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精密電阻的“門檻”

文章來源:插件電阻人氣:55发表时间:2019-07-01 09:57:49


  什麽樣的電阻才是精密電阻?

  那么什么样的电阻才是精密電阻?答案是稳定性和精确性兼备的电阻才算精密電阻。

  爲什麽穩定性比精確性更重要?

  電阻的阻值會受到各種“應力”影響而發生改變,離開穩定性的高精度是沒有任何意義的。舉個例子,電阻出廠時的精度是±0.01%,爲這個精度我們支付了昂貴的費用,但在幾個月的存儲或者幾百小時的負載後阻值可能變化超過±300ppm甚至更多。另一種最常見的情況是電阻在來料檢驗的時候在標稱的精度範圍以內,焊接到PCB後就超出了標稱的精度範圍。

  因此我們格外強調穩定性應放在首位來考量,高精度是其次,千萬不要脫離穩定性去片面追求高精度。

  深入理解精密電阻的主要参数

  1精度

  精度是来料检验的重要指标,虽然精密電阻有很多不同的工艺和材料,但都需要进行调阻才能做到“高精密”。比如精密薄膜电阻在表面进行激光调阻,而精密箔电阻通过切断调阻带来调阻等。

  2溫漂

  在电阻的规格书里,我们往往只看到一个温漂指标,比如±5ppm/°C。实际的情况是很可能这个温漂指标并没有覆盖AV在线需求的工作温度范围,就是说在不同的温度区间内,同一电阻的温漂是有区别的。大多精密電阻厂家的规格书里并没有明确定义不同温度区间的温漂指标,这是一个普遍的现象。

  3負載壽命

  負載壽命和三方面的因素相關,即功率、溫度和時間。降額使用有助于減緩阻值的變化。電阻阻值變化的活躍期往往在使用的前幾百個小時,使用時間越長越趨于穩定。負載壽命的指標只能通過抽樣測試的形式進行監測,因爲這種測試至少需要1千小時,航天的應用則可能需要高達1萬小時的測試,且這種測試是破壞性的實驗。

  主流精密電阻的分类及其优缺点

  1精密厚膜電阻

  通過對厚膜電阻漿料的持續改進,最精密的厚膜電阻技術已經可以做到±5ppm/°C的溫漂,甚至通過使用多個互相補償的厚膜電阻芯片最終達到±2ppm/°C的溫漂。其最高精度也可以達到±0.01%。

  厚膜电阻的缺点是在低阻值的部分很难做到高精密低温漂,噪声指标也不好,长期稳定性一般都是比其他精密電阻差。

  2精密薄膜電阻

  精密薄膜电阻的技术发展代表了可以被大量商用的精密電阻技术,也是目前最流行的精密電阻技术。通过长时间多层的膜层沉积,高精密的调阻和后期的筛选,最优的精密薄膜电阻可以达到±2ppm/°C的温漂和±0.01%的精度,以及很好的长期稳定性。

  其缺點是功率做不大,低阻值部分指標不好,不抗靜電,功率系數差,很難滿足小批量的供貨,且不同批次的一致性不好。

精密電阻


  3精密金屬膜電阻

  精密金属膜电阻的各项指标和精密薄膜电阻类似,晶圆精密金属膜电阻有被贴片精密薄膜电阻替代的趋势,但插脚的精密金属膜电阻仍然是主流的低成本的精密電阻技术。

  和精密薄膜電阻一樣,由于調阻會造成熱點效應,影響電阻的穩定性和可靠性。

  4精密線繞電阻

  作为最早的精密電阻技术,高精密的线绕电阻温漂可以做到±1ppm/°C, 且精度可以做到±0.001%,这是薄膜和厚膜电阻没有办法做到的。最好的精密线绕电阻其阻值可以做到接近50M,适合超精密高阻值的应用。

  由于其他電阻技術的發展,精密線繞電阻趨于被淘汰的邊緣,因爲其價格昂貴,有電感等缺點。

  5精密箔電阻

  雖然精密箔電阻早在1962年發明,截至目前他仍然是最精密的電阻技術,通過把鎳鉻合金黏貼在陶瓷基板上進行應力平衡,得到接近于零的溫漂,通過激光刻蝕電阻圖形以及調阻,可以得到高達±0.001%的精度。最好的箔電阻存儲6年阻值僅漂移±2ppm,抗靜電,無感無容,無熱點設計,低噪聲,低電壓系數。

  箔电阻的缺点是阻值做不了很高,最大尺寸的貼片電阻最高只能做到150K,最大尺寸的插脚电阻阻值最高只能做到2M。

  为什么插脚的精密電阻要优于贴片的精密電阻?

  1 PCB应力

  贴片的精密電阻焊接到PCB上后会受到PCB热胀冷缩的挤压或者拉伸,从而传递应力到电阻层,影响到电阻的阻值和长期稳定性。在一些温度变化非常剧烈的场合甚至会出现断裂的问题。而插脚的电阻通过细长的焊脚释放了PCB传递的应力,所以不会存在貼片電阻的问题。

  2環境應力

  潮湿,硫,盐雾等都会对电阻的阻值产生影响。贴片的精密電阻一般保护层要明显弱于插脚电阻,所以隔绝外部环境应力的能力不如插脚电阻。一般的插脚精密電阻都采用环氧或者塑封,有一些全密封的插脚电阻内部注油,完全隔绝了外部环境因素对于电阻阻值的影响,这种电阻可以作为二级计量标准使用。

  3 焊接应力

  在焊接热的冲击后,插脚电阻的阻值变化要明显小于貼片電阻。精密貼片電阻的焊锡高度一般我们都建议低于电阻焊脚高度30%以上,精密插脚电阻的安装我们也建议和PCB之间至少保留1mm的空间,从而避免PCB热胀冷缩造成的拉力影响。

  很多场合使用贴片的精密電阻,有些是为了成本考虑,有些是因为安装空间或自动化AV在线需求,而一种柔性焊脚的贴片精密箔电阻,则可以兼顾貼片電阻和插脚电阻的优点,能有效应对各种应力的影响。

  冠发说:电阻是一门材料科学,今天我们大批量在使用的精密電阻技术都发明于60年前,60年来我们在电阻材料方面的研究取得了一些进展,所制造的精密電阻满足了大多数精密应用场合的需求。但同时我们也面临一些挑战,尤其是在低阻值和高阻值段的精密電阻水平还有待提高。

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此文關鍵詞:精密電阻