Industrial technological innovation
Conductive and resistive carbon pastes for a wide range of electrical products.
Разработка конструктивных элементов прототипа установки по равномерному пространственном распределению ультрадиспресных частиц между мелкодисперными функциональными токопроводящими фазами
При финансовой поддержке Фонда Содействия Инновациям в рамках программы «Старт-1» был осуществлен Проект № 72613 «Разработка технологии производства карбоновых паст широкого спектра применения».
Востребованность материалов, созданных на основе углерода (карбона), с каждым годом увеличивается, как и спектр применения этих материалов и их функциональные возможности. В нашем Проекте № 72613 «Разработка технологии производства карбоновых паст широкого спектра применения» мы используем свойства карбона образовывать токопроводящие структуры, данное свойство широко используется в электронной промышленности при изготовлении приборов, работающих на малых напряжениях и при небольших токовых нагрузках. Проект был направлен на решение проблем в области образования электропроводности в сложных композиционных структурах, созданных на основе карбона, путем равномерного пространственного распределения ультрадисперсных металлических порошков между их функциональными фазами, обеспечение стабильность электрофизических свойств, повышение величины удельной мощности. Целью выполнения НИОКР являлась разработка и испытание прототип установки для производства карбоновой пасты, разработка и испытание опытных образцов карбоновой пасты с улучшенными электрофизическими и реологическими свойствами.
Электрофизические характеристики карбонового элемента зависят от исходных компонентов карбоновой пасты и технологии её изготовления, одним из основных характеристик карбонового элемента является стабильность и повторяемость. При изготовлении элементов малой площади, например при производстве постоянных или переменных резисторов, можно осуществить отбраковку, после тестирования, выбрать элементы с необходимыми характеристиками. С элементами большой площади, такими как обогреватель-картина или нагреватель для системы теплый пол, осуществить единичную отбраковку просто невозможно, так как нагревательный элемент состоит из множества параллельно и последовательно соединенных элементов, при отсутствии повторяемости, когда один из множества элементов не соответствует параметрам, в брак уходит вся партия продукции, так как один локализованный дефект приводит к выходу из строя всей системы.
Представлена фотография карбонового элемента, сделанная электронным микроскопом Jeol JIB 4500.
Востребованность материалов, созданных на основе углерода (карбона), с каждым годом увеличивается, как и спектр применения этих материалов и их функциональные возможности. В нашем Проекте № 72613 «Разработка технологии производства карбоновых паст широкого спектра применения» мы используем свойства карбона образовывать токопроводящие структуры, данное свойство широко используется в электронной промышленности при изготовлении приборов, работающих на малых напряжениях и при небольших токовых нагрузках. Проект был направлен на решение проблем в области образования электропроводности в сложных композиционных структурах, созданных на основе карбона, путем равномерного пространственного распределения ультрадисперсных металлических порошков между их функциональными фазами, обеспечение стабильность электрофизических свойств, повышение величины удельной мощности. Целью выполнения НИОКР являлась разработка и испытание прототип установки для производства карбоновой пасты, разработка и испытание опытных образцов карбоновой пасты с улучшенными электрофизическими и реологическими свойствами.
Электрофизические характеристики карбонового элемента зависят от исходных компонентов карбоновой пасты и технологии её изготовления, одним из основных характеристик карбонового элемента является стабильность и повторяемость. При изготовлении элементов малой площади, например при производстве постоянных или переменных резисторов, можно осуществить отбраковку, после тестирования, выбрать элементы с необходимыми характеристиками. С элементами большой площади, такими как обогреватель-картина или нагреватель для системы теплый пол, осуществить единичную отбраковку просто невозможно, так как нагревательный элемент состоит из множества параллельно и последовательно соединенных элементов, при отсутствии повторяемости, когда один из множества элементов не соответствует параметрам, в брак уходит вся партия продукции, так как один локализованный дефект приводит к выходу из строя всей системы.
Представлена фотография карбонового элемента, сделанная электронным микроскопом Jeol JIB 4500.
Представлена фотография карбонового элемента, сделанная электронным микроскопом Jeol JIB 4500. На фотографии представлены две структуры полупроводникового карбонового элемента. В первом случае (а) диэлектрическая прослойка соединяет два «островка» сформированных из частиц с одинаковой дисперсностью, где мы имеем большое количество контактных фаз соединенных термоактивной фазой. Во втором случае (b) мы имеем стабильное соединение двух частиц функциональной фазы, которые образовали рядом с собой островки с аналогичной фазой.
На изображении представлена структура полупроводникового карбонового элемента, оборудование для создания которого разрабатывается в данном проекте. Основная и вспомогательная (1) фазы равномерно распределены в объеме термоактивной (2) фазы, в которую вводятся ультрадисперсные (3) частицы металла.
Исследование параметров стабильности электротехнических параметров показало, что в большей степени они зависят от электросопротивления диэлектрических прослоек, так как образованные токопроводящие связи в процессе постоянного термического воздействия могут механически повреждаться, при протекании токов большой величины могут образовываться новые или разрушаться старые связи. Стабилизировать электрофизические параметры удается путем введения в диэлектрический слой нанокомпозитов, на основе полупроводниковых или металлических частиц. Исследования ученых показывают, что введение нанокомпозитных добавок влияет на механические свойства материалов и способствует появлению новых электрических свойств.
В результате проделанной работы получен прототип установки, который существенно упрощает и улучшает штатный технологический процесс, сокращает процесс приготовления карбоновой пасты. Проведенные исследования показали, что разработанная технология улучшает электрофизические и реологические характеристики проводниковых и резистивных паст, увеличивает их спектр удельных сопротивлений и удельных мощностей, что увеличит спектр применения карбоновых паст, позволит создать новые приборы и устройства, а также увеличит надежность и стабильность параметров в приборах и устройствах, где используется паста зарубежных производителей.
В результате проделанной работы получен прототип установки, который существенно упрощает и улучшает штатный технологический процесс, сокращает процесс приготовления карбоновой пасты. Проведенные исследования показали, что разработанная технология улучшает электрофизические и реологические характеристики проводниковых и резистивных паст, увеличивает их спектр удельных сопротивлений и удельных мощностей, что увеличит спектр применения карбоновых паст, позволит создать новые приборы и устройства, а также увеличит надежность и стабильность параметров в приборах и устройствах, где используется паста зарубежных производителей.
Производство опытных образцов тест полосок из карбоновой пасты собственного производства.
Исследование опытных образцов тест полосок, изготовленных с использованием экспериментальной установки с различным составом и количеством связующих ультрадисперсных частиц по сравнению с тест полосками, изготовленными на специализированной технологической линии с использованием импортной карбоновой пасты, показали, что наши образцы превосходят их практически по всем параметрам. Оценивались параметры стабильности поверхностного сопротивления [42] в нормальных условиях, в зависимости от условий эксплуатации, в зависимости от воздействия температуры и влаги, напряжения, при процессе искусственного старения. В связи с тем, что одна из областей, в которой многие научные школы ведут свои исследования, относится к области электронной промышленности, пытаясь разработать технологии, которые позволят изготавливать электронные компоненты по низкотемпературной технологии с использованием углеродных компонентов, поэтому методики исследования, в основном, опираются на исследования в области тонкопленочной технологии, которая в электронной промышленности превалирует над толстопленочной
В результате проделанной работы получен прототип установки, который существенно упрощает и улучшает штатный технологический процесс, сокращает процесс приготовления карбоновой пасты. Проведенные исследования показали, что разработанная технология улучшает электрофизические и реологические характеристики проводниковых и резистивных паст, увеличивает их спектр удельных сопротивлений и удельных мощностей, что увеличит спектр применения карбоновых паст, позволит создать новые приборы и устройства, а также увеличит надежность и стабильность параметров в приборах и устройствах, где используется паста зарубежных производителей.
При выполнении проекта были решены следующие задачи:
Поставленные задачи проекта были полностью выполнены, цель проекта достигнута, полученные результаты соответствуют техническому заданию и календарному плану.
При выполнении проекта были решены следующие задачи:
- Разработаны конструктивные элементы прототипа установки по равномерному пространственному распределению ультрадисперсных частиц между мелкодисперсными функциональными токопроводящими фазами.
- Изготовлены конструктивные элементы прототипа установки и осуществлена сборка прототипа установки.
- Изготовлены опытные образцы карбоновой пасты с различными удельными сопротивлениями и проведены испытания опытных образцов карбоновой пасты.
- Проведены испытания прототипа установки. Осуществлены исследования свойств прототипа установки по равномерному пространственному распределению ультрадисперсных частиц между мелкодисперсными функциональными токопроводящими фазами.
- Исследованы опытные образцы, изготовленные с использованием экспериментальной установки с различным составом и количеством связующих ультрадисперсных частиц.
- Исследованы электрофизические параметры опытных образцов карбоновой пасты
Поставленные задачи проекта были полностью выполнены, цель проекта достигнута, полученные результаты соответствуют техническому заданию и календарному плану.
Наши контакты
+7 902 566 03 23
promteplo@yandex.ru
+7 902 566 03 23
promteplo@yandex.ru
При поддержке
