ПЛЕНОЧНЫЙ РЕЗИСТОР

Полезная модель относится к электронной технике и может быть использована при создании пленочных резисторов в гибридных микросборках.
Известна конструкция пленочного резистора, содержащая диэлектрическую подложку с размещенным на ее поверхности прямоугольным резистивным элементом и контактными площадками, причем резистивный элемент образован наложением одинаковых по размерам резистивных участков, выполненных в двух разных слоях (Бондаренко О.Е., Федотов Л.И. Конструктивно-технологические основы проектирования микросборок. - М.: Радио и связь, 1988. - с.52-53). Такие конструкции резисторов используются в сочетании с однослойными элементами в платах микросборок для расширения диапазона номиналов резисторов, причем характер распределения температуры по поверхности при протекании тока как однослойных, так и многослойных одинаков, что ограничивает допустимую мощность рассеяния.
Известна конструкция пленочного резистора, содержащего диэлектрическую подложку с размещенным на ее поверхности прямоугольным резистивным элементом и контактными площадками, причем резистивный элемент выполнен двухслойным. Такие конструкции используются при создании резисторов с нулевым ТКС (температурный коэффициент сопротивления), т.к. резистивные слои имеют противоположные по знаку значения ТКС, а при их параллельном соединении происходит соответствующая компенсация (Двупленочный резистор с нулевым температурным коэффициентом. Пат. США №4104607, МПК Н 01 С 1 /13, 1979), однако в части допустимой мощности они не превосходят известные конструкции при прочих равных условиях.
Наиболее близкой к заявляемому является пленочный резистор, содержащий диэлектрическую подложку с расположенными на ее поверхности прямоугольным резистивным элементом с каналом повышенной проводимости прямоугольной формы, соединяющим контактные площадки и выполненным в виде двухслойной резистивной структуры. Канал повышенной проводимости образуется, когда низкоомный резистивный участок с перекрытием по ширине защищается участком из высокоомного резистивного материала (Паршиков И.В. и др. Изготовление двухслойных резисторов по тонкопленочной технологии - Передовой производственный опыт. №4, 1989 г. - с.5-6, прототип) Наличие канала повышенной проводимости в центральной части резистивного элемента увеличивает по сравнению с однопленочным резистором градиент температуры по поверхности элемента, снижая тем самым его нагрузочную способность.
Технический результат заявляемой полезной модели - повышение нагрузочной способности резистора за счет уменьшения градиента температуры по его поверхности.
k
k
Технический результат достигается тем, что в пленочном резисторе содержащем диэлектрическую подложку с расположенным на ее поверхности прямоугольным резистивным элементом с каналом повышенной проводимости прямоугольной формы, соединяющим контактные площадки и выполненным в виде двухслойной резистивной структуры, резистор содержит дополнительный канал повышенной проводимости, причем оба канала расположены вдоль боковых кромок резистивного элемента и имеют одинаковую ширину w. определяемую соотношением w≤0,25w, где w - ширина резистивного элемента, а удельное сопротивление слоев, образующих каналы, определяется соотношением:
s2
s1
R≥1,5R,
s1
s2
k
где R - удельное поверхностное сопротивление слоя шириной w; R - удельное поверхностное сопротивление слоя шириной w.
k
На фиг.1 схематично изображен резистор с каналами повышенной проводимости. На фиг.2 показано сечение резистора по А-А. Резистор содержит диэлектрическую подложку 1 с размещенными на его поверхности прямоугольным резистивным элементом 2 шириной w с каналами повышенной проводимости 3 шириной w прямоугольной формы и контактными площадками 4. Каналы повышенной проводимости 3 размещены вдоль боковых кромок 5 резистивного элемента 2.
Пленочный резистор работает следующим образом.
При приложении к резистору постоянного напряжения линии тока направлены параллельно продольной оси резистора, причем рассеиваемая мощность в области каналов повышенной проводимости будет выше, чем в центральной части резистора. С учетом условий теплоотвода это приводит к повышению температуры вдоль его боковых кромок и выравниванию температурного градиента по поверхности резистора без превышения допустимой температуры, что повышает его надежность в процессе эксплуатации.
S1
S2
Температурный профиль тонкопленочного резистора с резистивным элементом прямоугольной формы, представляет собой колоколообразную кривую с максимумом, соответствующем центру резистивного элемента. Допустимая мощность резистора определяется при этом допустимой температурой поверхности резистора. Так как по боковым кромкам резистивного элемента температура меньше, чем в центральной его части, то повышение рассеиваемой мощности, а следовательно, и температуры за счет введения каналов повышенной проводимости при прочих равных условиях не приводит к повышению максимальной температуры резистора. Анализ температурных профилей в зависимости от величин R/R
k
S1
S2
k
k
S1
S2
и w/w, проведенный с использованием результатов работы (Пономарев М.Ф. Конструкции и расчет микросхем и элементов ЭВА. - М.: Радио и связь, 1982. - с.91-93, рис.3. 2. 5.) показал, что технический результат полезной модели - повышение нагрузочной способности резистора - возрастает с увеличением R/R и w/w, причем максимально допустимыми значениями w/w=0,2-0,25 и R/R=0,54-0,66. При выполнении этих условий нагрев резистора вдоль кромок резистивного элемента не превышает температуры в центре резистора. Коэффициент нагрузки резистора, определяемый как отношение допустимых мощностей резистора с каналами повышенной проводимости и без каналов, составляет:
H
k
S1
S2
K=1+2(w/w)·(R/R).
S1
S2
k
При максимальных значениях R/R и w/w коэффициент нагрузки равен 1,33.
н
S1
S2
k
к
к
В таблице! приведены значения коэффициента нагрузки К в зависимости от значений R/R и w/w, в таблице 2 приведены значения отношения Т/Т(0) в зависимости от удельных сопротивлений слоев и ширины каналов повышенной проводимости (Т - максимальная температура резистора на участке канала повышенной проводимости, Т(0) - температура в центре резистора).
Таблица 1
R<sub>S1</sub>/R<sub>S2</sub>
К<sub>н</sub> при различных значениях w<sub>k</sub>/w
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,11
1.011
1,022
1,033
1,044
1,055
0,25
1,025
1,050
1,075
1,100
1,125
0,43
1,043
1,086
1,129
1,172
1,214
0,66
1,067
1,133
1,200
1,267
1,334
Таблица 2
Отношениеw<sub>k</sub>/w
Т<sub>к</sub>/Т(0) при различных значениях R<sub>S1</sub>/R<sub>S2</sub>
0,66
0,538
0,429
0,33
0,25
0,177
0,15
0,93
0,91
0,88
0,85
0,83
0,80
0,20
0,97
0,94
0,91
0,89
0,87
0,83
0,25
1,02
0,99
0,96
0,93
0,905
0,87
S2
S1
Из таблицы 2 видно, что для ширины канала, не превышающей 0,25 ширины резистора, температура в зоне канала повышенной проводимости не превышает температуру в центре резистора при выполнении соотношения R≥1,5R