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厚膜电阻的介绍

发布时间:2013-01-21

厚膜电阻的介绍
厚膜电阻主要是指采用厚膜工艺印刷而成的电阻。这种电阻有长方形,带型,曲线形或者是其他的形状。常用在精密电阻,功率电阻的制造中。
常用的厚膜电阻采用金属钌系电阻浆料印刷烧结而成。电阻浆料包含氧化钌,有机溶剂和玻璃珠,烧结后的电阻由两方面组成:氧化钌本身的电阻和势垒电阻。
厚膜混合集成电路工艺常用在功率电路、环境苛刻等使用中。
 
厚膜电热电阻元件是采用厚膜丝网印刷工艺,在不锈钢或者陶瓷的基板上印刷绝缘介质、加热电阻、导体、玻璃保护釉等材料,通过高温烧结而成的新型元器件,具有体积小、重量轻、热效率高、加热速度快、使用寿命长、节能环保、机械强度高、抗振动、安全可靠等优点,应用在小家电和各类工业类加热设备中,广泛应用在注塑工艺加热;飞机、车、船用密封胶条硫化生产线;汽车电子加热部件等;工业用热交换机;耐高温450摄氏度,可用于冶金、化工、药品食品加工、种植养殖保温等领域。
 
厚膜电阻

薄膜电阻和厚膜电阻的最大区别
是:
一、膜厚的区别,厚膜电路的膜厚一般大于10μm,薄膜的膜厚小于10μm,大多处于小于1μm;
二、制造工艺的区别,厚膜电路一般采用丝网印刷工艺,业德薄膜电阻采用的是真空蒸发、磁控溅射等工艺方法。厚膜电阻和业德薄膜电阻在材料和工艺上的区别直接导致了两种电阻在性能上的差异。厚膜电阻一般精度较差,10%,5%,1%是常见精度,而薄膜电阻则可以做到0.01%万分之一精度,0.1%千分之一精度等。同时厚膜电阻的温度系数上很难控制,一般较大,同样的,薄膜电阻则可以做到非常低的温度系数,如5PPM/℃,10 PPM/℃这样电阻阻值随温度变化非常小,阻值稳定可靠。所以薄膜电阻常用于各类仪器仪表,医疗器械,电源,电力设备,电子数码产品等。
 
以下是其他相关电阻器
1.碳膜电阻器将结晶碳沉积在陶瓷棒骨架上制成。碳膜电阻器成本低。性能稳定。阻值范围宽。温度系数和电压系数低,是目前应用最广泛的电阻器。
2.金属膜电阻器,用真空蒸发的方法将合金材料蒸镀于陶瓷棒骨架表面。金属膜电阻比碳膜电阻的精度高,稳定性好,噪声,温度系数校在仪器仪表及通讯设备中大量采用。
3.金属氧化膜电阻器,在绝缘棒上沉积一层金属氧化物。由于其本身即是氧化物,所以高温下稳定,耐热冲击,负载能力强。
 
厚膜电阻导电机理的探讨
1.引言厚膜电阻是由电阻浆料经印刷和烧结等工序制成的元件,烧成后的电阻器主要由导电相和粘结相组成。粘结相通常为玻璃,它将导电相的颗粒粘结在基板上,使厚膜电阻具有所需的机械性能和电性能;尽管厚膜电阻的组成材料不太多,但其结构和导电机理到目前为止还未完全清楚,因此有必要对其结构和导电机理进行分析和探讨。

2.厚膜电阻的导电机理探析通过对厚膜电阻微观结构的分析,我们把厚膜电阻的导电结构看成由许多导电链的串并联构成;由于厚膜电阻器的导电材料不同,结构和导电机理也有所不同,因此,本文以厚膜电阻中常用的钯—银电阻(Pd-Ag玻璃系)材料为研究对象,来分析其导电机理:
 
厚膜电阻

(1)钯-银合金导电机理:通过在Pd-Ag电阻材料中加入金属Ag来改变Pd-Ag合金的结构,从而改变其导电性能。厚膜电阻中的Pd-Ag玻璃釉电阻在烧结过程中,Pd和Ag发生合金化反应,生成Pd-Ag固熔体,其性能与Pd-Ag块状合金类似,但由于仅是部分合金化,所以Pd-Ag合金的电阻值高,电阻温度系数小;如果在电阻材料中加入Ag,使其与Pd合金化,则钯银合金的生成将使氧化钯颗粒状接触变成部分固熔体的结合,促使了导电网络的形成。这种用附加金属来强化和稳定粒子之间的结合的结果,将使电导增加、噪音降低、温度系数得到改善。难熔化合物的玻璃釉电阻多数是化合物与相应的金属粉末混合来制取的,例如,碳化钨中加入金属钨。

(2)氧化钯的半导体导电机理经过焙烧后的钯银电阻膜中的主要导电成分是氧化钯和钯银合金,测量表明,Pd-Ag玻璃釉电阻本身是一种P型半导体;对PdO的分析也表明氧化钯也是P型半导体,因此,可以认为Pd-Ag玻璃釉电阻的导电过程主要受PdO的控制;在氧化钯以及类似的金属氧化物半导体中,空穴的形成主要是由于金属离子的空位或氧的过量所造成的,每一个Pd2+空位可设想为形成两个Pd3+的中心以保持电中性,Pd3+迁移到Pd 2+位置伴随着空穴的运动,这样,如果掺杂,便可对电阻率产生很大的影响。当引入一价离子Li+时,可以增加Pd3+中心的浓度,从而提高空穴载流子浓度,也就提高了电导率;当引入三价或更高价离子,则减少Pd3+中心的浓度,即减少空穴的浓度而使电阻率降低,在PdO中掺杂的影响是明显的。对Pd-Ag玻璃釉电阻也引入Li+和Sb3+进行试检,结果电阻R变化达几个数量级。

 (3)金属或合金颗粒的接触电阻导电机理厚膜电阻的电阻体内导电粒子接触电阻的变化对其导电性能有很大影响;接触电阻增大,导电性下降;接触电阻减小,导电性增加。厚膜电阻的电阻体内导电粒子的受力状况对接触电阻有一定的影响,进而对厚膜电阻的阻值、稳定性都产生一定影响。厚膜电阻的导电相、玻璃釉、基片三者的热膨胀系数应尽可能匹配,否则,在膜层中会造成极大的应力,这种应力的存在将严重影响到厚膜电阻的阻值大小及温度系数大小,这是因为室温下膜层受压,当温度升高时,压力减小,粒子间接触松弛,因而阻值升高且产生较大的温度系数。电阻体内颗粒状导电物质接触,将使接触电阻升高,因而使厚膜电阻的导电性、温度系数和噪音特性变差。我们假想让颗粒之间发生扩散或生成固溶体,使之变成所谓颗粒状接触或近乎均一相的导电链结构,方法是在厚膜电阻材料中添加某种金属进行合金化,熔融重结晶,在烧结过程中通过反应生成第三种中间相组成导电链等。例如,  在厚膜电阻体中Pd-Ag合金包围了PdO颗粒,就象用“焊剂”将颗粒“焊合”似的,改善了颗粒的接触状况,从而提高了厚膜电阻的性能,使厚膜电阻的电阻温度系数得到大大改善,降低了噪音。

(4)隧道效应导电机理隧道效应导电机理的微观结构模型认为,导电颗粒(PdO等)及其凝聚体在玻璃中形许多互连的导电链而构成复杂的三维导电网络,而导电链又是由许多互相接触的或被玻璃层隔开的导电颗粒组成,这些颗粒之间的隧道效应导电机理在很大程度上决定了厚膜电阻器的阻值和导电性能。在一般情况下,整个厚膜电阻器的特性主要取决于单结电阻的特性。
3. 结束语本文通过对厚膜电阻的几种导电机理的分析,使我们对厚膜电阻导电机理有了进一步认识,实际上,厚膜电阻的微观结构和导电过程是很复杂的,它受到多种因素和制造技术(特别是烧成条件)的影响,因此,本文讨论的几种机理只是从不同角度出发进行定性的分析,尽管这几种机理对于实际生产和试验中出现的一些现象不能完全进行解释,但为我们理解厚膜电阻的导电过程提供了很大的帮助。
 
 
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