Технология изготовления терморезисторов

Материалы, используемые для производства терморезисторов должны удовлетворять ряду требований: чисто электронной электропроводности, возможности регулирования проводимости и ТКρ в широких пределах, стабильности характеристик в рабочем диапазоне температур и простоте технологического процесса изготовления изделий. Кроме того, эти материалы должны обладать малой чувствительностью к загрязнениям, возможным в процессе изготовления. Обычно для создания терморезисторов используются полупроводниковые материалы с большим ТКρ.

Многочисленные исследования показали, что материалы в системе CuO – Mn₃O₄, прошедшие термическую обработку в окислительной среде или в условиях воздушной атмосферы, имеют проводимость 10^-5-10 Ом^-1 и ТКρ=(0.03-0.045) град^-1. Большой интервал значений проводимости обусловлен тем, что система окислов CuO – Mn₃O₄, представляющая собой сложную композицию из двух химических соединений, образует с исходными компонентами серию твердых растворов типа замещения. Особенностью данной системы является то, что при значительном изменении состава материала и его проводимости величина ТКρ изменяется незначительно. На основе медно-марганцевых РЭ получены терморезисторы типа ММТ-1, ММТ-4 и др.

Технологические принципы получения терморезисторов различных типов идентичны. Рассмотрим последовательность технологических операций при производстве медно-марганцевых терморезисторов. Исходные порошковые материалы для изготовления медно-марганцевых терморезисторов получают или совместным осаждением гидратных соединений меди и марганца или механическим смешиванием окислов марганца и меди.

Для совместного осаждения гидратных соединений меди и марганца из концентрированных водных растворов азотнокислых солей этих металлов, применяют раствор едкой щелочи (NaOH или KOH). После получения в растворе осадка, выполняют многократную его промывку, а затем осуществляют фильтрацию. Далее проводят термообработку (при 350 – 360К) материала осадка и его помол на шаровых мельницах (или специальном оборудовании) до заданной дисперсности. У полученных порошков контролируют химический состав (определяют содержание меди и марганца) и правильность составленной рецептуры. После контроля порошок просеивают через сито с заданным размером ячеек. В просеянную смесь добавляют связующий компонент до получения тестообразной массы.

Для изготовления термочувствительных элементов медно-марганцевых и кобальтомарганцевых терморезисторов методом протяжки через мундштучный пресс, в качестве связующего компонента применяют растительный белковый клей РБ или пластификаторы, состоящие из метилцеллюлозы и поливинилового спирта, обладающие более высокими пластическими свойствами по сравнению с клеем РБ.

Технология изготовления РЭ путем горячего литья под давлением позволяет уменьшить допустимые отклонения сопротивления от номинального значения и облегчает получение изделий одинаковых геометрических размеров.

Следующей технологической операцией является обжиг изготавливаемого объекта при 1370 – 1400К, после чего создают омические контакты. Для этого на торцевых поверхностях термочувствительных элементов, выполненных в виде стержней, дисков или шайб, получают серебряные контакты с помощью специальных паст.

С целью защиты от воздействия внешней среды поверхность термочувствительных элементов покрывают соответствующими эмалями и лаками.

Существует много других технологий изготовления терморезисторов с отрицательным ТКС, например, с использованием легированных Ge и Si; SiC; полупроводников типа A^IIIB^V; аморфных полупроводников и т.д. Для терморезисторов с положительным ТКС наиболее перспективными материалами РЭ представляются твердые растворы на основе BaTiO₃.