Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Композиционные материалы на основе полимерной матрицы: классификация, состав, получение, свойства и применение.




     Проводящие композиционные материалы представляют собой механические смеси мелкодисперсных порошков металлов и их соединений с органической или неорганической связкой. Технология изготовления композиционных резисторов заключается в смешивании проводящего материала, связующего, наполнителя и пластификатора.

Они сочетают в себе ряд ценных свойств: большое удельное электрическое сопротивление, слабо зависящее от температуры; возможность управления электрическими свойствами с изменением состава. При использовании сложных гетерогенных систем получают композиционные резисторы с сопротивлением от долей до некоторых тысяч Ом. В качестве проводящей фазы используют порошки следующих металлов: серебра, палладия, золота, родия; полупроводниковыми материалами служат двуокись олова SnO2, окись кадмия, карбиды кремния SiC и вольфрама WC, силициды металлов, графит или сажа. Роль органических связующих выполняют фенольные или эфирные смолы; а именно эпоксидная, глифталевая и кремнийорганическая. Такие композиции, сравнительно легко меняют свои свойства под действием влаги и повышенной температуры. Предельные рабочие температуры их не превышают 150 °С. В металлокерамических и металлополимерных композициях, содержащих неорганические связующие вещества (полимеры, порошкообразное стекло, неорганические эмали), после спекания при больших температурах достигается высокая влаго- и теплостойкость (рабочая температура повышается до 350 °С), но увеличивается нелинейность и собственные шумы и снижается верхний предел сопротивления резисторов. Металлокерамические композиционные материалы обладают низким абсолютным значением температурного коэффициента сопротивления, который составляет примерно 2×10–8 °С–1. Температурный коэффициент сопротивления можно изменять, варьируя состав проводящих компонентов и их концентрацию в объеме материала. Их основными недостатками являются повышенный уровень собственных шумов, зависимость сопротивления от частоты и старение при длительной нагрузке.

Проводящие и резистивные пасты должны обладать определенной текучестью, так как при больших ее величинах происходит растекание пасты и искажение рисунка схемы, а при малых паста плохо продавливается через трафарет. Под действием механических нагрузок текучесть паст увеличивается. После снятия давления паста затвердевает, сохраняя полученную форму. Эта способность называется тиксотропностью. Вследствие данного свойства паста проникает на подложку через отверстия в трафарете только при приложении вдавливающих усилий, а после снятия усилий не растекается по подложке. Для придания материалам тиксотропных свойств в их состав вводят высокомолекулярные соединения (например, терефталевую кислоту).

Проводящие пасты должны обеспечивать низкое удельное электрическое сопротивление пленок и инертность при контакте с химически активными материалами при высокой температуре. В состав проводящих паст входят функциональный материал (мелкодисперсные порошки металлов), постоянное и временное связующее вещество (соответственно стекло и смесь нескольких органических жидкостей). Электрические свойства проводящей пасты определяются входящими в ее состав порошками металлов. Наибольшее применение нашли пасты на основе благородных металлов, в частности, серебра, золота, платины, палладия и их сплавов. Адгезию пленки к подложке обеспечивает постоянное связующее вещество, представляющее собой порошок стекла, называемый фриттом. Равномерное распределение компонентов и требуемая вязкость паст зависят от временного связующего вещества - органических жидкостей, в качестве которых используют жидкие смолы, этилцеллюлозу и др. Пасты, содержащие углекислое серебро Ag2CO3 или оксид серебра Ag2O, выше 500 °С разлагаются с выделением углекислого газа и кислорода, которые улетучиваются, а на поверхности подложки остается чистое серебро. Для улучшения сцепления серебра с керамикой в состав пасты вводят плавень, состоящий из оксида висмута (Bi2O3), борнокислого свинца (PbB3О4) или безводной буры (Na2B4O7) – бората натрия. В качестве «связки» используют раствор канифоли в скипидаре. Температура вжигания равна 825 °С. В процессе обжига при 200 – 370 °С канифоль и скипидар выгорают, а примерно при 750 °С плавится плавень, образуя металлокерамику с постепенным переходом от чистого серебра к керамике. После двух-трёх вжиганий образуется пленка толщиной примерно 10 мкм. Она обладает хорошей адгезией к подложкам; низкой стоимостью и коррозионной стойкостью; подвержена миграции частиц серебра на поверхности подложки, интенсивность которой усиливается с повышением влажности и при действии электрических полей.

Резистивные пасты отличаются от проводящих по составу функциональных материалов, в качестве которых употребляются металлы в комбинации с изоляторами и полупроводниками. Проводящие и временные связующие элементы в них те же. Изменяя процентное содержание компонентов в пасте, можно получать резистивные пленки с сопротивлением в широком диапазоне.

Проводящие композиционные материалы применяются в виде паст или порошков. По назначению их можно разделить на композиционные материалы для получения беспроволочных композиционных резисторов, проводников и резисторов толстопленочных микросхем, металлизации металлокерамических корпусов. В качестве материала для изготовления элементов толстопленочных схем применяют проводящие и резистивные пасты. Данные материалы на основе серебра и палладия употребляются для изготовления проводящих слоев, токоведущих дорожек и контактных площадок на керамических подложках. Пасты на основе золота используют для изготовления токоведущих дорожек и проводниковых элементов на подложках из керамики и кварцевого стекла. Для металлизации металлокерамических корпусов чаще всего применяют молибдено-марганцевую пасту.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...