一文搞清楚贴片电阻的规格与制造 | 元器件科普

贴片电阻(SMD Resistor)是金属玻璃铀电阻器中的一种,是将金属粉和玻璃铀粉混合,采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器。贴片电阻具有耐潮湿,高温,温度系数小的特点。


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贴片电阻器的规格

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关于贴片电阻器的尺寸


贴片电阻器的外形尺寸有企业独有的称呼方式和mm、inch标记方式。
代表性产品的尺寸互换表如下。


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***是产品名称(多连芯片除外)

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什么叫电阻温度系数


关于电阻温度系数

所有物质随温度变化内部阻值会发生变化。
电阻器也不例外,随温度变化阻值会发生变化。其变化比例称为电阻温度系数。
单位为ppm/°C。根据基准温度条件下的阻值变化率和温度差,可以用下式求得电阻温度系数。


电阻温度系数 (ppmppm/°C) = (R-Ra)/Ra ÷ (T-Ta) × 1000000

Ra: 基准温度条件下的阻值
Ta: 基准温度
R: 任意温度条件下的阻值
R: 任意温度


例)100ppm/°C电阻温度系数的贴片电阻器,从基准温度20°C到100°C时的阻値变化率是?


电阻温度系数 (ppm/°C) = (R-Ra)/Ra ÷ (T-Ta) × 1000000 →
100 (ppm/°C) = (R-Ra)/Ra ÷ (100-20) × 1000000
(R-Ra)/Ra = 0.008 = 0.8%


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什么叫额定功率


关于额定功率和周围温度


额定功率是指在规定的周围温度条件下能够连续工作的功率最大值。


贴片电阻器施加功率就会发热。贴片电阻器有使用温度上限,所以电阻器在70℃以上周围温度下使用时,有必要依据以下功率下降曲线降低功率。


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贴片电阻器的制造

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制造流程例

ROHM贴片电阻器代表性产品MCR系列的制造流程如下。


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※实际上是指氧化铝电路板上的全体,但仅对一个芯片作说明。


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什么叫丝网印刷

关于丝网印刷


ROHM的贴片电阻器各层由丝网印刷构成。


丝网印刷是指在丝网膜上形成印刷图文,上面涂抹油墨用刮板挤压,在目标物(氧化铝电路板等)上誊写图文的印刷方法。


丝网印刷的流程


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激光切割


关于切割工程的必要性


厚膜贴片电阻器各层由丝网印刷形成。氧化铝电路板上一次形成几百个电阻体,所以印刷状态下多少存在偏差。即阻值存在偏差。


如果取有阻值偏差的芯片,只能得到部分的目标阻值。


因此需要实施调整阻值的"激光切割"工程。


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什么叫激光切割


激光切割是指对每个电阻体进行测定并用激光切割形成目标阻值,同时减少偏差的工程。最初应印刷比目标阻值小的电阻体。通过在电阻体内加入切割工艺,使电流通路变窄,阻值变大。


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贴片电阻器3种典型的故障事例

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1、浪涌引起的厚膜贴片电阻器损坏


浪涌是指施加于电路的瞬态大电压或瞬态大电流。可以举人们平时熟知的例子,如雷或静电等。


电阻被施加这种浪涌电压或浪涌电流时,过度的电应力会使电阻特性受到影响,最坏的情况,可能导致芯片损坏。


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如何才能增强抗浪涌特性?


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作为增强抗浪涌特性的方法,可举以下例子。


扩大芯片尺寸则电极间距变大,抗浪涌性能变强,但使用大尺寸芯片需要更多的电路板空间。


电路板没有多余空间,希望小型化的同时能确保浪涌耐量


尽管是抗浪涌贴片电阻器,却以小型尺寸确保了优异的抗浪涌特性。


静电破坏测试(遵循EIAJ标准)人体模式

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ROHM的抗浪涌贴片电阻

  1. 采用抗浪涌特性优异的材料
  2. 采用独有的电阻体元件设计,使电位梯度平缓,减轻对芯片的损坏


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ROHM的抗浪涌贴片电阻器,通过提高耐压特性、调整元件形状,与通用产品相比,确保了大额定功率。


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ROHM的ESR系列、LTR系列,在不改变其尺寸的基础上增强了抗浪涌特性,提高了额定功率。


2、焊接裂纹引起的贴片电阻器的阻值误差


为什么会发生焊接裂纹?


贴片电阻器用焊锡贴装于电路板上,并在各种环境下使用。有时还在100°C以上高温环境或-40°C低温环境下使用。


厚膜贴片电阻以氧化铝电路板为支撑, 与贴装电路板的代表性材料FR-4(玻璃环氧树脂),在温度变化引起的收缩度(热膨胀系数)方面有差异。重复温度循环时,该差异转变为应力,在结合两者的焊锡圆角接合处可能产生裂纹。


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※因是图片缘故,作了突出性表述。

※厚膜贴片电阻的图片。


这是贴片电阻器收缩产生的应力,因此电极间距大,即芯片尺寸越大对芯片越不利。


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缩短电极间距,即缩小芯片尺寸,则可以避免焊接裂纹发生。但是…

芯片大小、额定功率、元件最高电压等特性值都是权衡后的数值。
小尺寸的特性值比大尺寸的特性值低。


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不降低额定功率等规格的基础上,希望解决焊接裂纹问题,提高接合可靠性!
希望芯片尺寸的扩大,不会引起接合可靠性下降,还能提高额定功率!

长边电极型产品可以在不改变尺寸的条件下缩短电极间距。


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实际实施温度循环测试后,没出现焊接裂纹。


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测试条件: JIS C 5201-1 sec4.遵循9个标准
Condition: -40°C: 30min / +125°C: 30min
气层 3000 cyc
Test Board: FR-4
Solder: Sn/3.0Ag/0.5Cu (t = 0.100mm)


采用长边电极结构,增加了散热路径。
因此与通用产品相比,额定功率高。


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长边电极LTR系列可以解决焊接裂纹问题,还能提高额定功率。
另外,还确保了抗浪涌特性,是可靠性方面优异的产品。


3、电阻器的硫化


硫化引起的断线


空气中存在着各种形式的硫磺成分,像汽车尾气和温泉的硫磺气体等。

这种硫磺成分吸附在金属表面,慢慢地和金属发生反应。


厚膜贴片电阻器的内部电极采用了银 (Ag),如果有硫磺成分气体从保护膜和电镀层之间的缝隙侵入,就会发生如下图所示的反应,慢慢地生成硫化银 (Ag2S)。


(参考照片)结果内部电极断线,电阻值不能显示出来。我们就把这种现象称为硫化引起的断线。


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来源:ROHM

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页面更新:2024-04-18

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