Мощные полосковые СВЧ-резисторы Р1-17

Основной движущей силой развития СВЧ-электроники являются телекоммуникационные системы, в первую очередь средства связи, навигации и радиолокации. Более того, все активнее СВЧ-электроника применяется в автомобильной, медицинской и бытовой технике.

Наиболее очевидный прогресс за последние 20 лет произошел в области полосковой СВЧ-электроники, причем российские разработчики здесь достаточно уверенно конкурируют с иностранными. Среди отечественных производителей резисторов наибольший вклад в развитие производства полосковых СВЧ-элементов внесли ОАО «НПО «ЭРКОН»» и ОАО «КБ «Икар»».

Первые полосковые СВЧ-резисторы (С6-9, Р1-8) были разработаны в 1970-х годах и предназначались для гибридных СВЧ-микросхем и модулей. В качестве материалов резистивно-го слоя использовались сплавы на основе силицидов хрома (РС3710, 5402 и т. п.). Данные материалы обеспечивают приемлемые значения стабильности под электрической нагрузкой и ТКС в пределах ±150 ppm/град.

Основная тенденция в развитии СВЧ компонентной базы в последующие годы — это увеличение мощности и рабочих частот изделий при одновременном уменьшении их габаритных размеров. Результатом работ в этом направлении стала серия мощных СВЧ-резисторов для полосковых линий: Р1-2, Р1-3, Р1-5, Р1-9, Р1-17. Конструктивно этот вид резисторов представляет собой плоский чип с планарными контактами и металлизированной обратной стороной, он устанавливается непосредственно на теплоотвод с помощью пайки либо на промежуточный элемент крепления — винт или фланец.

Резисторы Р1-2 и Р1-5 не получили широкого распространения в основном из-за достаточно низкой мощности рассеяния (до 5 Вт), в то время как резисторы Р1-3, Р1-9 и Р1-17 активно применяются в широком спектре СВЧ-аппаратуры. Из резисторов данной группы по своим характеристикам наиболее перспективными являются резисторы Р1-17.

Данный тип резистора предназначен для работы с теплоотводом в широкополосных узлах высокочастотной аппаратуры в ка

честве оконечных нагрузок, в цепях деления и суммирования мощности, на постоянном и переменном токе в диапазоне частот от 0 до 3000 МГц. Диапазон рабочих температур: -60.. . + 125 °С. Основные параметры данных резисторов указаны в таблице.

Примечание. *Резистор может использоваться в качестве оконечной нагрузки.

Варианты исполнения представлены на рис. 1.

Рис. 1. Варианты исполнения резисторов Р1-17

Производство резисторов Р1-17 начато в 1996 году. Изначально был разработан вариант резистора мощностью 100/150 Вт, в 2006 году ряд дополнило изделие Р1-17 мощностью 400 Вт, и в 2007 году появился вариант мощностью 250 Вт.

На российском рынке присутствуют также аналогичные изделия зарубежного производства. По экспертным оценкам соотношение долей рынка импортных/отечественных изделий можно представить как пятьдесят на пятьдесят. В данном случае емкость сегмента импортных аналогов оценивается приблизительно в 13 000 штук в год.

Из импортных аналогов наиболее распространены резисторы производства американских компаний Anaren (модели RFP-250-50 RM, RFP-400-50T) и ATC (модели CR13725T0100J, CR13737T0100J, FR10870N0100JBK, FR10975N0100JBK), которые составляют 80-90% от объема рынка импортных аналогов Р1-17. Помимо этого, предлагаются изделия американских фирм Aeroflex (KDI-Resistor Products) и Barry (Barry Industries, Inc).

Здесь необходимо отметить, что большинство зарубежных производителей вместо традиционной для мощных резисторов керамики на нитриде алюминия (AlN) применяют в своих изделиях подложку на основе оксида бериллия (BeO). Это позволяет добиться лучшей теплоотдачи, но негативно сказывается на экологической безопасности, так как соединения бериллия очень ядовиты, особенно в виде пыли и дыма, обладают аллергическим и канцерогенным действием, раздражают кожу и слизистые оболочки.

Проводя анализ применения Р1-17 отечественными производителями за период с 2004 по 2009 год, можно сказать, что за 9 месяцев 2009 года реализация данного типа резисторов увеличилась в 5,78 раза по сравнению с 2004 годом. Динамика потребления резисторов Р1-17 в 2006-2009 годах представлена на рис. 2.

Рис. 2. Объемы (в шт.) реализации резисторов Р1-17 отечественными производителями

В 2007 году прирост потребления резисторов Р1-17 составил 168%, в 2008 году — 13,8%, по итогам 2009 года ожидается увеличение потребления на уровне 15%.

Наибольшим спросом у потребителей пользуются резисторы мощностью 150 Вт, составляющие около 74% от общего количества реализованных резисторов (рис. 3).

Рис. 3. Реализация резисторов Р1-17 по мощностям в 2008 году

Оценивая перспективы развития производства резисторов Р1-17, необходимо учитывать тенденции развития электронной промышленности в целом и реализацию ряда федеральных целевых программ. К числу определяющих нормативных документов в этом отношении относятся ФЦП «Глобальная навигационная система», «Федеральная космическая программа России на 2006-2015 гг.», «Национальная технологическая база», «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008-2015 гг.».

В соответствии с «Концепцией долгосрочного социально-экономического развития России до 2020 года» производство продукции электронной промышленности вырастет в 2010 году в 1,8 раза, а в 2020 году — в 3,13 раза по отношению к 2007 году. Предполагаемый объем производства продукции электронной промышленности оценивается в 2010 году в размере 25 млрд руб., в 2020 году — 45 млрд руб.

Прогнозируется расширенный объем поставок электроники двойного назначения на внутренние и внешние рынки (дополнительный потенциал от реализации только изделий СВЧ-электроники на 2012-2015 годы оценивается в размере $200-250 млн в год).

Дальнейшее развитие производства резисторов Р1-17 определяют такие крупные интегрированные структуры, как ОАО «Концерн «Радиотехнические и Информационные Системы»», ОАО «Концерн «ПВО «Алмаз-Антей»», ОАО «Концерн радиостроения «Вега»», ОАО «Концерн «Созвездие»» и ОАО «Российская электроника». Так, например, в 2008 году более 90% от общего объема реализации Р1-17 приходилось на долю концернов.

По оценкам экспертов, спрос на мощные полосковые СВЧ-резисторы увеличивается не менее чем на 10% в год. Таким образом, к 2015 году объемы реализации подобных изделий на российском рынке могут составить около 29 000 штук.

В настоящее время резисторы Р1-17 производятся с категорией качества ОТК, появление на рынке резистора Р1-17 с категорией качества ВП (планируется к концу 2010 года) могло бы способствовать укреплению позиций отечественных производителей.

Одним из дальнейших шагов по развитию российского производства мощных полосковых СВЧ-резисторов может стать освоение серийного выпуска резисторов Р1-80 с улучшенными частотно-мощностными параметрами.