфталатные, ви-нильные (сшитые), кремнийорганические и урета-новые смолы, а также полистирол и полиэтилен.

Для клеев, припоев, мастик наиболее часто применяются эпоксидные смолы с серебром. Отверждение можно производить при 20°С или лучше при 95°С.

Формующиеся составы на фенольных и диаллил-фталатных смолах могут быть только полупроводящими, но они имеют высокую тепло- и влагостойкость и хорошие механические свойства.

Токопроводящие полимеры на кремнийорганиче-ских смолах можно получить с широкими пределами проводимости, и они могут работать при температуре от -60 до +300°С в качестве прокладок, уплотнений и герметизирующих составов. Токопро-водящие полимеры с хорошей проводимостью имеют весьма высокую морозостойкость (до - 90%).

Токопроводящие полимерные материалы с электронной проводимостью разрабатываются пока только в лабораториях, а не содержащие наполнителя, обладающего ионной проводимостью, излучают в очень небольших количествах.

По областям применения все полимерные материалы можно подразделить на 5 групп:

Электроизоляционные материалы (р = 1018 - 1020 Ом-см);

обладающие р = 1010 - 106 Ом-см;

антистатические электропроводные полимерные материалы, применяемые для снятия электростатического заряда, возникающего при трении поверхностей (р = 106 - 103 Ом-см);

Высокопроводящие полимерные материалы, используемые для эластичных электродов, гальванопластики, нагревательных элементов (р = 103 - 1 Ом-см.);

Сверхпроводящие полимерные материалы, применяемые в радиотехнике и телевидении для волноводов, печатных окон и т.п. (р = 1-10-2 Ом-см).

Для температур больших, чем 30-80°С вместо резины применяют отверждающие смолы.

В [1] было показано влияние структуры вулка-низатов каучуков на их диэлектрические свойства. Было так не установлено, что электропроводность наполненных сажей вулканизатов обусловлена образованием цепочечных структур из частичек сани. Различные типы саж характеризуются различной формой и размером частиц и способностью к образованию структур. Но применение наиболее дешевого наполнителя сажи ограничивается тем, что с ним не удается получить электропроводность полимерного материала с р < 1 Ом-см. Использование металлических порошков затрудняется необходимостью тонкого диспергирования металлов, а так же тем, что медь и железо являются катализаторами процесса старения резин. Но использованием металлических наполнителей можно изготовить электропроводящие полимерные материалы с р от 10-1 до 10-2ом.см. Наиболее стабильны полимерные материалы, наполненные коллоидным серебром.

При исследовании неотвержденных смол оказалось, что их электропроводность зависит от количества введенной сажи. Сначала увеличение содержания сажи не оказывает существенного влияния на электропроводность. При достижении концентрации сани, примерно, 30% наблюдается скачкообразное уменьшение удельного сопротивления. При этой концентрации частички сажи приходят в соприкосновение, образуя цепочечные структуры, которые в достаточно толстом слое могут дать единую пространственную сетку, что, по-видимому, является причиной резкого уменьшения электросопротивления.

Фенолформальдегидные смолы по сравнению с эпоксидной при одинаковом содержании сажи обладают лучшей электропроводностью, очевидно из-за химической природы самих смол. Электронномикро-скопические исследования неотвержденных композиции показали, что в фенолформальдегидной смоле сажи распределяется в смеси в виде частиц, обладающих большей удельной поверхностью. Сажевые частицы не имеют резкой границы раздела из-за наличия большого числа мелких частиц сажи, многие из которых по величине лежат ниже разрешающей способности микроскопа. В эпоксидной смоле частицы стремятся иметь минимальную удельную поверхность. Это указывает на лучшую совместимость фенолформальдегидной смолы с сажей. Конечное значение удельного сопротивления зависит не только от содержания сажи, но и от распределения

ее до отверждения, в процессе которого происходят существенные изменения, главным образом, за счет замыкания ранее подготовленных элементов сажевых структур. При термообработке растет число мелких частиц, значит, увеличивается вероятность соприкосновения частиц сажи и образования цепочечных и пространственных структур. Кроме того, при отверждении испаряется растворитель уменьшается объём вследствие поперечного сшивания, что в свою очередь увеличивает электропроводность.

Сейчас в качестве полупроводящих материалов начинает применяться полупроводящая поливинил-хлоридная композиция. Связующим материалом служат широко известные рецепты шланговых пластиков с различными добавками газовой сами или графита. Изучение электрических и механических свойств этих композиций показало, что благодаря совместности поливинилхлоридных пластиков с газовой сажей и графитом, на их основе получаются гомогенные полупроводящие композиции.

ТКС таких композиций в интервале температур от 0 до 60°С всегда положительны. По абсолютной величине они ниже, чем у полупроводниковых полимеров, но выше чем у проводниковых материалов.

Следует отметить, что при получении электропроводящих пластмасс путем прессования тщательно перемещенных порошков чистого полимера и углеродистого или металлического наполнителя, мелкие частички проводника, распределяясь между более крупными частицами диэлектрика при содержании проводника около 30-50%, создают в массе электропроводный скелет. При этом электропроводная добавка не вся участвует в образовании скелета; часть порошка распределяется в массе изолировано от него, и это вызывает излишний расход проводника.

Существует способ получения электропроводной пластмассы из порошка полистирола, покрытого электропроводным слоем металла. Такой слой на поверхности порошка составляет готовые части электропроводного скелета, образующегося при прессовании массы. Нанесение проводящего слоя на поверхность пластмассы может осуществляться химическим восстановлением металлов, испарением металлов в вакууме, нанесением электропроводящих лаков и красок, электроосаждением металлов и др. методами.

УДК 54.06

Доросинский1 А.Ю., Недорезов? В.Г.

1ООО НПП «Сонар», Пенза, Россия

2ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ РЕЗИСТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Описаны методы нанесения проводящего резистивного материала, такие как плазменное и вакуумноплазменное напыление, прессование, сеточнографический метод и пульверизация.

Обозначены преимущества и недостатки каждого из методов. Ключевые слова:

МЕТАЛЛОКЕРАМИКА, РЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ПРОЦЕСС НАНЕСЕНИЯ МАТЕРИАЛА

Введение

Непроволочные резисторы являются одним из самых массовых видов радиодеталей: их количество в современной радиоаппаратуре достигает более одной трети (40%) от общего количества элементов. Следовательно, надежность работы современных радиоэлектронных устройств в значительной степени зависит от качества резисторов. Одной из важных операций при производстве переменных резисторов является нанесение проводящего рези-стивного материала, которые могут выполняться различными способами и имеют свои преимущества и недостатки [1].

Плазменное и вакуумноплазменное напыление порошковых материалов

Распыление является методом, который находит все большее и большее применение при производстве микроэлектронных цепей. Основной метод, известный и используемый в течение ряда лет, заключается в том, что один материал в виде очень тонкого слоя осаждается на подложку в вакууме. Системы напыления в постоянном токе применялись

и раньше, но они могли использоваться только для напыления или нанесения металлов на подложки.

Сейчас разработаны установки для осаждения диэлектриков и нанесения металлокерамических резисторов.

При этом когда осаждается или распыляется только металл, камера вакуумируется, и затем додается высокое напряжение между анодом и нитью накаливания. Когда в камеру подается газ, например, аргон, возникает газовый разряд. Получаемые при этом положительные ноны с малой энергией будут бомбардировать подложки и способствуют удалению поверхностных загрязнений нагреванием и ионной очисткой.

Когда система достигает стабильности, к основному материалу прикладывается отрицательный потенциал. Этот отрицательный потенциал притягивает положительные ионы плазмы, заставляя их падать на распыляемый материал с достаточной энергией, чтобы распылять его атомы. Выбитые атомы осаждаются на подложку в форме тонкой пленки.