Оценка теплофизических свойств резистивных материалов

Приложение переменного напряжения к распыляемому материалу (или металлу, на котором этот материал крепится) быстро изменяет потенциал заряда между отрицательным и положительным, и ионы падают на поверхность каждый раз, когда заряд становится положительным.

Такая система имеет много преимуществ, по сравнению с оборудованием, использующим двух-электродное напыление или обычное испарение. Она может работать при давлении ниже 10-3 мм рт.ст и гарантирует точный контроль факторов, влияющих на результаты и цену. Скорость осаждения постоянна в период изготовления, толщина однородней в пределах 1» на один кв.дюйм подложки, твердость пленки и адгезия значительно улучшается. С помощью этой установки можно покрывать поверхность отверстий и кривые поверхности.

Для напыления изолирующих порошковых материалов применяются плазменные установки, которые предназначены для напыления порошковых материалов, в том числе наиболее тугоплавких: вольфрама, двуокиси циркония, окиси алюминия, диси-лицида молибдена и др. Тем не менее, часто пленка имеет плохую адгезию к подложке.

Прессование

Для изготовления объёмных металлокерамических образцов используются методы прессования, применяемые обычно в керамике. Резистивные элементы прессуются из непластичной массы с малым содержанием пластификатора или методами горячего прессования без последующего обжига.

В разных источниках приводятся разные давления прессования в зависимости от специфических свойств прессуемых компонентов, так чтобы не было расслоения от перепрессовки и чтобы получить образец с максимальной плотностью. Так для изготовления удовлетворительного объёмного резистора считаются необходимыми давления 48005000 кг/см2.

Сеточнографический метод

Сеточнографический метод является одним из методов, который с успехом применяется для изготовления печатных схем. Способом трафаретной печати наносятся проводники и резистивные покрытия. Метод трафаретной печати характеризуется высокой производительностью и является много-сторнним, т.к. конструкцию схемы можно изменить сменой трафаретных сит.

Толщину отпечатка резистора необходимо регулировать, поскольку величина сопротивления зависит от объема нанесенного резистивного слоя. Колебание толщины слоя так же может привести к изменению текстуры обожженных резисторов, от которого в свою очередь зависит величина сопротивления. При шелкографии наилучшим регулированием толщины отпечатка считается ±10%. Чтобы свести до минимума отклонения по толщине отпечатка, сито следует устанавливать по возможности дальше от подложки в то время как оптимальным расстоянием между ситом и подложкой (при получении отпечатка с помощью сита 10,1 х 10,1 см2) считается 1 см. При приближении сита к подложке отпечатки становятся толще и отклонения по толщине повышаются.

Толщину можно контролировать путем измерения высушенных отпечатков микрометром. Толщина порядка 0,022 9-0,02 87 мм дает наилучшую воспроизводимость, хотя обычно встречается толщина

0,0177 - 0,0333 мм. Для измерения толщины можно также использовать взвешивание, но для этого нужны чувствительные весы с точностью до четвертого знака.

Приспособление, использующееся для печатания толстых глазуревых пленок на керамические подложки должно иметь возможность подстройки, чтобы обеспечить оптимальные рабочие условия, если надо получить хорошую воспроизводимость печатных резисторов.

Важными характеристиками устройства являются:

расстояние от сетки до подложки;

натяжение сетки;

давление ракеля, вертикальность его положения, скорость перемещения и направление.

размер отверстия сита и толщина проволоки.

Качество подложки оказывает не маловажное влияние на толщину пленки, а значит и на свойства резистивного элемента. Недостатки поверхности: впадины, пузыри и т.д. могут влиять на изменения сопротивления. На больших подложках более трудно получить точные распределения сопротивления. Для выполнения работ необходимо применять постоянной толщины полированные основания. Для общего использования, однако, возможно получить сравнительно хорошие подложки после обжига.

Высота сетки над подложкой должна быть установлена на оптимум осаждения влажной пленки. Слишком большое расстояние дает не отвечающее требованиям покрытие и неоднородные пленки и требует чрезмерного давления ракеля, что уменьшает срок службы сита. Очень малое расстояние дает обильные покрытия, которые стремятся расширить печатные линии. Найдено, что зазор 0,9 -1,15 мм является оптимальным для осаждения пленок.

Таким образом, идентификация рабочих параметров сеточнографического устройства и условий нанесения покрытия даст возможность получить более однородные резистивные покрытия.

Пульверизация

Резистивная композиция по может наноситься на основания любым из способов: щеткой, распылением или методом шелковой печати. Нанесение резистив-ного слоя пульверизацией лучше всего производить на плоские поверхности или на цилиндрические основания больших размеров, окунание которых даёт неравномерное покрытие.

Распыление подготовленной суспензии производится с помощью обыкновенного красеораспылителя-пистолета. Напыление осуществляется с помощью сжатого воздуха, который подается в форсунку. Регулирование давления воздуха в форсунке и величины отверстия способствует получению распыляемого потока суспензии нужных размеров и плотности. Плотность потока, кроме того, определяется вязкостью суспензии.

Выводы

Таким образом, процесс напыления довольно сложен и требует большого расхода материалов, что исключает возможность применения составов на основе драгоценных металлов. Методы прессования, шелкографии и пульверизации могут применяться в зависимости от конкретных требований к процессу нанесения проводящего резистивного материала на подложку.

УДК 53.06 Доросинский А.Ю.

ООО НПП «Сонар», Пенза, Россия

ОЦЕНКА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЕЗИСТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Рассмотрены основные параметры характеризующие теплофизические свойства материалов. Описаны аспекты выполнения дифференциально-термического анализа.

Обозначены практические аспекты использования информации о комплексе теплофизических параметров материалов при производстве прецизионных резисторов. Ключевые слова:

МАТЕРИАЛ, РЕЗИСТОР, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ, ОБРАЗЕЦ

К теплофизическим свойствам материалов относятся такие, как теплоемкость, температурный коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила.

В теории динамики кристаллической решетки обычно рассматривают бесконечно большой кристалл, введенный геометрическими тождественными многогранниками - элементарными ячейками [5]. Тепловые комбинации ионов в узлах кристаллической решетки являются основной причиной теплового расширения. С повышением или понижением температуры меняются как линейные размеры и объем макро образцов, так и межплоскостные расстояния кристаллической решетки. На измерениях этих изменений и построены методы определения температурного коэффициента линейного (объемного) расширения (ТКЛР).

Одним из простейших методов определения ТКЛР является метод измерения изменения геометрических размеров массивного образца материала с изменением его температуры. Расширяясь, образец толкает датчик перемещения (дилатометрические методы), при этом ТКЛР рассчитывается из формулы

А/

а1 =-

1 /0 - А?

где а1 - температурный коэффициент линейного расширения;

Д1 - изменение геометрического размера образца;

10 - начальный размер образца;

Дt - изменение температуры образца.

Температурный коэффициент объемного расширения определяется, соответственно

А¥ а„ =-

К V -А? ,

где ДУ - изменение объема образца;

У0 - начальный объем образца.

Связь коэффициентов и XI и XV в первом приближении имеет вид ау ~ 3аг

Для определения ТКЛР образцов, обладающих геометрическими размерами и недостаточной для дилатометрических методов жесткостью применяется метод высокотемпературной рентгенографии, основанный на измерении изменения межплоскостных расстояний кристаллических веществ под воздействием температуры.

Изменение межплоскостных расстояний приводит к сдвигу дифракционных линий. Так метод измерений и определения ТКЛР подобен дилатометрическим методам

пк

Аа

где Да - изменение межплоскостных расстояний; а0 - начальные межплоскостные расстояния. Межплоскостные расстояния рассчитываются по формуле Вульфа - Брегга

где X - длина характеристического излучения;

8 - интерференционный угол.

Измерение термоэлектродвижущей силы проводится обычно по следующей методике. К исследуемому образцу присоединяются (чаще всего методом точечной сварки) медные проводники (термо-э.д. измеряется в паре с медью). Одно соединение (холодный спаи) помещается в термостат с комнатной температурой, другое соединение (горячий спай) помещается в термостат с повышенной или пониженной температурой. Термо-э.д.с рассчитывается по формуле

=Ш-

' Т2 - т ,

где Et - термо - э.д.с.;

ЭДС - показания прибора.

Теплоемкостью тела называется физическая величина, количественно равная отношению количества теплоты 50, сообщаемого тему, к изменению температуры тела

С = ^ аТ ш

Наиболее информативным параметром является изменение теплоемкости вещества, которое характеризует различные фазовые переходы. Измерение уменьшения теплоемкости (содержание тепла) в зависимости от температуры нагрева реализуется в установках дифференциально-термического анализа (ДТА).

В печь помещаются два тигля: один с инертным веществом А1203 другой-с исследуемым. В тигли с исследуемым и инертным веществом помещаются спаи дифференциальной термопары, термо-э.д.с которой пропорциональна разности температур этих веществ. Тигли начинают нагревать с постоянной скоростью. Зависимость разности температур инертного и исследуемого вещества от температуры нагрева называется кривой ДТА. Она дает информацию о температурах фазовых переходов, изменении структуры веществ.

Информация о комплексе теплофизических параметров материалов позволяет производить их сравнительный анализ, выбор материалов для использования в тех или иных конструкциях. При разработке различных конструкций (например, конструкций резисторов) и прогнозировании их свойств и поведения при воздействии внешних факторов необходимо знать теплофизические свойства исходных материалов, используемых в данной конструкции.

Таким образом, при разработке конструкций прецизионных проволочных и металлофольговых резисторов необходимо, в первую очередь, иметь информацию о свойствах исходных резистивных материалов фольги и проволоки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Испытания металлов. Справочник под ред. Х.Блюменоуэра, "Металлургия", М., 1979.

2. Потенциометры / А. Т. Белевцев. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1969. 328 с.

а0 - А'

УДК 629 578

Ермек Г. К., Ергалиев Д. С.

Евразийский Национальный университет им. Л.Н.Гумилева, Астана, Казахстан

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Рассчитаны основные рабочие характеристики двигателя ВЧИД ММ для потребляемой мощности 300 Вт. Произведен расчет основных геометрических параметров ионно-оптической системы ВЧИД. Выбрана конфигурация электродов ИОС Ключевые слова:

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ МАЛОЙ МОЩНОСТИ (ВЧИД ММ), КОНСТРУКТИВНЫЙ ОБЛИК, РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОТРАБОТКА, ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БАЗА

Введение

В последние годы резко возросло количество выводимых на орбиту малых космических аппаратов. Стоимость МКА значительно ниже стоимости тяжелых аппаратов, что позволяет уменьшить потери при неудачном запуске или при досрочном выходе из строя в процессе эксплуатации [1]. Вследствие

относительной простоты МКА существенно сокращаются также сроки их проектирования и изготовления. Анализ современных тенденций развития рынка КА показывает [2], что функционирование ряда систем могут обеспечивать МКА массой от 100 до 500 кг, размещенные на низких (до 1000 км) орбитах.