Environmental friendly thick film resistors with wide resistance range

• Autorzy: Kiełbasiński K. , Młożniak A. , Jakubowska M.

Warianty tytułu

PL

Ekologiczne grubowarstwowe rezystory o szerokim zakresie rezystancji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results on investigation of lead-free and cadmium-free resistive paste compositions based on calcium ruthenate (CaRuO3) and ruthenium dioxide (RuO2), that sheet resistance exceeds 10 kΩ/q. Two regulations: Waste Electrical and Electronic Equipment Directive (WEEE), and Restriction of Hazardous Substances (RoHS) were established on July the 1 st 2006. They forced the electronics equipment producers to discontinue using lead, cadmium and a few other substances. The Surface Mounted Devices (SMD) resistors, that exist in almost every modern electronic device contain thick film resistive layer, according to new regulations cannot contain hazardous substances. The series of new RoHS compliant resistor pastes with resistance range 10 Ω/q - 10 kΩ/q were elaborated by the authors in 2007. The RuO2 was used as a functional component. However the consumers expect the resistor pastes with the sheet resistance in the range 10 Ω/q - 1 MΩ/q. Such a resistance range was available using old lead-containing glass and a functional phase containing bismuth ruthenate. However it is considered that such wide resistance range can not be obtained with the use of RuO2 and lead-free glasses. Therefore the authors decided to use calcium ruthenate that exhibits higher resistivity than RuO2. The authors used successfully some lead-free glasses that were compatible with ruthenium dioxide as well as investigated completely new glass compositions. The use of CaRuO3 instead of RuO2 in the same lead-free glass increased the obtained sheet resistance about 500 times with no negative impact on Temperature Coefficient of Resistance (TCR). No humidity sensitivity was observed. The resistors' SEM surface and fractures was taken. The length effect on TCR was measured.

PL

Autorzy zaprezentowali wyniki badań rezystorów wolnych od ołowiu i kadmu opartych na rutenianie bizmutu (CaRuO3) i dwutlenku rutenu (RuO2), o rezystancjach przekraczających 10 kΩ/Q. Począwszy od l lipca 2006 roku zgodnie z unijnymi uregulowaniami prawnymi WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive) i RoHS (Restriction of Hazardous Substances) stosowanie ołowiu i kadmu w układach elektronicznych zostało ograniczone. Zakaz ten obejmuje pasty rezystywne szeroko stosowane w elektronice m.in. w elementach do montażu powierzchniowego (SMD). Autorzy w 2007 r. zaproponowali serię past rezystywnych o zakresie rezystancji 10 Ω/Q - 10 kΩ/Q. Pasty bazowały na dwutlenku rutenu i nie zawierały w swoim składzie ani ołowiu ani kadmu. Tym niemniej konsumenci oczekują pełnego zakresu rezystancji 10 Ω/Q - l MΩ/Q. Uzyskanie takich wartości było możliwe poprzez zastosowanie w pastach rezystywnych szkliw ołowiowych oraz fazy przewodzącej rutenianu bizmutu. Jednakże uzyskanie tych rezultatów przy zastosowanie szkliw bezołowiowych oraz dwutlenku rutenu nie jest możliwe. Z tego powodu autorzy postanowili zastosować rutenian wapnia w roli fazy przewodzącej, który ma wyższą rezystywność od dwutlenku rutenu. Autorzy uzyskali dobre rezultaty używając niektórych szkliw bezołowiowych, które dotychczas się sprawdziły w połączeniu z dwutlenkiem rutenu jak również zaproponowali zupełnie nowe kompozycje szkliw. Zastosowanie CaRuO3 zamiast RuO2 wraz z jednym ze szkliw zaowocowało uzyskaniem 500 razy wyższej rezystancji bez wpływu na TWR.. Nie zaobserwowano wpływu wilgoci na właściwości warstw rezystywnych. Obserwowano przełomy i powierzchnie warstw rezystywnych techniką SEM, jak również zbadano wpływ długości na właściwości rezystorów.

Słowa kluczowe

EN

RoHS; ruthenium; thick film resistor

PL

RoHS; rezystor grubowarstwowy; ruten

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 36, nr 4
• Strony: 85--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kiełbasiński K.

autor

Młożniak A.

autor

Jakubowska M.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa,

Bibliografia

• [1] http://www.electroscience.com/resistor.html,
• [2] Prudenziati M., Zanardi F., Morten B., Gualtieri A. F.: Lead-free thick film resistors: an explorative investigation, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 13, (2002), 31-37
• [3] Rane S., Prudenziati M., Morten B.: Environment friendly perovskite ruthenate based thick film resistors, Materials Letters, 61, (2007), 595-599
• [4] Jakubowska M., Kalenik J., Kiełbasiński K., Młożniak A.: Electical properties of new lead-free thick film resistors - XXXI International Conference of IMAPS Poland Chapter Rzeszów - Krasiczyn, 23 - 26 September 2007, 323 - 326
• [5] Jakubowska M., Kalenik J., Kiełbasiński K., Kisiel R., Szmidt J.: Lead-free solder joints in microelectronic thick film technology, Archives of Metallurgy and Materials, 51,3, (2006), 407-412
• [6] Yamaguchi T., Kageyama M.: Effect of RuO2 on the behavior of silver at thick-film terminations, IEEE Trans. Compon., Hybrids, Manuf. Technol., 11, (1988), 134-136