薄膜材料和沉積技術(shù)的進(jìn)步為市場(chǎng)提供了價(jià)格合理的精密電阻器，并允許它們?cè)趶V泛的應(yīng)用和最終產(chǎn)品中使用。更具體地說(shuō)，獨(dú)特的材料和設(shè)計(jì)使精密片式電阻器具有更高的額定功率、更低的容差和 TCR 值，以及耐濕/濕性——所有這些都沒(méi)有使用會(huì)增加成本的貴金屬。此外，這些具有成本效益的片式電阻器是 100% 無(wú)鉛且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)且無(wú)豁免。使用精密薄膜電阻器有明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。重要的是要了解這些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，以便為給定的應(yīng)用或要求選擇正確的精密電阻器。
優(yōu)勢(shì)
精密薄膜電阻器在過(guò)去 10 年中取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。0.1% 容差和 25-ppm TCR 電阻器在過(guò)去被認(rèn)為是高精度、昂貴且在任何地方的貨架上都很難找到，現(xiàn)在在庫(kù)存中很常見(jiàn)。需要注意的是，E96 電阻值是所有制造商中最流行和最常見(jiàn)的。如果可能，工程師應(yīng)將他們的精密設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在 E96 系列值上。這樣做，他們將有更好的機(jī)會(huì)為原型或生產(chǎn)構(gòu)建找到零件。雖然大多數(shù)薄膜電阻器系列都有 E192 值，但這些值很少有庫(kù)存，可能沒(méi)有標(biāo)記，并且可能需要更高的最小訂購(gòu)量。
與標(biāo)準(zhǔn)厚膜芯片相比，精密薄膜電阻器的整體電氣性能提升非常顯著(見(jiàn)表 1)。除了在容差和 TCR 方面可能出現(xiàn)的明顯改進(jìn)之外，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試所測(cè)得的性能特征顯示了精密薄膜芯片令人印象深刻的能力。
表 1：精密薄膜電阻器與標(biāo)準(zhǔn)厚膜芯片。
| 測(cè)試 | 精密薄膜性能 | 典型的厚膜性能 |
| 短時(shí)過(guò)載 | ±0.05% | ±2% |
| 負(fù)載壽命 | ±0.05% | ±3% |
| 偏差濕度 | ±0.05% | ±3% |
| 耐焊錫熱 | ±0.05% | ±1% |
薄膜技術(shù)的最新進(jìn)展
現(xiàn)在允許生產(chǎn)公差低至 0.01% 和 TCR 低至 1 ppm 的表面貼裝片式電阻器。雖然這一性能仍落后于塊狀金屬箔技術(shù)，但差距正在縮小。此外，最高精度薄膜片式電阻器與可比較的大塊金屬箔電阻器之間的成本差異要小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。現(xiàn)在，具有極高精度要求的設(shè)計(jì)工程師擁有了過(guò)去不存在的價(jià)格合理的選擇。例如，Stackpole 的 RNCF 系列提供各種尺寸和電阻值，公差低至 0.01%，TCR 低至 1 ppm/°C。
缺點(diǎn)
薄膜技術(shù)有兩個(gè)主要缺點(diǎn)。由于該技術(shù)中存在少量電阻材料，因此薄膜電阻元件的脈沖處理受到限制。對(duì)于當(dāng)今市場(chǎng)上最豐富的薄膜電阻器鎳鉻合金薄膜電阻元件，存在濕氣腐蝕導(dǎo)致電阻偏移并最終導(dǎo)致開(kāi)路故障的可能性。
薄膜電阻器的脈沖處理與厚膜片式電阻器相當(dāng)，脈沖持續(xù)時(shí)間為 1 秒或更長(zhǎng)。這是由于與厚膜相比，薄膜元件的相對(duì)密度更高。然而，對(duì)于較短的脈沖持續(xù)時(shí)間，能量處理量會(huì)顯著降低。例如，對(duì)于 0.1 ms 的脈沖持續(xù)時(shí)間，厚膜芯片脈沖處理與薄膜芯片脈沖處理之間的差異大約是一個(gè)數(shù)量級(jí)。然而，精密薄膜電阻器最常用于精密應(yīng)用、測(cè)量或監(jiān)控以及高精度控制。這些應(yīng)用程序通常需要很少或不需要脈沖處理。如果存在脈沖條件，則可以將其他脈沖限制電阻器與薄膜電阻器一起使用，以限制其暴露于脈沖能量中。
濕氣腐蝕是標(biāo)準(zhǔn)鎳鉻薄膜芯片失效的潛在原因。水分會(huì)導(dǎo)致薄膜元件中的金屬氧化，使其不導(dǎo)電，最終導(dǎo)致正電阻偏移和開(kāi)路故障。幸運(yùn)的是，有幾種方法可以解決這個(gè)問(wèn)題。例如，Stackpole 的 RNCS 系列是一種專(zhuān)有的鈍化鎳鉻薄膜技術(shù)，可提供保護(hù)電阻元件的防潮屏障。在 3,000 小時(shí)的偏置濕度測(cè)試中，鈍化鎳鉻薄膜技術(shù)顯示出非常小的電阻偏移。對(duì)于需要最高耐濕腐蝕性的應(yīng)用，可以使用氮化鉭技術(shù)。
總結(jié)
設(shè)計(jì)工程師現(xiàn)在擁有一種薄膜 SMD 替代方案，它提供了廣泛的電阻和尺寸范圍，公差低至 ±0.01%，TCR 低至 1 ppm/°C。薄膜電阻器采用新材料和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可在降低成本的同時(shí)提供對(duì)惡劣環(huán)境條件(如濕氣和濕氣)的固有抵抗力。薄膜 SMD 電阻器旨在滿(mǎn)足需要精確性能的廣泛應(yīng)用的要求，提供堅(jiān)固耐用和長(zhǎng)壽命的性能而不會(huì)降低性能。
審核編輯：湯梓紅