Chip-R 贴片电阻器

2017-10-27 18:33:06 post by microhm

贴片式固定电阻器 又称片式固定电阻器,简称贴片电阻、片阻。英文 Chip Fixed Resistor 简称 Chip-R、SMD Risistor,是电子电路中使用量最大,应用最广的元件。

分 类

从材料工艺角度分主要有两大类:

厚膜贴片电阻器 Thick Film Risister

薄膜贴片电阻器 Thin Film Risister

两者区别对比见表一。

表一 厚膜贴片电阻器和薄膜贴片电阻器对比

种类

对比项

厚膜

贴片电阻器

薄膜

贴片电阻器

电阻体材料

氧化钌类

镍铬合金

电阻体厚度

>10um

<1um

关键工艺

丝网印刷

高温烧结

真空/磁控溅射

常规阻值

1Ω~22MΩ

1Ω~ 2MΩ

常规精度

±5%±1%

±0.1%±0.01%

TCR

±50~±500

ppm/

±5~±25

ppm/

功率

较大

较小

成本

适用范围

无特别要求的广泛场合

高精度、高稳定要求,仪器表,医疗器械等

目前厚膜贴片电阻器生产量使用量占绝大部分。

以下内容以厚膜贴片电阻器为主。

厚膜贴片电阻从设计性能上可分为常规、超低阻值、高压、高阻、精密和大功率等六种类别,具体差别见表二。

表二 厚膜贴片电阻不同类别区分

参数

分类

阻值

Ω

TCR

± ppm/

功率

W

电压

V

公差

常规

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%

高压

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%

贴片电阻中的还有一类叫零欧姆电阻,本质上相当跳线,应用相当广泛。


尺寸规格

贴片电阻主要有“0201~ 2512”9个标准化的尺寸规格系列。有两种尺寸代码系统表示方式:

①EIA英制:如1206,”12”表示长度为0.12英寸,“06”表示宽度为0.06英寸。

②国际单位制:如3216,“32”表示长度为3.2mm英寸,“16”表示宽度为1.6mm。

由于1英寸=25.4mm,所以经标准化后英制“1206”与国际单位单位制“3216”表达的尺寸规格一致。

表三贴片电阻常规尺寸系列

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

具体尺寸公差,不同厂家略有不同。

还有更小尺寸的,如国巨的:

RC0075 长0.30X宽0.15X厚0.10 (mm)

RC0100 长0.40X宽0.20X厚0.13 (mm)

当前应用最广的尺寸是0402 0603 080512060201及更小尺寸主要用于移动终端集成度较高的产品中;20102512等大规格主要用于大功率如电力电路领域。

标称阻值及公差

标称阻值:标识在电阻器上的阻值。要根据标准化了的阻值系列表进行标识。

公差:电阻器的标称阻值与实际测量的阻值是存在偏差的,对偏差设定一个限度,如标称阻值+5%范围内,这就是标称电阻值的公差或叫容许误差、精度。

贴片电阻的标称电阻值和公差按1952年国际电工学会规定的“固定电阻器和固定电容器优选值及其公差”系列确定。

优选值是一系列的数值或数列,是通过下面公式得出:

公式

万利隆

E分别取6、12、24、48、96、192

K取0、1、2、3 …自然数

当E取值24,K为0 、1、 2 … 21、22、23时就可得到E24系列值,见表三,左边第一列。

E24最常用的系列值。标称阻值按系列确定,每个电阻器的阻值是系列值的1倍、10倍、100倍、1000倍、10000倍 … 。

表四给出E24系列值及据E24系列值进行标称的系列标称阻值。


表四 E24系列值及对应系列标称阻值


E24

系列值

标称阻值系列 单位:欧姆(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


当E-24系列标称电阻值的允差取±5%时,例如:

标称阻值“620”下限值为620ΩX(1-5%)=589Ω

标称阻值“560”上限值为560ΩX(1+5%)=588Ω

如此推算,取公差为J级:±5%时,对应E24系列标称阻值的相邻标称阻值上下限充值刚好相衔接。


据公式一,可形成E6、E12、48、E96、E192系列,其中E96也是贴片电阻常用系列,E96的公差为F级:±l.0%。

E24、E96系列是最常用的,选择阻值是应选择接近计算值的标称值。公差标称与阻值系列相关,公差越窄,精度越高,成本越高。


电阻值温度系数 TCR

TCR — Temperature Coefficient of Resistance

电阻值温度系数--表征电阻值随温度变化的程度。

用于制造厚膜贴片电阻器的电阻体材料电阻值会随温度的变化而有一定的变化,因此随温度的变化电阻值会发生变化。

定义式:TCR=dR/(R.dT)

即当温度改变1℃时,电阻器电阻值的相对变化,单位为ppm/℃(即10E(-6)/℃)。

实际应用时,采用平均电阻温度系数


其中:△T=T2-T1

T1= +25 °C 基准温度

T2=( –55 ~ +125 )°C 测试温度

R1=+25 °C基准温度下的电阻值

R2=( –55 ~ +125 )°C 测试温度点下的电阻值

TCR有负温度系数、正温度系数和临界温度系数(在某一特定温度下电阻只会发生突变)。

电阻体电极中的氧化钌与玻璃的比例成份决定了TCR的具体值。不同厂家、不同尺寸规格及不同阻值段所采用的电阻体材料不同,其阻值温度系数(TCR)有差异,一般在(±50~±600)ppm/℃,常见有±100 ppm/℃、±200 ppm/℃、±400 ppm/℃。


因环境存在温度变化,电阻器工作时也会引起温升,阻值随温度变化对电路的工作稳定性将产生不良影响,电路要求越高,电阻温度系数应越小,特别是作为基准电压和提供工作点的电阻,更应该注意这一点。厚膜贴片电阻TCR最好水平做到±50ppm/℃,如需要变化率更小的电阻器,即须选用薄膜贴片电阻器,其TCR可达到±5ppm的水平。

选用时注意参考厂家提供的技术资料,掌握控制TCR参数。

额定功率与最大额定电压

额定功率

贴片电阻通电做功发热升温,如热功率过大,散热不良,贴片电阻温升过高会被烧毁。需要对贴片电阻热功率进行限制,为额定功率。

公式:P = I2 R = U2/ R

贴片电阻散热能力与材料、形状和尺寸有关。同为厚膜贴片电阻,尺寸规格越大,散热面积越大,额大功率就越大。

表五 贴片电阻的尺寸规格与功率关系表

尺寸规格

额定功率(70°C

英制(inch)

公制(mm)

常规系列

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

厚膜电阻器的额定功率通常定义在环境温度70℃下,当高于70℃时,应参照斜率按对应温度降额使用,见图A


图A 额定功率降额曲线

贴片电阻功率一般都较小,注意设计余量,必要时采用降功率设计;有些尺寸的功率是可以兼容的,如0805可以做到1/4W与1206相当,具体要参考生产厂家技术资料

额定电压(Vr)

额定电压与额定功率有一定的相关性,最大工作电压与尺寸有关,一般地额定工作电压不超过200V,额定电压大于200V的属中高压产品,需特别的设计。目前贴片电阻器的最大额定工作电压最高可达1000V。

最大额定电压不能完全按公式(P=U2/R)确定,因为当贴片电阻阻值R较大时,据公式得出的电压值会很高,大大超出贴片电阻材料结构承受能力。

最大额定工作电压是由贴片电阻材料与结构决定的,不同厂家的材料与结构略有不同,最大额定工作电压值会有所差异,选用时需注意。


表六 贴片电阻最大额定工作电压表

规格

常规型

中高压型

0201

25V

0402

50V

0603

75V

350V

0805

150V

400V

1206

200V

500V

1210

200V

500V

2010

200V

1000V

2512

200V

1000V

过载工作电压不能超过最大额定工作电压的2倍,如1206常规型过载电压不能大于400V。

在实际使用贴片电阻时,应当同时满足额定功率和最大额定电压要求。

命名方法

各厂家品牌贴片电阻的命名方法不完全一致,但基本包含有产品系列、尺寸、标称电阻值、误差级别和包装方式等信息,有些品牌命名还含有温度系数、额定功率等信息。


常见的命名规则


R

S

-

06

K

152

J

T

常规功率类别

0402 1/16W

0603 1/10W

0805 1/8W

1206 1/4W

1210 1/3W

1812 1/2W

2010 3/4W

2512 1W


尺寸代号

02 0402

03 0603

05 0805

06 1206

1210 1210

10 2010

12 2512

温度

系数

±100

PPM/C

标称

阻值

“152”

=1500Ω

=1.5KΩ

“1501”

=1500Ω

=1.5KΩ

公差

(精度)

F±1%

J ±5%

编带

包装

标识在贴片电阻器电阻体表面上的阻值代码一般规则如下:

E24系列公差±5%:

两位有效数字+零的个数 10KΩ=103

E96系列公差±1% :

三位有效数字+零的个数 10.2KΩ=1022

贴片电阻使用常见问题

厚膜贴片电阻器制造工艺相当成熟,多为自动化大规模生产,产品一致性好,来料中最常见的问题不是很多,使用过程中主要有以下问题:

电极脱落:

电阻本身的电极附着强度不好或是焊接过程温度过高灼伤电极,特别是手工焊接时更容易发生这种情况。

阻值变异:

一般都是阻值变大而失效。主要是长时间过载造成的。贴片电阻应用的线路往往元件密度都比较高,散热条件也就差一些,考虑可能较高的环境温度,选用电阻时要进行降功率设计。

端电极氧化:

易造成虚焊。显微镜下观察外电极是否发黄发黑或可焊性试验(235℃*3s)观察外电极上锡情况(上锡率>85%)

基体断裂:

主要受到机械应力破坏所致,极个别是热应力引起。

(文章来源于:电子元件技术在线)

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