--------LSC-050F电阻箔复合材料的研制 　　摘要：本文主要介绍了电阻箔复合材料的研制背景、结构及性能，电阻箔复合材料的研制工艺和电阻箔复合材料的指标及其测试结果。 　　关键词：电阻箔、电阻温度系数、复合材料。 前言 　　电子工业中，应用最广、使用数量最大、品种最多的是电阻器。传统的集成电路中，一般应用线绕电阻器或片插式电阻器，而线绕电阻器或片插式电阻器的体积较大，精确性较差，不利于仪器、仪表的高可靠性和小型化。金属膜电阻器虽然体积小、重量轻、便于混合集成化、性能好、可靠性高，但其制作工艺复杂、噪音大、电阻温度系数大、厚度难以控制等缺点又限制了其应用。随着电子计算机、汽车电子、航天科技及国防军工技术的迅速发展，对电阻元件的要求愈来愈高，开发和研制新型电阻器材料已迫在眉睫。国外根据电阻应变效应，研制出一种新型电阻器。这种电阻器所用的电阻材料就是我们目前开发的电阻箔复合材料。用这种材料制作的平面电阻器与传统的电阻器相比具有以下特点： 　　1、阴值精度高，可达到0。001%，而传统工艺一般仅能达到0。2%； 　　2、温度系数低，一般都小于20ppm/℃，而线绕电阻或金属膜电阻大都在100ppm/℃以上； 　　3、加载稳定性优良； 　　4、噪音低； 　　5、电动势低。 　　国外对电阻箔复合材料已进行了大量的开发研究，而国内在军用、民用高档电阻器上所用的电阻箔复合材料基本还依赖国外进口。鉴于这种情况，国营第七0四厂研究所从1999年历时三年的时间，成功地开发出了符合用户要求的电阻箔复合材料。这种材料可广泛用于人造卫星、雷达、导航、计算机、汽车发动机系统、摄像系统、高清晰度电视等电子产品中，目前主要用于汽车电子和一些军工电子产品中。在研制过程中，我们坚持边研制边供货的原则已实现批量生产，现已达到年产500平米的生产能力。其各项性能均能满足用户要求，深受用户好评。 一电阻箔复合材料的结构及性能要求 　　电阻箔复合材料的是由电阻箔、绝缘介质层和基板构成。这种结构的优点是导体直接和基板接触，正是基于这种结构，用电阻箔复合材料制作的电阻器具有装配空间小、阻值精度高、低噪音、低电动势、低成本等优点。其性能要求如下；1、电阻温度系数：±70ppm/℃（-55℃/25℃/125℃）。2、绝缘层电阻率：≥1×105MΩ.m。3、抗剥强度：≥1.6N/mm。4、耐浸焊性：288℃，10s不分层，不起泡。5、湿热循环后直流电阻变化率：≤0.2%。 二电阻箔复合材料的研制思路 　　在电阻箔复合材料的主要性能指标中，电阻温度系数、湿热循环后直流电阻变化率和剥离强度等，是研制中最难解决的关键。因此研制方案主要围绕上述性能指标进行。电阻温度系数与所选用的各种材料的性能密切相关，而剥离强度又与胶粘剂、绝缘介质层紧密相关，因此我们必须选择一种综合性能优良的材料，同时研制一种合适的胶粘剂及相匹配的绝缘介质层。 三研制过程 　　3.1电阻箔材料的选择 　　电阻箔复合材料用来制作平面电阻线路、直插式电子元器件或将其压制在多层板中，取代部分电子器件等。这就要求电阻箔材料必须具有一定的电阻率；另一方面，在较宽的温度范围内，随着温度变化，其电阻值要求相对稳定，即电阻温度系数要小。因此对于电阻箔的选择主要从电阻率和电阻温度系数等方面考虑。结合国内电阻合金的生产情况，以Ni-Cr、Cu-Ni、Mn-Cu为主的复合合金箔是目前相对较理想的选择对象。 　　其特点为：1、具有一定的电阻率，且阻值均匀性好；2、电阻温度系数小；3、耐热性好，耐腐蚀性更佳；4、良好的加工工艺性能和机械性能。其性能见表1 　　表1 国内常用合金箔性能 　　3.2基板的选择 　　电阻器工作时，在一定程度上，都会产生热量。如果热量聚集，就会影响电阻器的正常工作，并且缩短其使用寿命。因此必须选用具有优良散热性的基板作为增强材料和散执装置。金属基板和陶瓷基板是比较理想的选择材料。 　　3.3胶粘剂的制备 　　在装有温度计、搅拌器、冷凝管的反应器中，加入配比量的高分子弹性体和溶剂，于50-60℃水浴中充分搅拌8小时左右，待完全溶解后，再依次加入环氧树脂，酚醛树脂固化剂，充分搅烂，熟化。调节树脂浓度15±2%，粘度200±20s（20℃）。 　　3.4绝缘介质层的制备 　　将电阻箔用一种特殊的方法进行氧化处理，使其表面形成一层具有均匀粗糙度的微观结构，但其对电阻箔材料的电阻率和电阻温度系数影响不大；然后将胶粘剂涂敷于箔表面或用增强材料与胶粘剂制作成半固化片，来制作绝缘介质层。 　　3.5复合材料的压制 　　经过特殊表面处理电阻箔、绝缘介质层和基板叠合，推入压机，升温至160~170℃，压力为50kg/cm2条件下，压制成型。 　　3.6测试结果 　　用上述工艺制作的电阻箔复合材料，符合企业军用标准Q/XA2008-2001《LSC-050F电阻箔复合材料规范》，其性能测试报告见表2 表2 电阻箔复合材料性能测试报告 四结果分析讨论 　　4.1电阻箔剥离强度的提高 　　用于电阻箔复合材料的胶粘剂不仅要具有优良的粘结力，而且还必须具有良好的电性能和耐热性。环氧树脂虽然具有优异的电器绝缘性，良好的粘结性、耐热性及化学稳定性，但是其质脆、韧性差。这是因为环氧固化后，脆性大、韧性差，不利于刚性大的电阻箔和基板粘结。若用柔性聚合物与环氧共混交联形成一种互穿网络结构的胶粘剂，将这种胶粘剂用于电阻箔复合材料中，则剥离强度可达到1.75N/mm。几种改性环氧胶粘剂应用后的性能对比见表3 表3 几咱胶粘剂的性能比较 名称 耐热性 电性能 粘接力 成本 吸湿性 环氧树脂 良 良 差 低 好 聚酰亚胺 优 良 差 高 好 丁腈改性环氧 好 好 优 中 好 丙烯酸酯改性环氧 中 好 优 高 中 聚胺酯改性环氧 中 中 中 低 低 有机硅改性环氧 好 好 差 高 好 　　4.2电阻箔复合材料的压制 　　由于电阻箔复合材料是一种新型材料，采用普通的压型工艺，其电阻箔荷叶边现象严重,表面豉泡多，为了改变这种现象，提高产品的质量和产量，在压制中，采用一些特殊的方法，如裁边释放应力、冷压、放气等。使产品的质量和产量均大幅度提高。 　　4.3电阻温度系数的降低 在电阻箔复合材料中，电阻温度系数是解决的难点，也是关键。而电阻温度系数除了与材料的性能有关外，还与材料的热处理有着密切的关系。于是我们从选材和热处理等条件入手，并进行了30多批电阻温度系数的测定，其处理条件和测试结果见表4 处理前电阻温度系数 处理温度及时间 热处理后电阻温度数 -55/25 125/25 -55/25 125/25 - 201 560℃,5h -59.5 +61.9 - 201 520℃,5h -30.3 +26.8 - 198 560℃,5h,520℃,5h -14.85 +14.6 　　从表4中可以看出，电阻箔在热处理前，其复合材料的电阻温度系数均大于指标要求，但经过一次处理后，其复合材料的电阻温度系数已满足我们的要求，而经过二次处理后，其复合材料的电阻温度系数会变得更小（≤±15ppm/℃）。 五结论 　　5.1通过信息检索中心查新，未查到与电阻箔复合材料完全相同的复合材料，但国外有用不同材料，结构与此相似的复合材料，其电阻温度系数≤±15ppm/℃，而我们的电阻箔复合材料还有一种电阻温度系数≤±15ppm/℃。 　　5.2电阻箔复合材料是一种新型材料，在国内其应用刚刚起步，但用电阻箔复合材料制作的电阻器除了与原有的线绕电阻器具有同样的稳定性和可靠性外，还具有良好的耐热性、难燃性和耐冲击电流等。随着电子工业的发展，电阻箔复合材料必将愈来愈受到重视，开发具有多功能的电阻箔复合材料也势在必行。 <|||>
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2004-11-22