大功率厚膜电阻器制造 – 优化性能？

通过优化工业大功率电阻器制造工艺，制造商可以提高电阻器的性能和可靠性、容差、额定电压、TCR、稳定性和额定功率。

在本文中，我们将介绍工业功率电阻器的制造过程。我们讨论了材料选择和生产技术及其对性能的潜在影响。

完美的电阻器

在其整个使用寿命期间，一个完美的电阻器将具有恒定的电阻值和零电容和电感。无论任何外部应力如何，其电阻值都将保持不变。这些可能包括过电压和浪涌事件、ESD、机械应力、温度变化、湿度水平和环境条件。

实际上，完美的电阻器并不存在。要以可接受的成本提供符合所需规格的电阻器，需要权衡取舍。系统设计人员在选择电阻器时必须了解这些折衷方案。他们应该考虑

功耗

额定电压

宽容

负载寿命稳定性

自加热也是一个考虑因素。这取决于施加的电压、电阻材料和电阻制造工艺。

厚膜大功率电阻器制造

第一步是在平坦的基板（通常是氧化铝）上沉积电阻膜图案。电阻是磁道长度除以磁道宽度乘以墨水电阻率的函数。

在丝网印刷中，将金属氧化物混合物与载体材料结合，并将粘合剂施加到基材上。载体是有机溶剂和粘合剂（玻璃状熔块）的混合物。粘合剂在点火后将电阻材料固定到位。

在高温（通常为850°C）下烧制图案化基板后，电阻图案通常会被磨损以提供所需的电阻值。最后，对电阻元件进行涂层以保护其免受环境影响。这决定了器件的绝缘电阻及其介电耐受能力。

在高温烧制过程中，载体材料燃烧掉，金属氧化物结合形成电阻膜，玻璃熔块熔化以将电阻材料固定到位。制造商按顺序添加电阻层，以创建所需的电阻模式和值。

提高厚膜电阻器性能

优化厚膜工业功率电阻器制造工艺可以最大限度地提高性能和可靠性。然而，值得注意的是，追求更高的性能必须与成本相平衡。更精确的制造工艺可能会导致生产成本增加。

功耗

工业功率电阻器的额定功率是电阻器在不超过其规定温度限值的情况下可以安全耗散的最大功率（在给定环境中）。

考虑到所需的功率处理能力、工作环境的定义、冷却（如果有）和系统板上的可用空间，电阻器制造商可以做出适当的设计选择。

厚膜电阻器的功耗能力受材料选择的影响。不同的材料具有不同的导热系数和温度系数。高导热材料可以处理更多的功率，而不会产生明显的温度升高。

高基板导热性改善了传热，提高了电阻器的功率处理能力。较大的电阻器具有更大的散热表面积，使其能够处理更高的功率水平。电阻的形状也会对功耗产生影响。

材料选择和设计至关重要，但制造控制也同样重要。例如，电阻走线的最终磨损会导致走线变薄。这可能导致“热点”，从而导致功率电阻器失效。

电压

在大功率应用中，电阻器的功率处理能力通常是首要考虑因素，但考虑最大额定电压也很重要。不同的厚膜电阻材料具有不同的介电强度。这决定了电阻器在不击穿电气击穿的情况下承受高电压的能力。

基材材料也是一个需要考虑的因素。具有高介电强度的基板可增加电绝缘和电阻额定电压。

与额定功率一样，电阻器的物理尺寸和形状也起着重要作用。较大的电阻器在导电元件之间具有更大的空间，从而降低了电压击穿的风险。

宽容

容差是指电阻值可以偏离其规定值的范围。电阻材料电阻率的变化会导致电阻器标称值的变化。

公差也会受到制造工艺变化的影响。尽管制造商旨在控制这些变化，但这必须与成本影响相平衡。

稳定性

随着时间的推移，温度效应以及电气和机械应力都会影响电阻器的性能。它们可能会影响电阻值（稳定性），或导致完全故障。

电阻膜的颗粒结构使其容易受到热应力、电气应力或机械应力的影响。电阻材料的选择可以在一定程度上缓解这个问题，但需要考虑性能和成本的权衡。

有多种标准电阻器器件可供选择。大型制造商倾向于生产适合广泛应用的设备。他们往往会忽略具有更极端要求的应用程序。专业的EAK厚膜电阻器制造商在这个领域开展业务。他们提供中小批量制造的工业功率电阻器器件。