»Wenn es um die ESD-Festigkeit geht, sind Folienwiderstände klar im Vorteil«
Dünnschicht-, Dickschicht- und Bulk-Metal-Folienwiderstände im Vergleich
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Bulk-Metal-Folien-Chips
Bulk-Metal-Folien-Chips werden hergestellt, indem eine Folie aus einer Nickel-Chrom-Legierung, die auf eine Dicke zwischen 2 und 10 µm ausgewalzt wurde, auf einen keramischen Träger geklebt wird. Die Herstellung eines Dünnschicht-Chips erfordert das Abscheiden (durch Aufdampfen, Sputtern oder ähnliche Verfahren) einer dünnen Metallschicht, vorzugsweise Nickel-Chrom oder Tantalnitrid, auf einem keramischen Träger. Die Überlegenheit der Bulk-Metal-Folien-Präzisionswiderstände gegenüber Dünnschichtwiderständen bei ESD-Einwirkung wird nach Herniks Angaben vor allem auf ihre größere Dicke zurückgeführt (die Folie ist typischerweise 100-mal dicker als bei Dünnschichtwiderständen), die eine im Vergleich zur Dünnschicht viel größere Wärmekapazität bewirkt. Die Dünnschicht entsteht durch Abscheiden von Partikeln (Aufdampfen oder Sputtern), wohingegen die Folie eine Volllegierung mit einem kristallinen Gefüge ist, das durch Warm- und Kaltwalzen der Schmelze entsteht. »Durch Prüfungen wurde nachgewiesen, dass Bulk-Metal-Folien-Chip-Widerstände elektrostatische Entladungen von mehr als 25.000 V aushalten, während bei Dünnschicht-Chipwiderständen Totalausfälle bereits bei Potenzialen von etwa 3000 V und Parameterfehler bei noch niedrigeren Spannungen eintreten«, betont Hernik. »Wenn absehbar ist, dass der Widerstand anwendungsbedingt ESD-Impulse von beträchtlicher Stärke aushalten muss, ist ein Bulk-Metal-Folienwiderstand die erste Wahl.«
Das Fazit des Experten
»Wenn es um die ESD-Festigkeit geht, sind Folienwiderstände gegenüber Dünnschicht-Chips klar im Vorteil. Folien-Chips können um ganze Größenordnungen mehr ESD-Energie aushalten als Dünnschicht-Chips, ohne dass Veränderungen ihres elektrischen Widerstandes auftreten. Bei Chipwiderständen üblich ist ein ESD-Schutz im Bereich von 0,5 bis 3 kV, Bulk-Metal-Folienwiderstände können jedoch ESD-Impulse von bis zu 25 kV ohne signifikante Veränderung des Widerstandswerts aushalten (die gemessenen Veränderungen waren bei einem 30-Ω-Widerstand kleiner als 0,1 % und bei einem 1000-Ω-Widerstand kleiner als 0,01 %). Und nicht zuletzt legen Dünnschicht-Chips verschiedener Chargen und mit verschiedenen Werten in Bezug auf ESD ein uneinheitliches Verhalten an den Tag. Dies kann auf einen strukturellen Aufbau zurückzuführen sein, der nicht für ESD-Festigkeit optimiert ist, oder auf eine ungleichmäßige Schichtabscheidung oder aber auf ein Trägermaterial, das nicht von bester Qualität ist.«
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