Технология и оборудование производства электрической аппаратуры - Резистивные элементы резисторов

Глава двенадцатая РЕЗИСТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕЗИСТОРОВ
12-1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЗИСТОРОВ. МАТЕРИАЛЫ
Резисторы выполняют разнообразные функции и являются регулировочными, пусковыми, тормозными, нагрузочными, добавочными, нагревательными, заземляющими и др. На рис. 12-1 изображены некоторые схемы конструкций элементов резисторов.
По своему назначению резисторы рассчитываются на токи от долей до тысяч ампер, и в связи с этим имеются большие различия в габаритных размерах [3, 12, 12-1, 12-2]. К конструкции и технологии резисторов и их резистивных элементов предъявляются следующие основные требования:
1) элементы должны иметь близкое к расчетному активное сопротивление;
2) элементы должны быть надежны и иметь достаточные нагревостойкость, электрическую и механическую прочность;
3) необходимо экономить материалы, из которых изготовляются элементы.

В связи с многообразием функций и предъявляемых требований к резисторам их резистивные элементы выполняются из различных материалов.
Материалы резисторов. Основной особенностью работы резистора является то, что в нем электрическая энергия преобразуется в тепловую и резистор нагревается. Высокие температуры определяют основные требования,. предъявляемые как к токоведущим, так и к изоляционным материалам резисторов.
1. Токоведущие и изоляционные материалы резисторов должны обладать высокой жаростойкостью, способностью выдерживать высокие температуры без оплавлений, интенсивного окисления, растрескивания, обугливания.
2. Токоведущие материалы должны  иметь высокое удельное сопротивление с целью получения значительного активного сопротивления при сравнительно небольших длинах проводника,
3. Токоведущие материалы должны обладать малым значением температурного коэффициента удельного сопротивления.
Материалы резисторов с высоким удельным сопротивлением, длительно выдерживающие температуру 300°С и более высокую, из которых изготавливается токоведущая часть резистивных элементов, можно подразделить на следующие виды [12-1, 12-2]:
1) проволочные и ленточные сплавы медно-никелевые (константан), марганцово-медные (манганины), никель-хромовые (нихром), железохромоалюмициевые (фехраль), низкоуглеродистая сталь и др.
2) листовые материалы (электротехнические кремнистые стали);
3) чугун;
4) неметаллические материалы (угольные композиции).
12-2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
а) КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
На рис. 12-1,6 — д изображены пленочные резистивные элементы. В зависимости от материала резисторы подразделяются на резисторы с пленочным углеродистым покрытием, покрытием окислами (двуокисью титана, окисями железа, алюминия, хрома, кадмия, кобальта, никеля) и металлизированные тонкослойные резисторы, обладающие значительным удельным сопротивлением, резистивный элемент которого выполнен -из металла или сплава металла.                         
В качестве изоляционных оснований в этом случае и используют различные материалы — керамику, стекло, слоистые пластики и др.
Углеродистые резисторы  —  это резисторы поверхностного типа, проводящий элемент которых представляет собой пленку пиролитического углерода, полученную разложением углеводородов при высокой температуре в вакууме или в среде инертного газа.
Процесс пиролиза осуществляется в специальных печах, обмурованных глазурованной керамической плиткой. Печь плотно закрывается вакуумно-плотными крышками, которые имеют штуцера для подсоединения
системы, обеспечивающей подачу паров углерода при одновременной откачке воздуха. Нагревание печи, как правило, происходит от иихромовой обмотки. Измерение и контроль температуры осуществляются оптическим пирометром и термопарой. Науглероживание может продолжаться от 0,3 до 8 ч.
Металлоокисные тонкослойные и металлизированные тонкослойные резисторы обладают рядом положительных свойств: малым коэффициентом напряжения и коэффициентом нагрузки, повышенной жаростойкостью и стабильностью. Используя различные сплавы и варьируя толщину проводящего элемента, получают резисторы с широким диапазоном номинальных сопротивлений.
Проводящие пленки различных сплавов; металлов, окислов металлов обладают высокой адгезией к изоляционным основаниям. Однако высокая степень адгезии пленки к изоляционному основанию ограничивает возможности точной подгонки сопротивления до номинального значения методом механического снятия проводящего слоя.
Металлоокисные тонкослойные резисторы являются одним из самых перспективных типов резисторов, поскольку жаростойкость проводящих пленок у них более высокая, чем у пленок из металлов и сплавов, а технологический процесс получения проводящих элементов обеспечивает непрерывное поточное производство.
В технологии производства металлизированных тонкослойных резисторов используют различные методы получения тонких проводящих пленок: термическое испарение в вакууме, катодное, реактивное и ионно-плазменное распыление, термическое разложение, электрохимическое и химическое осаждение, вжигание и т. п.
6) ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Технология изготовления пленочных элементов распадается на много операций, которые для различных конструкций резисторов несколько различны. Однако последовательность основных операций технологических процессов изготовления пленочных элементов вполне определенна и заключается в следующем:
I. Подготовка поверхности изоляционных оснований под проводящие покрытия:
1) обработка травлением в растворе плавиковой кислоты или механическая обработка мелкодисперсным абразивом;
2) снятие фасок (осуществляют обычно в галтовочных барабанах);
3) промывка и центрифугирование;
4) оплавление (при высоких температурах для сглаживания поверхности оснований);
5) раскалибровка оснований.
II. Создание резистивных элементов:
1) прокаливание (для уменьшения газовыделения);
2) нанесение проводящих материалов на основания;
3) поворот основания вокруг оси в момент нанесения проводящих материалов;
4) проверка удельного сопротивления;
5) нанесение лакового покрытия на проводящий слой;
6) сушка лаковых покрытий (инфракрасными лучами);
7) нанесение спиральной или другой нарезки;
8) армирование выводов (создание малого переходного сопротивления);
9) электрическая тренировка с целью отбраковки по скрытым дефектам;
10) покрытие поверхности двумя или тремя слоями эмали;
11) сушка эмалевых покрытий (инфракрасными лучами).
III. Конструктивное оформление резисторов и измерение параметров:
1) раскалибровка по классам точности;
2) маркировка;
3) механический контроль всех параметров.