Технологія виробництва резистора

Міністерство освіти і молоді РМ

Бельцький Політехнічний Коледж

Кафедра радіоелектроніки та електромеханіки

Тема: Технологія виробництва резистора

Резистор (англ. Resistor, отлат.resisto - пручаюся), - пасивний елемент електричного кола, в ідеалі характеризується тільки опором електричному струму, тобто для ідеального резистора в будь-який момент часу повинен виполнятьсязакон Ома: миттєве значеніенапряженіяна резистори пропорціональнотокупроходящему через нього

. На практиці ж резистори в тій чи іншій мірі мають також паразітнойёмкостью, паразитного індуктівностьюі нелінейностьювольт-амперної характеристики.

Три резистора різних номіналів для поверхневого монтажу (SMD) припаяні на друковану плату

Резистори є елементами електронної апаратури і можуть застосовуватися як дискретні компоненти або як складові частини інтегральних мікросхем. Дискретні резистори класифікуються за призначенням, виду ВАХ, характером зміни опору, технології виготовлення

- резистори загального призначення

- резистори спеціального призначення

- високоомні (опору від десятка МОм до одиниць ТОм, робочі напруги 100..400 В)

- високовольтні (робоча напруга - десятки кВ)

- високочастотні (мають малі власні індуктивності і ємності, робочі частоти до сотень МГц)

- прецизійні і сверхпрецізіонние (підвищена точність, допуск 0,001 - 1%)

По виду вольт-амперної характеристики:

варистори - опір залежить від прикладеної напруги

терморезистори - опір залежить від температури

фоторезистори - опір залежить від освітленості

тензорезистори - опір залежить від деформації резистора

Магніторезістори - опір залежить від величини магнітного поля

За характером зміни опору:

- змінні регулювальні резистори

- змінні підлаштування резистори

За технологією виготовлення:

Дротяні резистори. Являють собою шматок дроту з високим питомим опором намотаний на який-небудь каркас. Можуть мати значну паразитне індуктивність. Високоомні малогабаритні дротяні резистори іноді виготовляють з мікродроту.

Плівкові металеві резистори. Являють собою тонку плівку металу з високим питомим опором, напиляним на керамічний сердечник, на кінці сердечника надіті металеві ковпачки з дротяними висновками. Іноді, для підвищення опору, в плівці прорізається гвинтова канавка. Це найбільш поширений тип резисторів.

Металлофольговие резистори. Як резистивного матеріалу використовується тонка металева стрічка.

Вугільні резистори. Бувають плівковими і об'ємними. Використовують високий питомий опір графіту.

Інтегральний резистор. Використовується опір слаболегірованних напівпровідника. Ці резистори можуть мати більшу нелінійність вольт-амперної характеристики. В основному використовуються в складі інтегральних мікросхем, де застосувати інші типи резисторів неможливо або технологічно.

Резистори, що випускаються промисловістю

Випускаються промисловістю резистори одного і того ж номіналу мають розкид опорів. Значення можливого розкиду визначається точністю резистора. Випускають резистори з точністю 20%, 10%, 5%, і т. Д. Аж до 0,01%. Номінали резисторів не довільні: їх значення вибираються зі спеціальних номінальних рядів, найбільш часто з номінальних рядів E6 (20%), E12 (10%) або E24 (для резисторів з точністю до 5%), для більш точних резисторів використовуються більш точні ряди ( наприклад E48).

Резистори, що випускаються промисловістю характеризуються також певним значенням максимальної потужності, що розсіюється (випускаються резистори потужністю 0,125Вт 0,25Вт 0,5 Вт 1Вт 2Вт 5Вт) (Згідно ГОСТ 24013-80 і ГОСТ 10318-80 радянської радіотехнічної промисловістю випускалися резистори наступних номіналів потужностей, в Ватах, пн. 0.01, 0.025, 0.05, 0.062, 0.125, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 500)

Резистори - це елементи електричної схеми, що володіють активним електричним опором. Вони складають від 16 до 50% загального числа елементів схеми радіоелектронної апаратури. Залежно від матеріалу елемента, який проводить електричний струм, розрізняють недротяні і дротяні резистори.

Недротяні резистори - одні з наймасовіших видів резисторів (40% від загального числа резисторів). Тому надійність роботи радіоелектронної апаратури в значній мірі залежить від їх якості. Недротяні резистори поділяють на такі групи: вуглецеві, металлоплёночние і металлоокісние, композиційні і напівпровідникові.

Вуглецевими називають резистори, провідний шар яких утворений графітоподібний плівкою, обложеної на ізоляційне підставу, переважно фарфор. При виготовленні вуглецевих резисторів застосовують потоковий метод науглероживания підстав в спеціальних камерах при високій температурі. Масовий випуск вуглецевих резисторів ведеться на автоматизованих лініях.

Металоплівкові резісторипредставляют собою ізоляційні підстави - циліндричні трубки з кераміки, скла, шаруватих пластиків, ситаллов, на які нанесені плівки спеціальних сплавів або металів різної товщини.

Металеву плівку наносять на підставу резистора осадженням металу при високій температурі в спеціальній камері, хімічним відновленням з розчинів солей, травленням, оксидуванням і ін.

Основні матеріали для виготовлення плівкових резисторів - титан і тантал. Найважливіше їхня перевага в тому, що в процесі виробництва можна управляти їх електричними властивостями: отримати титанову плівку, що володіє одним з властивостей металу, напівпровідника або діелектрика. Для підвищення стабільності характеристик резистора плівку напилюють на нагріте до певної температури підставу. Опір металевих плівок обернено пропорційно їх товщині. Для отримання необхідної величини питомого опору в процесі напилення ведеться постійний контроль товщини наноситься плівки.

Плівку двоокису олова осаджують на керамічні або скляні підстави шляхом термічного розкладання парів хлористого олова або пульверизатором наносять на нагріте підставу водний розчин чотирихлористого олова. Останнім часом виробництво металлоокісние резисторів ведеться на автоматичних установках. Композиційні резистори виготовляють на основі суміші провідного матеріалу (наприклад, графіту і сажі) з органічними і неорганічними сполучними, наповнювачем і затверджувачем. Композиційні суміші наносять на підставу резистора. Найбільш поширений метод занурення підстави резистора в ванну з сумішшю і вилучення його з ванни з певною швидкістю. Нанесену таким чином плівку піддають термічній обробці.

Дротяні резистори (постійного і змінного опорів) відрізняються високою стабільністю електричних параметрів, підвищеною точністю, але резистори цього типу мають значні індуктивність і ємність (так як вони мають вигляд котушки), великі габарити і порівняно дороги. Основний елемент дротяних резисторів - тонка дріт (діаметром в декілька сотих часток міліметра) з сплавів, що володіють високим питомим опором, достатньою механічною міцністю, пластичністю і термостійкістю. Всі елементи конструкцій дротяних резисторів виконують з термостійких матеріалів (так як при проходженні електричного струму резистор нагрівається), а провідний елемент (дріт) захищають від кліматичних і механічних впливів стеклоемалевим і іншими електроізоляційними покриттями. Основною операцією при виготовленні дротяних резисторів є процес намотування дроту на керамічний або пластмасовий каркас. Напівпровідникові резистори виготовляють (найбільш широко) з кремнію, який забезпечує високу робочу температуру вироби. Вихідними заготовками служать кремнієві пластини різних розмірів. Після промивання і травлення на кінцях пластин створюють нікелеві контактні площадки. Для цього хімічним шляхом вжігают нікель в шар кремнію при температурі 780-800 ° С. Потім ще раз покривають нікелем контактні площадки і припаюють висновки.

На рис. представлено пристрій плівкового резистора. На діелектричне циліндричне підстава 1 нанесена резистивная плівка 2. На торці циліндра надіті контактні ковпачки 3 з провідного матеріалу з припаяними до них висновками 4. Для захисту резистивной плівки від впливу зовнішніх факторів резистор покривають захисною плівкою 5.

Конструкції змінних резисторів набагато складніше, ніж постійних. На наступному малюнку представлена ​​конструкція змінного недротяних резистора круглої форми.

Він складається з рухомої і нерухомої частин. Нерухома частина являє собою пластмасовий корпус 2, в якому змонтований струмопровідний елемент 3, який має підковоподібна форму. За допомогою заклепок 6 він кріпиться до круглого корпусу. Ці заклепки з'єднані з зовнішніми висновками 4. Рухлива частина являє собою обертову вісь, з торцем якої 7 за допомогою карбування з'єднана ізоляційна планка 8, на якій змонтований рухливий контакт 1 (струмознімач), з'єднаний із зовнішнім виводом. Кут повороту осі становить 270 ° і обмежується стопором 5.

Постійні дротяні резистори виготовляють з манганінового, нихромовой або константановой дроту, яку намотують на трубку з кераміки або пресспорошка. Зверху в якості захисного покриття застосовують силікатна емаль, яка фіксує витки і ізолює їх один від одного, а також захищає резистор від окислення і механічних пошкоджень.

Розрізняють резистори з одношарової і багатошарової намотки. Постійні дротяні резистори мають номінали 3 Ом - 51 кОм і номінальну потужність до 150 Вт. Промисловість випускає наступні типи дротяних резисторів: з одношарової намотуванням - ПЕ (дротові емальовані); ПЕВ (дротові емальовані вологостійкі); ПЕВТ (дротові емальовані і волого-і термостійкі); ПЕВР (дротові емальовані вологостійкі регульовані), що мають латунний рухливий з затискним гвинтом хомутик, який можна переміщати уздовж корпусу резистора по витків дроту, вільної від ізоляції; регульовані з багатошарової намотуванням - ПТ (дротяні точні); ПТН, ПТМ, ПТК (дротяні точні, відповідно з ніхромового, магнаніновой і константановой дроту); малогабаритні ПТМН, ПТММ, ПТМК (дротяні точні малогабаритні, відповідно з ніхрому, манганина і константана). Резистори з одношарової намотуванням мають допустимі відхилення від номіналу ± 5; ± 10%, а резистори з багатошарової намотуванням - ± 0,25; ± 0,5; ± 1%.

Для виготовлення мікропроволочних резисторів застосовують манганіновим мікродроту діаметром 3-10 мкм. Допустиме відхилення від номіналу становить від ± 0,05 до ± 5% .Основні матеріали є металевими сплавами: манганин - мідно-марганцевий сплав, застосовується при виготовленні вимірювальних приладів та зразкових опорів; константан - мідно-нікелевий сплав для намотування дротяних резисторів і реостатів; ніхром - сплав нікелю, хрому та заліза; фехраль - сплав заліза, хрому, алюмінію застосовують для пристрою електронагрівальних пріборов.Для виготовлення дротяних резисторів застосовують сплави, що володіють підвищеним питомим опором і малим значенням температурного коефіцієнта питомого опору.

На рис показана конструкція об'ємного резистора, що представляє собою стрижень 1 з струмопровідної композиції круглого або прямокутного перерізу з запресованими дротяними висновками 2. Зовні стрижень захищений стеклоемалевим або склокерамічною оболонкою 3. Опір такого резистора визначається співвідношенням

Постійний дротяний резистор являє собою ізоляційний каркас, на який намотана дріт з високим питомим електричним опором. Зовні резистор покривають термостійкої емаллю, спресовують пластмасою або герметизують металевим корпусом, що закривається з торців керамічними шайбами.

Для гібридних ІМС випускаються мікромодульному резистори, що представляють собою стрижень з скловолокна з нанесеним на поверхню тонким шаром струмопровідної композиції. Такі резистори приклеюються до контактних площадок підкладок струмопровідних клеєм-контактором.