Спосіб отримання резистивного покриття

Винахід відноситься до галузі електронної техніки, і призначено для виготовлення резисторів різного функціонального призначення, а так само може бути використано й в інших галузях техніки для виготовлення різних нагрівальних елементів. З існуючого рівня техніки, який відноситься до розглянутої галузі, найбільш близьким по сукупності ознак до заявляємого винаходу, є спосіб одержання резистивного покриття, який передбачає плазмохімічний синтез з вуглецьутримуючого покриття на підкладці алмазоподібної плівки з одночасним впливом на неї іонів металів з довгої вільного пробігу цих часток більшої, ніж відстань між їхнім джерелом і підкладкою, на якій здійснюють синтез плівки, причому не менш 50% вуглецю повинне мати енергію понад 100еВ, а процес синтезу здійснюють при температурі підкладки, яка не перевищує 500°С (патент США №15.352.493 МКВ: Η01С17/00, публ. 1994). Спосіб одержання резистивного покриття, який заявляється, збігається з відомим способом по наступній сукупності суттєвих ознак, а саме: здійснюється шляхом плазмохімічного синтезу алмазоподібної плівки з вуглецьутримуючого покриття на підігрітій підкладці з одночасним легуванням її металом. Однак відомий спосіб одержання резистивного покриття не забезпечує технічного результату винаходу, який заявляється, що пов'язано із сукупністю операцій відомого способу, які не дозволяють отримати алмазоподібну плівку такої структури, яка б забезпечила стабільний електричний опір при експлуатаційною термостійкістю більш 500°С при величинах електричного струму більш 2 . 105 А/см2, і низьким температурним коефіцієнтом опору менш 10-4 1/К. Задача, на рішення якої спрямовано винахід, складається в удосконаленні способу одержання резистивного покриття за рахунок уведення нових операцій, а також за рахунок режимів їхнього проведення, що забезпечить одержання алмазоподібної плівки, структура якої забезпечує стабільний електричний опір при експлуатаційній термостійкості понад 500°С при величинах електричного струму більш 2 . 105А/см2 у сукупності з низьким температурним коефіцієнтом опору (ТКО). Поставлена задача вирішується в способі одержання резистивного покриття, який здійснюється шляхом плазмохімічного синтезу алмазоподібної плівки з вуглецьутримуючого покриття на підігрітій підкладці з одночасним легуванням її металом тим, що згідно предмета винаходу, синтез здійснюють при температурі підкладки 550-900°С, а отриману алмазоподібну плівку піддають двохстадійному відпалюванню, причому на першій стадії відпалювання проводять при температурі не нижче температури синтезу, а на другій стадії при температурі, при якій буде експлуатуватися алмазоподібна плівка. Запропонований спосіб одержання резистивного покриття, в обсязі сукупності суттєвих ознак, які заявляється, забезпечує одержання резистивного покриття у виді алмазоподібної плівки, структура якої забезпечує резистивному покриття стабільний електричний опір при експлуатаційній термостійкості більш 500°С при величинах електричного струму більш 2 . 105А/см2 з одночасно низьким температурним коефіцієнтом опору менш 10-4 1/Κ. Проведення травлення отриманої алмазоподібної плівки перед відпалюванням забезпечує одержання додаткового технічного результату, який складається в стабілізації температурного коефіцієнта опору. При здійсненні заявляемого способу при режимах, які відрізняються від інтервалів, які заявляються, технічний результат не досягається: -при температурі підкладки меншої 550°С отримана алмазоподібна плівка не забезпечує стабільний електричний опір при температурі експлуатації понад 500°С і не витримує навантаження електричного струму більш 2 . 105А/см2 при наявності високого температурного коефіцієнту опору; - при температурі підкладки понад 900°С у процесі синтезу переважає процес графітизації, який приводить до зміни структури алмазоподібної плівки, у результаті чого різко погіршується температурний коефіцієнт опору і знижується стабільність електричного опору. Запропонований спосіб одержання резистивного покриття здійснюють наступним чином. У реакторі, по будь-якому відомому способу, здійснюють плазмохімічний синтез резистивного покриття з вуглецьутримуючого покриття на підкладці з температурою 550-900°С, з одночасним легуванням одержуваного резистивного покриття металом. Як легуючий метал використовують, наприклад, хром, вольфрам, титан, у залежності від властивостей, які необхідно додати резистивному покриттю. Процес синтезу резистивного покриття з вуглецьутримуючого покриття можна здійснювати при впливі на підкладку високочастотного полю. Після одержання резистивного покриття, здійснюють травлення, по будь-якому з відомих способів. У випадку хімічного травлення, використовують селективний травитель для металу легуючої присадки. У випадку променевого травлення, здійснюють травлення поверхневого шару при використанні будьякого легуючого металу. Після травлення здійснюють двохстадійне відпалювання алмазоподібної плівки, на першій стадії - при температурі не нижче температури, при який здійснюється синтез (550-900°С) протягом 0,5-2,0 годин, а потім - при температурі експлуатації резистивного покриття протягом 0,5-1,0 годин. Отриману зазначеним способом алмазоподібну плівку використовують для виробництва резисторів. Приклад 1. Здійснюють одержання резистивного покриття на основі вуглецьутримуючого покриття, по будь-якому з відомих методів синтезу, наприклад, наступним чином. В реактор, який містить катод і анод (корпус реактора), з розміщеним у ньому підкладками та іонної мішені з легуючого металу, у якості якого використовують хром, створюють вакуум (3 . 10-3Па), потім вводять аргон і вуглецьутримуючий матеріал (вакуум 1 . 10-2Па), і здійснюють одержання плазми з вуглецьутримуючого покриття, і наступний синтез резистивного покриття на діелектричній підкладці при температурі 550°С. Отриманий резистивний матеріал піддають травленню, для чого використовують, наприклад, розчин соляної кислоти (10 мас%) при 70-80°С протягом 5хв. Відмите від соляної кислоти резистивне покриття використовують для виготовлення резисторів. Після травлення, резистивний матеріал піддають двох стадійоному відпалюванню: на початку при температурі синтезу - 550°С протягом 0,5-2,0 годин, а потім при температурі експлуатації резистивного покриття протягом 2 годин. Отримане по запропонованому способу резистивне покриття забезпечує наступні електричні характеристики: - при електричному навантаженні питомою потужністю 2,5Вт/см2 (без охолодження) протягом 2 годин, ΔR не перевищує 0,05% (аналогічне покриття без відпалювання - ΔR перевищує 10%); - ТКО покриття після відпалювання, але без травлення - (7-8) . 10-5 1/К (покриття без відпалювання - (1-5) . 10-7 1/К), з попереднім травленням резистивного покриття - (4 . 10-6 - 4 . 10-5) 1/Κ; Приклад 2. Здійснюють одержання резистивного покриття з вуглецьутримуючого покриття аналогічно як і в прикладі 1, за винятком режиму синтезу - його проводять при температурі підкладки 900°С. Отримане резистивне покриття забезпечує наступні електричні характеристики: - при електричному навантаженні питомою потужністю 2,5Вт/см2 протягом 2 годин, ΔR не перевищує 0,05% (аналогічне покриття без відпалювання: ΔR перевищує 10%); - ТКО покриття після відпалювання, але без травлення - (7-8) . 10-5 1/К (покриття без відпалювання - (1-5) . 10-7 1/Κ), з попереднім травленням резистивного покриття - (4 . 10-6 - 4 . 10-5) 1/Κ; Приклад 3. Здійснюють одержання резистивного покриття з вуглецьутримуючого покриття аналогічно як і в прикладі 1 за винятком режиму синтезу - його проводять при температурі підкладки 480°С. Отримане резистивне покриття має наступні електричні характеристики: - при електричному навантаженні питомою потужністю 2,5 Вт/см2 протягом 2 годин, ΔR перевищує 10,0% - ТКО покриття більш (1-5) . 10-4 1/Κ Приклад 4. Здійснюють одержання резистивного покриття з вуглецьутримуючого покриття аналогічно як і в прикладі 1 за винятком режиму синтезу - його проводять при температурі 920°С. Отриманий продукт є алмазоподібною плівкою з включенням часток графіту. Отримане резистивне покриття має наступні електричні характеристики: - при електричному навантаженні питомою потужністю 2,5Вт/см2 протягом 2 годин, ΔR перевищує 30,0%; - ТКО покриття більш (1-5) 10 -4 1/Κ.