8.4. Изготовление композиционных резисторов
Композиционные резисторы изготавливают на основе смеси проводящего компонента, например графита или сажи, с органическими и неорганическими связующими, например фенольными и эфирными смолами (эпоксидной, глифталевой, кремнийорганической), наполнителем, пластификатором и отвердителем. Такие системы называют гетерогенными.
В большинстве случаев и качестве проводящих компонентов композиций используют порошкообразные проводники сажу и графит. Сажа — продукт неполного сгорания или термического разложения углеродистых веществ. Графит — аллотропная форма углерода. Широкое применение этих материалов в качестве проводящих элементов объясняется высокой степенью дисперсности (например, размер частиц так называемой канальной сажи — около 100 А), большим удельным сопротивлением, химической стойкостью и сравнительно высокой термостойкостью. Заметное окисление наступает при температурах более 160° С, при этом окись И двуокись углерода улетучиваются.
Для получения низкоомных композиций сажу (графит) и связующий материал смешивают в определенной пропорции, добавляют растворитель и смесь измельчают в шаровых мельницах или в специальном помольном оборудовании. В процессе помола образуется гомогенная суспензия. Для приготовления высокоомной композиции предварительно измельчают наполнитель, смешанный с растворителем, затем добавляют проводящие компоненты (сажу, графит), связку и продолжают помол. Приготовление высокоомных композиций затруднено в связи с тем, что при уменьшения содержания проводящего компонента электрические характеристики композиции, как правило, ухудшаются. Важную роль в технологии производства высокоомных композиций играет выбор связующих материалов (смол). Высокоомные резисторы, изготовленные с применением фенольных смол, имеют низкую термо- и влагостойкость. Стабильность и термостойкость резисторов можно повышать, смешивая фенольную смолу с проводящим компонентом и вводя в качестве дополнительного связующего компонента эфирную смолу.
Приготовленная суспензия должна обладать вязкостью 10—30 сек (по вискозиметру ВЗ-4). Вязкости изменяют, добавляя в суспензию растворитель или испаряя его. После приготовления и контроля суспензию наносят на изоляционное основание. Применение тех или иных способов нанесения композиции зависит от конструкции резистора. Наиболее распространен метод погружения. Основания, закрепленные в держателе, погружают в ванну с суспензией и затем извлекают из нее с постоянной скоростью. Толщина пленки зависит от вязкости суспензии и скорости извлечения заготовки из ванны.
На длинные и тонкие заготовки в массовом производстве пленку наносят методом протягивания через капиллярную трубку, в которую иод давлением непрерывно поступает суспензия (рис. 8.7). После нанесения пленки заготовки разрезают на трубки необходимых размеров. На цилиндрические основания больших размеров, плоские поверхности при изготовлении переменных резисторов суспензию наносят, распыляя ее специальным пульверизатором. При этом цилиндрические основания приводят в быстрое вращение, а пульверизатору сообщают возвратно-поступательное движение вдоль их оси.
Рис. 8.7. Нанесение суспензии на заготовку методом протяжки через капилляр
Переменные резисторы с нелинейным изменением величины сопротивления в функции угла попорота движка изготовляют поливом с помощью контейнеров, разделенных перегородками на отсеки, куда заливают суспензию с различным удельным сопротивлением. Перегородки располагают так, чтобы между их нижними кромками и дном контейнера оставался зазор; благодаря смешиванию суспензий в -зазорах обеспечивается плавное изменение сопротивления на границах участков про водящего элемента. При движении пластины изоляционного материала мимо пазов, сделанных в дне контейнера, образуется проводящий слой.
Нанесенную пленку подвергают термической обработке, во время которой происходит полимеризация связующего вещества и отверждение резистивного слоя. При этом для получения заданных свойств проводящих элементов необходимо строго выдерживать температуру полимеризации, а также требуемые скорости повышения и понижения температуры.
Для производства некоторых типов композиционных резисторов созданы автоматические линии, производительность которых составляет 3—4 млн. изделий в год.
Современная технология производства сложных гетерогенных систем позволяет получать резисторы с величиной сопротивления от долей ома до нескольких тераом.