通過優化工業大功率電阻器製造工藝,製造商可以提高電阻器的效能和可靠性、公差、額定電壓、TCR、穩定性和額定功率。
在本文中,我們將介紹工業功率電阻器的製造過程。 我們討論了材料選擇和生產技術及其對效能的潛在影響。
乙個完美的電阻器在其整個生命週期內將具有恆定的電阻值和零電容和電感。 無論任何外部應力如何,其電阻值都將保持不變。 這些可能包括過壓和浪湧事件、ESD、機械應力、溫度變化、濕度水平和環境條件。
事實上,沒有完美的電阻器。 要以可接受的成本提供滿足所需規格的電阻器,需要權衡取捨。 系統設計人員在選擇電阻器時必須注意這些權衡。 他們應該考慮:
功耗。 額定電壓。
寬容。 負載壽命穩定性。
自加熱也是乙個考慮因素。 這取決於施加的電壓、電阻材料和電阻器的製造工藝。
第一步是在平坦的基板(通常是氧化鋁)上沉積電阻膜圖案。 電阻是磁軌長度除以磁軌寬度乘以墨水電阻率的函式。
在絲網印刷中,將金屬氧化物混合物與載體材料結合,並在基材上塗上粘合劑。 載體是有機溶劑和粘合劑(玻璃質熔塊)的混合物。 粘合劑在點火後將電阻材料固定到位。
在高溫(通常為850°C)下燒製圖案化基板後,通常會磨損電阻圖案以提供所需的電阻值。 最後,對電阻元件進行塗層,以保護其免受環境影響。 這決定了器件的絕緣電阻及其介電容差。
在高溫燒製過程中,載體材料燃燒掉,金屬氧化物結合形成電阻膜,玻璃熔塊熔化以將電阻材料固定到位。 製造商新增電阻層,以建立所需的電阻模式和值。
優化厚膜工業功率電阻器的製造工藝可最大限度地提高效能和可靠性。 然而,值得注意的是,追求更高的效能必須與成本相平衡。 更精確的製造過程會導致生產成本增加。
工業功率電阻器的額定功率是電阻器在不超過其規定的溫度限制的情況下可以安全耗散的最大功率(在給定環境中)。
考慮到所需的功率處理能力、工作環境的定義、冷卻(如果有)以及系統板上的可用空間,電阻器製造商可以做出適當的設計選擇。
厚膜電阻器的功耗能力受材料選擇的影響。 不同的材料具有不同的導熱係數和溫度係數。 高導熱材料可以在不顯著溫度公升高的情況下處理更多的功率。
高基板導熱性改善了傳熱,提高了電阻器的功率處理能力。 較大的電阻器具有更大的散熱表面積,使其能夠處理更高的功率水平。 電阻的形狀也會影響功耗。
材料選擇和設計至關重要,但製造控制也至關重要。 例如,電阻走線的最終磨損會導致走線變薄。 這可能導致“熱點”,從而導致功率電阻器失效。
在大功率應用中,電阻器的功率處理能力通常是首要考慮因素,但考慮最大額定電壓也很重要。 不同的厚膜電阻材料具有不同的介電強度。 這決定了電阻器在不擊穿電氣擊穿的情況下承受高電壓的能力。
基材材料也是乙個需要考慮的因素。 具有高介電強度的基板可提高電絕緣和電阻額定電壓。
與額定功率一樣,電阻器的物理尺寸和形狀也起著重要作用。 較大的電阻器在導電元件之間具有更大的空間,從而降低了電壓擊穿的風險。
容差是指電阻值可以偏離其規定值的範圍。 電阻材料電阻率的變化會導致電阻器的標稱值發生變化。
公差也會受到製造工藝變化的影響。 儘管製造商旨在控制這些變化,但這必須與成本影響相平衡。
隨著時間的推移,溫度效應以及電氣和機械應力會影響電阻器的效能。 它們會影響電阻值(穩定性),或導致完全故障。
電阻薄膜的顆粒結構使其容易受到熱應力、電應力或機械應力的影響。 電阻材料的選擇可以在一定程度上緩解這個問題,但需要考慮效能和成本之間的權衡。
有多種標準電阻器件可供選擇。 大型製造商傾向於生產適合廣泛應用的裝置。 他們往往會忽略具有更極端要求的應用程式。 專業的EAK厚膜電阻器製造商在該領域運營。 他們提供中小批量生產的工業功率電阻器器件。