Пленочные резистивные материалы

Оглавление

введение……………………………………………………………………………2

Плёночные резисторы………………………………………………………….…2

Материалы для тонкопленочных резисторов. Общие сведения.……………....4

Теплоизлучающий, сверхтонкий пленочный резистивный материал………………………………………………………………………...…5

Литература………………………………………………………………………...6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Материал, используемый для резистивных пленок, должен обеспечивать возможность получения широкого диапазона номинальных значений сопротивления, обладать низким температурным коэффициентом сопротивления, высокой коррозионной стойкостью и стабильностью параметров во времени. Наибольшее распространение получили нихромовые резистивные пленки из-за их стабильности и возможности их создания с малым температурным коэффициентом сопротивления. После осаждения пленки нихрома на диэлектрическую подложку производят термообработку путем отжига пленки на воздухе При этом нихромовая пленка покрывается слоем оксида, который значительно улучшает стабильность пленочного резистора. При создании пленочных резисторов на диэлектрической подложке не образуется паразитных элементов, которые получаются в полупроводниковых интегральных микросхемах с диффузионными резисторами. Обычно сопротивление такого плёночного резистора может составлять от 0,05 кОм до 50 кОм, а получить много большее или много меньшее сопротивление затруднительно.

 

 

Пленочные резисторы

Пленочные резисторы являются наиболее распространенными элементами гибридных ИМС. Пленочные резисторы в структурном отношении представляют собой узкую полоску резистивной пленки, снабженную пленочными контактными площадками с низким сопротивлением

рис.1

Рис. 1 Конструкция толстопленочного (вверху) и тонкопленочного (внизу) резисторов прямоугольной формы

Они характеризуются следующими основными параметрами: номинальное значение сопротивления R, допуск на сопротивление ±DR, мощность рассеяния P, температурный коэффициент сопротивления TKR, коэффициент старения kСТ.R, интервал рабочих температур, надежность. Для изготовления пленочных резисторов используются различные материалы: металлы, сплавы, соединения, керметы, удовлетворяющие требованиям металлургической совместимости, адгезии, технологичности и стабильности.

Характерной особенностью пленок является зависимость удельного сопротивления материала пленки от ее толщины, причем такая зависимость для всех материалов связана с условием нанесения пленок. С точки зрения технологичности нанесения пленки, воспроизводимости и стабильности ее свойств, в том числе и r0, каждый материал характеризуется определенной толщиной, для которой удельное сопротивление материала является оптимальным. Поэтому в технологии микроэлектроники для каждого материала отношение - величина постоянная. Условно rS определяют как удельное поверхностное сопротивление квадратной резистивной пленки, независящее от размеров квадрата и оценивают в Ом.

для получения резисторов различного сопротивления можно использовать один и тот же материал, изменяя только отношение L/b. Для увеличения сопротивления необходимо увеличивать L или уменьшать b, но при этом увеличение длины ведет к увеличению площади резистора, а минимальная  ширина  ограничена рядом технологических и эксплуатационных факторов: способом нанесения пленки и формирования необходимой конфигурации, точностью изготовления резистора и мощностью рассеяния. При kФ>10 применяют резисторы сложной формы (См. Рис. 2).

Рис.2.

 

Плёночные резисторы могут быть изготовлены с большим диапазоном значений сопротивлений (до 10Мом) и высокой точностью (<0.1% при подгонке), что достигается их конструкцией и выбором материала резистивной пленки. При проектировании пленочных резисторов повышенной точности применяют специальные конструкции, допускающие ступенчатую и плавную подгонку, причем шаг ступенчатой подгонки может быть как постоянным, так и переменным (См. Рис. 3)

рис.3.

 

Материалы для тонкопленочных резисторов. Общие сведения.

Тонкопленочные резисторы (ТПР) являются наиболее распространенными тонкопленочными элементами гибридных интегральных схем, формированию которых уделяется наибольшее внимание при производстве гибридных схем. Основными параметрами ТПР, определяющими выбор их конструкции и материалов для их изготовления, являются величина сопротивления, номинальная мощность рассеяния, временная и температурная стабильность, слабая зависимость удельного сопротивления от различных факторов технологического процесса формирования.

Взаимосвязь конструктивных и технологических параметров ТПР устанавливается основным уравнением для их расчета:

R=ρ (l/s)=ρ (l/b)h  ,

где R — сопротивление резистора; ρ — удельное сопротивление материала резистивной пленки; l — длина резистора; b — ширина резистора; h — толщина резистивной пленки.

С учетом того, что все резисторы на подложке формируются в едином технологическом цикле, можно допустить, что величины ρ и h имеют незначительный разброс по подложке (на практике этот разброс не превышает (±5—7 %). Это позволяет ввести понятие удельного поверхностного сопротивления ρ резистивной пленки, величина которого определяется только удельным сопротивлением материала пленки и его толщиной и численно равна сопротивлению пленочного резистора в форме квадрата с произвольным размером сторон. Это понятие специфично для микроэлектроники и не применяется в других областях техники. Уравнение для сопротивления резистора при этом может быть записано в виде

R=ρ( l/b)=ρN ,

где N — отношение длины резистора к его ширине или число квадратов резистора.Из выражения для сопротивления тонкопленочного резистора видно, что теоретически можно добиться бесконечно большого сопротивления даже в пленках благородных металлов, уменьшая их толщину. На практике добиться высокого поверхностного сопротивления пленок высокопроводящих материалов (Аu, Сu, Ag) не удается в связи с физическими законами образования пленок. Испаряемые атомы металла, сплава, композиции, попадая на подложку, не сразу конденсируются на ней. В зависимости от условий взаимодействия с поверхностью подложки они либо отражаются от поверхности подложки, либо мигрируют по поверхности. Чем выше температура подложки, тем больший процент атомов повторно испаряется с поверхности подложки. Адсорбированные атомы во время поверхностной диффузии образуют вначале двухатомный зародыш (дуплет)  в  точках  поверхности,   способствующих образованию зародышей.

 

Теплоизлучающий, сверхтонкий пленочный резистивный материал

Фирмой "Импульс" разработан новый, пленочный резистивный материал с удельным сопротивлением 5 ÷ 5 000 000 Ом/см2. Токопроводящая пленка используется для создания инфракрасных обогревателей, греющих панелей, системы подогрева пола и для целей радиозащиты в качестве радиопоглощающего материала. Пленка выполнена в виде рулона требуемой ширины до 62 см. На основе этого резистивного материала налажено производство нагревателей с равномерным тепловым полем и с оптимальной удельной тепловой мощностью для нагреваемой поверхности. Температура нагрева поверхности пленочного нагревателя до ста градусов. С помощью нашего резистивного материала можно создавать нагреватели различной мощности и напряжения.

 

 

Литература

1.Малкин А.Я., Бегишев В.П. «Резистивные материалы»

2.Закладный Е. М., Щёголев Н. В. «Плёночные резисторы»

3.http://www.e-ope.ee.html

4.http://stb63.narod.ru/teplopl.htm

5. http://www.galaxy797.net/htech/elbz/s/2/1/index69.html