Криопроводники. Проводящие пасты

Криопроводники

Некоторые металлы могут достигать при низких (криогенных) температурах весьма малого значения удельного электрического сопротивления р, которое в сотни и тысячи раз меньше, чем удельное электрическое сопротивление при нормальной температуре. Материалы, обладающие такими свойствами, называют криопроводниками (гиперпроводниками). Физически явление криопроводимости не сходно с явлением сверхпроводимости. Плотность тока в криопроводниках при рабочих температурах в тысячи раз превышает плотность тока в них при нормальной температуре, что определяет их использование в сильноточных электротехнических устройствах, к которым предъявляются высокие требования по надежности и взрывобезопасности. Применение криопроводников в электрических машинах, кабелях и т.п. имеет существенное преимущество по сравнению со сверхпроводниками. Если в сверхпроводниковых устройствах в качестве охлаждающего агента применяют жидкий гелий, работа криопроводников обеспечивается благодаря более высококипящим и дешевым хладагентам - жидкому водороду или даже жидкому азоту. Это упрощает и удешевляет производство и эксплуатацию устройства. Однако необходимо учитывать технические трудности, которые возникают при использовании жидкого водорода, образующего при определенном соотношении компонентов взрывоопасную смесь с воздухом. В качестве криопроводников используют медь, алюминий, серебро, золото.

Проводящие пасты

В качестве материала для изготовления элементов толсто-пленочных схем применяют проводящие и резистивные пасты. Проводящие пасты должны обеспечивать низкое удельное электрическое сопротивление пленок и малую активность при контакте с химически активными материалами при высокой температуре. В состав проводящих паст входят функциональный материал (мелкодисперсные порошки металлов), постоянное связующее (стекло) и временное связующее вещество (смесь нескольких органических жидкостей).Электрические свойства проводящей пасты определяются входящими в ее состав порошками металлов. Наибольшее применение нашли пасты на основе благородных металлов – серебра, золота, платины, палладия и их сплавов. Адгезию пленки к подложке обеспечивает постоянное связующее вещество – порошок стекла. Предназначенный для применения в пасте порошок стекла называют фриттом. Его получают быстрым охлаждением расплавленного стекла в воде или распылением сжатым воздухом с последующим размолом частиц до размера 1...3 мкм.Равномерное распределение компонентов и требуемая вязкость паст зависят от временного связующего вещества – органических жидкостей, в качестве которых используют жидкие смолы, этилцеллюлозу и др.Пленки, полученные в результате вжигания проводящих паст на основе серебра, обладают хорошей адгезией к подложкам; низкой стоимостью; низкой коррозионной стойкостью; подвержены миграции частиц серебра на поверхности подложки, интенсивность которой усиливается с повышением влажности и при действии электрических полей. Для снижения стоимости и уменьшения нежелательных явлений применяют пасты на основе серебра и палладия. Серебряно-палладиевые пасты применяют для изготовления проводящих слоев, токоведущих дорожек и контактных площадок на керамических подложках методом сеткографии. Температура вжигания 800 °С. Удельное поверхностное электрическое сопротивление пленок 0,02...0,05 Ом/квадрат. Прочность сцепления покрытия с поверхностью керамики 5·10⁶ Н/м².Пасты на основе золота применяют для изготовления токоведущих дорожек и проводниковых элементов на подложках из керамики и кварцевого стекла. Содержание золота 75...80%. Удельное поверхностное сопротивление получаемых пленок 0,002...0,005 Ом/квадрат. Прочность сцепления покрытия с керамикой 10⁷ Н/м², а со стеклом – 5·10⁶ Н/м². Пленки, полученные в результате вжигания паст на основе золота, обладают высокой стабильностью, надежностью в эксплуатации, стойкостью при повышенных температурах, высокой стоимостью, но в ряде случаев являются незаменимыми. Резистивные пасты отличаются от проводящих по составу функциональных материалов, в качестве которых используются те же металлы в комбинации с изоляционными и полупроводниковыми материалами. Проводящие и временные связующие элементы у них те же. Изменяя процентное содержание компонентов в пасте, можно получать резистивные пленки с сопротивлением в широком диапазоне. Пасты на основе серебра с палладием позволяют получать резисторы с удельным электрическим сопротивлением 10⁶ Ом/квадрат. Для приготовления металлизационной пасты компоненты (порошки и биндер) тщательно перемешивают в шаровой мельнице в течение нескольких часов и процеживают через сито. Готовую пасту хранят в стеклянных банках с плотно закрывающимися пробками с указанием на этикетках состава пасты и даты ее изготовления. Металлизационные пасты имеют ограниченный срок хранения, так как быстро загустевают и расслаиваются, поэтому в процессе работы их постоянно перемешивают и периодически контролируют вязкость. Независимо от состава паст попадание в них воды нежелательно, так как при этом происходит свертывание (коагуляция) пасты.

⇐ Предыдущая 12