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            Chip-R 貼片電阻器

            文章來源:萬利隆電子 閱讀次數:發布時間:2017-11-23

            貼片式固定電阻器 又稱片式固定電阻器,簡稱貼片電阻、片阻。英文 Chip Fixed Resistor 簡稱 Chip-R、SMD Risistor,是電子電路中使用量最大,應用最廣的元件。

            電阻器分類

            從材料工藝角度分主要有兩大類:

            厚膜貼片電阻器 Thick Film Risister

            薄膜貼片電阻器 Thin Film Risister

            兩者區別對比見表一。

            表一 厚膜貼片電阻器和薄膜貼片電阻器對比

            種類

            對比項

            厚膜

            貼片電阻器

            薄膜

            貼片電阻器

            電阻體材料

            氧化釕類

            鎳鉻合金

            電阻體厚度

            >10um

            <1um

            關鍵工藝

            絲網印刷

            高溫燒結

            真空/磁控濺射

            常規阻值

            1Ω~22MΩ

            1Ω~ 2MΩ

            常規精度

            ±5%、±1%

            ±0.1%、±0.01%

            TCR

            ±50~±500

            ppm/

            ±5~±25

            ppm/

            功率

            較大

            較小

            成本

            適用范圍

            無特別要求的廣泛場合

            高精度、高穩定要求,儀器表,醫療器械等

            目前厚膜貼片電阻器生產量使用量占絕大部分。

            以下內容以厚膜貼片電阻器為主。

            厚膜貼片電阻從設計性能上可分為常規、超低阻值、高壓、高阻、精密和大功率等六種類別,具體差別見表二。

            表二 厚膜貼片電阻不同類別區分

            參數

            分類

            阻值

            Ω

            TCR

            ± ppm/

            功率

            W

            電壓

            V

            公差

            常規

            1.0

            ~22M

            100

            ~300

            0603 1/10

            0805 1/8

            1206 1/4

            1210 1/3

            2010 3/4

            2512 1

            200

            ±5%

            ±1%

            超低阻

            10m

            ~1000m

            500

            200

            ±5%

            ±1%

            高壓

            10K

            ~15M

            200

            200

            ~1000

            ±5%

            ±1%

            精密

            10~1M

            50

            200

            ±0.5%

            ±0.1%

            高阻

            22M

            ~1.0G

            500

            ~ 2000

            200

            ±5%

            ±10%

            大功率

            0.1

            ~22M

            75

            ~ 500

            0603 1/5

            0805 1/4

            1206 1/2

            1210 1/2

            2010 1

            2512 1.5

            200

            ±5%

            ±1%

            貼片電阻中的還有一類叫零歐姆電阻,本質上相當跳線,應用相當廣泛。

             

            尺寸規格

            貼片電阻主要有“0201~ 2512”9個標準化的尺寸規格系列。有兩種尺寸代碼系統表示方式:

            ①EIA英制:如1206,”12”表示長度為0.12英寸,“06”表示寬度為0.06英寸。

            ②國際單位制:如3216,“32”表示長度為3.2mm英寸,“16”表示寬度為1.6mm。

            由于1英寸=25.4mm,所以經標準化后英制“1206”與國際單位單位制“3216”表達的尺寸規格一致。

            表三貼片電阻常規尺寸系列

            英制

            (in)

            公制

            (mm)

            (L)

            (mm)

            (W)

            (mm)

            (t)

            (mm)

            0201

            0603

            0.60±0.05

            0.30±0.05

            0.23±0.05

            0402

            1005

            1.00±0.10

            0.50±0.10

            0.30±0.10

            0603

            1608

            1.60±0.15

            0.80±0.15

            0.40±0.10

            0805

            2012

            2.00±0.20

            1.25±0.15

            0.50±0.10

            1206

            3216

            3.20±0.20

            1.60±0.15

            0.55±0.10

            1210

            3225

            3.20±0.20

            2.50±0.20

            0.55±0.10

            2010

            5025

            5.00±0.20

            2.50±0.20

            0.55±0.10

            2512

            6432

            6.40±0.20

            3.20±0.20

            0.55±0.10

            具體尺寸公差,不同廠家略有不同。

            還有更小尺寸的,如國巨的:

            RC0075 長0.30X寬0.15X厚0.10 (mm)

            RC0100 長0.40X寬0.20X厚0.13 (mm)

             

            E24

            系列值

            標稱阻值系列 單位:歐姆(Ω)

            ×1

            ×10

            ×100

            ×103

            ×104

            ×105

            ×106

            ×107

            1.0

            1.0

            10

            100

            1K

            10K

            100K

            1M

            10M

            1.1

            1.1

            11

            110

            1.1K

            11K

            110K

            1.1M

            11M

            1.2

            1.2

            12

            120

            1.2K

            12K

            120K

            1.2M

            12M

            1.3

            1.3

            13

            130

            1.3K

            13K

            130K

            1.3M

            13M

            1.5

            1.5

            15

            150

            1.5K

            15K

            150K

            1.5M

            15M

            1.6

            1.6

            16

            160

            1.6K

            16K

            160K

            1.6M

            16M

            1.8

            1.8

            18

            180

            1.8K

            18K

            180K

            1.8M

            18M

            2.0

            2.0

            20

            200

            2K

            20K

            200K

            2M

            20M

            2.2

            2.2

            22

            220

            2.2K

            22K

            220K

            2.2M

            22M

            2.4

            2.4

            24

            240

            2.4K

            24K

            240K

            2.4M

             

            2.7

            2.7

            27

            270

            2.7K

            27K

            270K

            2.7M

             

            3.0

            3.0

            30

            300

            3K

            30K

            300K

            3M

             

            3.3

            3.3

            33

            330

            3.3K

            33K

            330K

            3.3M

             

            3.6

            3.6

            36

            360

            3.6K

            36K

            360K

            3.6M

             

            3.9

            3.9

            39

            390

            3.9K

            39K

            390K

            3.9M

             

            4.3

            4.3

            43

            430

            4.3K

            43K

            430K

            4.3M

             

            4.7

            4.7

            47

            470

            4.7K

            47K

            470K

            4.7M

             

            5.1

            5.1

            51

            510

            5.1K

            51K

            510K

            5.1M

             

            5.6

            5.6

            56

            560

            5.6K

            56K

            560K

            5.6M

             

            6.2

            6.2

            62

            620

            6.2K

            62K

            620K

            6.2M

             

            6.8

            6.8

            68

            680

            6.6K

            68K

            680K

            6.8M

             

            7.5

            7.5

            75

            750

            7.5K

            75K

            750K

            7.5M

             

            8.2

            8.2

            82

            820

            8.2K

            82K

            820K

            8.2M

             

            9.1

            9.1

            91

            910

            9.1K

            91K

            910K

            9.1M

             

            當E-24系列標稱電阻值的允差取±5%時,例如:

            標稱阻值“620”下限值為620ΩX(1-5%)=589Ω

            標稱阻值“560”上限值為560ΩX(1+5%)=588Ω

            如此推算,取公差為J級:±5%時,對應E24系列標稱阻值的相鄰標稱阻值上下限充值剛好相銜接。

             

            據公式一,可形成E6、E12、48、E96、E192系列,其中E96也是貼片電阻常用系列,E96的公差為F級:±l.0%。

            E24、E96系列是最常用的,選擇阻值是應選擇接近計算值的標稱值。公差標稱與阻值系列相關,公差越窄,精度越高,成本越高。

             

            電阻值溫度系數 TCR

            TCR — Temperature Coefficient of Resistance

            電阻值溫度系數--表征電阻值隨溫度變化的程度。

            用于制造厚膜貼片電阻器的電阻體材料電阻值會隨溫度的變化而有一定的變化,因此隨溫度的變化電阻值會發生變化。

            定義式:TCR=dR/(R.dT)

            即當溫度改變1℃時,電阻器電阻值的相對變化,單位為ppm/℃(即10E(-6)/℃)。

            實際應用時,采用平均電阻溫度系數

             

            其中:△T=T2-T1

            T1= +25 °C 基準溫度

            T2=( –55 ~ +125 )°C 測試溫度

            R1=+25 °C基準溫度下的電阻值

            R2=( –55 ~ +125 )°C 測試溫度點下的電阻值

            TCR有負溫度系數、正溫度系數和臨界溫度系數(在某一特定溫度下電阻只會發生突變)。

            電阻體電極中的氧化釕與玻璃的比例成份決定了TCR的具體值。不同廠家、不同尺寸規格及不同阻值段所采用的電阻體材料不同,其阻值溫度系數(TCR)有差異,一般在(±50~±600)ppm/℃,常見有±100 ppm/℃、±200 ppm/℃、±400 ppm/℃。

             

            因環境存在溫度變化,電阻器工作時也會引起溫升,阻值隨溫度變化對電路的工作穩定性將產生不良影響,電路要求越高,電阻溫度系數應越小,特別是作為基準電壓和提供工作點的電阻,更應該注意這一點。厚膜貼片電阻TCR最好水平做到±50ppm/℃,如需要變化率更小的電阻器,即須選用薄膜貼片電阻器,其TCR可達到±5ppm的水平。

            選用時注意參考廠家提供的技術資料,掌握控制TCR參數。

            額定功率與最大額定電壓

            額定功率

            貼片電阻通電做功發熱升溫,如熱功率過大,散熱不良,貼片電阻溫升過高會被燒毀。需要對貼片電阻熱功率進行限制,為額定功率。

            公式:P = I2 R = U2/ R

            貼片電阻散熱能力與材料、形狀和尺寸有關。同為厚膜貼片電阻,尺寸規格越大,散熱面積越大,額大功率就越大。

            表五 貼片電阻的尺寸規格與功率關系表

            尺寸規格

            額定功率(70°C

            英制(inch)

            公制(mm)

            常規系列

            提升系列

            0201

            0603

            1/20W

            /

            0402

            1005

            1/16W

            1/8W

            0603

            1608

            1/10W

            1/5W

            0805

            2012

            1/8W

            1/4W

            1206

            3216

            1/4W

            1/2W

            1210

            3225

            1/3W

            1/2W

            2010

            5025

            1/2W

            3/4W

            2512

            6432

            1W

            1.5W

            厚膜電阻器的額定功率通常定義在環境溫度70℃下,當高于70℃時,應參照斜率按對應溫度降額使用,見圖A。

             

            圖A 額定功率降額曲線

            貼片電阻功率一般都較小,注意設計余量,必要時采用降功率設計;有些尺寸的功率是可以兼容的,如0805可以做到1/4W與1206相當,具體要參考生產廠家技術資料

            額定電壓(Vr)

            額定電壓與額定功率有一定的相關性,最大工作電壓與尺寸有關,一般地額定工作電壓不超過200V,額定電壓大于200V的屬中高壓產品,需特別的設計。目前貼片電阻器的最大額定工作電壓最高可達1000V。

            最大額定電壓不能完全按公式(P=U2/R)確定,因為當貼片電阻阻值R較大時,據公式得出的電壓值會很高,大大超出貼片電阻材料結構承受能力。

            最大額定工作電壓是由貼片電阻材料與結構決定的,不同廠家的材料與結構略有不同,最大額定工作電壓值會有所差異,選用時需注意。

             

            表六 貼片電阻最大額定工作電壓表

            規格

            常規型

            中高壓型

            0201

            25V

            0402

            50V

            0603

            75V

            350V

            0805

            150V

            400V

            1206

            200V

            500V

            1210

            200V

            500V

            2010

            200V

            1000V

            2512

            200V

            1000V

            過載工作電壓不能超過最大額定工作電壓的2倍,如1206常規型過載電壓不能大于400V。

            在實際使用貼片電阻時,應當同時滿足額定功率和最大額定電壓要求。

            命名方法

            各廠家品牌貼片電阻的命名方法不完全一致,但基本包含有產品系列、尺寸、標稱電阻值、誤差級別和包裝方式等信息,有些品牌命名還含有溫度系數、額定功率等信息。

             

            常見的命名規則

             

            R

            S

            -

            06

            K

            152

            J

            T

            常規功率類別

            0402 1/16W

            0603 1/10W

            0805 1/8W

            1206 1/4W

            1210 1/3W

            1812 1/2W

            2010 3/4W

            2512 1W

             

            尺寸代號

            02 0402

            03 0603

            05 0805

            06 1206

            1210 1210

            10 2010

            12 2512

            溫度

            系數

            ±100

            PPM/C

            標稱

            阻值

            “152”

            =1500Ω

            =1.5KΩ

            “1501”

            =1500Ω

            =1.5KΩ

            公差

            (精度)

            F±1%

            J ±5%

            編帶

            包裝

             

            標識在貼片電阻器電阻體表面上的阻值代碼一般規則如下:

            E24系列公差±5%:

            兩位有效數字+零的個數 10KΩ=103

            E96系列公差±1% :

            三位有效數字+零的個數 10.2KΩ=1022

            貼片電阻使用常見問題

            厚膜貼片電阻器制造工藝相當成熟,多為自動化大規模生產,產品一致性好,來料中最常見的問題不是很多,使用過程中主要有以下問題:

            電極脫落:

            電阻本身的電極附著強度不好或是焊接過程溫度過高灼傷電極,特別是手工焊接時更容易發生這種情況。

            阻值變異:

            一般都是阻值變大而失效。主要是長時間過載造成的。貼片電阻應用的線路往往元件密度都比較高,散熱條件也就差一些,考慮可能較高的環境溫度,選用電阻時要進行降功率設計。

            端電極氧化:

            易造成虛焊。顯微鏡下觀察外電極是否發黃發黑或可焊性試驗(235℃*3s)觀察外電極上錫情況(上錫率>85%)

            基體斷裂:

            主要受到機械應力破壞所致,極個別是熱應力引起。

             

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