Widerstände für die Stromerfassung
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Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Hohe Nennleistung
Mit der MCR-Serie hat Rohm eine niederohmige Standard-Linie an Mehrzweck-Dickschicht-Chip-Widerständen im Portfolio, die ab 47 mΩ – sowie im erweiterten Widerstandsbereich ab 11 mΩ – verfügbar ist. Ebenfalls erhältlich ist die UCR-Serie, die über eine längere Elektrodengröße verfügt und ein anderes Widerstandselemente-Material für hohe Nennleistung und Temperatureigenschaften nutzt. Durch ihre rückseitige Montage minimiert sie Widerstandsschwankungen während der Montage (Bild 4). Die Modelle sind in der Größe 0603 (UCR006-Serie) verfügbar und mit einem erweiterten Temperaturbereich (–55 °C bis +155 °C) ideal für den Automobilmarkt.
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Insbesondere die höhere Nennleistung der Serien LTR und UCR ermöglicht es, diese kleineren Widerstände zu verwenden, was den Austausch konventioneller Modelle ermöglicht und einen Beitrag zu kleineren Designs oder der Miniaturisierung des Endprodukts leistet.
Widerstände basierend auf resistivem Metall
Niederohmige Metallstreifen-Widerstände verfügen über eine ganz andere Konstruktion im Vergleich zu Dickschichtwiderständen – bei ohmscher Metalldicke von zehn Mikrometern bis zu einigen Millimetern.
Dieser Widerstandstyp wird mit verschiedenen Verfahrenstechniken, beispielsweise durch Ätzen und andere chemische Bearbeitung, hergestellt und erreicht Zielwiderstandswerte sowie Merkmale anhand der Formung des Elements. Dadurch bieten Metallstreifen-Widerstände eine höhere Nennleistung und präzisere Temperaturwiderstandskoeffizienten als die Dickschicht-Varianten. Für den niederohmigen Bereich von 0,2 bis 10 mΩ wird üblicherweise ein relativ dickes resistives Metall verwendet.
Dass die Materialwahl entscheidenden Einfluss auf die Wärmeableitungs- und Wärmekapazitätseigenschaften haben kann, ist evident. Bei seiner PSR-Serie von 0,2 mΩ bis zu 3,0 mΩ im 4-W-Bereich und in größeren Klassen verwendet Rohm etwa proprietäre Schweißtechnologie, um resistives Metall und Kupfer-Elektroden zu verbinden, wodurch sich die Wärmeableitung und Wärmekapazität verbessern ließen (Bild 5).
Darüber hinaus verfügt die Serie über größere Kupferelektroden, die es ermöglichen, die Nennleistung auf 5 W zu erhöhen, während die Wärmeableitungseigenschaften gleich bleiben. Um die bestmögliche Genauigkeit des Widerstandstemperaturkoeffizienten zu gewährleisten, wird zudem das optimale resistive Metall für jeden Widerstandswert gewählt.
Für eine Nennleistung von weniger als 2 W gibt es die PMR-Serie von einem bis zu zehn Milliohm. Obwohl die PMR-Reihe anders strukturiert ist als die PSR-Familie, nutzen beide eine Metalllegierung für das Widerstandselement. Darüber hinaus benutzt die Baureihe kein Trimming, um den Widerstandswert einzustellen, und verhindert so die Wärmekonzentration auf dem Widerstandselement der Anwendung (Bild 6). Die PMR-Serie wurde erweitert, um die kleinste Widerstandsklasse zu umfassen; eine weitere Miniaturisierung ist geplant.
Zukünftige Entwicklungen
Um niedrige Widerstandswerte von mehr als 10 mΩ im Bereich von 1 W und mehr zu unterstützen, sollte die Widerstandsmaterialstärke etwa 100 µm betragen. Weil das Widerstandselement selbst den Hauptkörper umfasst, ist jedoch die Spanbildung schwierig. Und obwohl es möglich ist, ein Widerstandsmaterial auf das Substrat anzuschließen, um den Hauptkörper zu bilden, hat Rohm sein Produktportfolio diesbezüglich nicht erweitert.
In diesem Bereich setzen viele Nutzer bedrahtete oder Dickfilm-Widerstände ein. Allerdings nahm in den letzten Jahren die Nachfrage nach Metallstreifen-Widerständen als Reaktion auf verschiedene Anforderungen wie erhöhte Erfassungsgenauigkeit, Board-Miniaturisierung und eine geringere Verwendung von bedrahteten Bauteilen zu. Daher hat Rohm seine Palette der Metallstreifen-Widerstände auf diese Anforderungen ausgerichtet und entwickelt neue, kompakte Produkte mit hoher Wärmeableitung. Die Nachfrage nach niederohmigen Widerständen in der Automobilbranche wird kontinuierlich steigen. Aus diesem Grund wird Rohm sein Widerstands-Spektrum weiterhin erweitern, wobei der Schwerpunkt auf der Verbesserung der Nennleistung und Wärmeableitung bei gleichzeitiger Größenreduzierung liegt.
Der Autor
| Jochen Hüskens |
|---|
| ist Produktmanager bei Rohm Semiconductor in Willich-Münchheide. Er ist verantwortlich für die Product-Marketing-Aktivitäten in Europa im Bereich der diskreten, passiven und optoelektronischen Bauelemente |
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