Maßgeschneiderte Niederohmwiderstände
Strommesswiderstände überwachen Ladezyklen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Einflussgrößen
Die Anschlusspins sind direkt auf dem Widerstandselement aufgebracht und verkürzen damit die Leitungswege. Dadurch fallen die ESL-Werte deutlich niedriger aus. Nachdem der Widerstandswert durch Eigenerwärmung während des Betriebs beeinflusst wird, können diese Schwankungen zu Messfehlern führen. Ist das Bauteil mit einem kleinen Leistungskoeffizienten (PCR) behaftet, wirkt sich diese Fehlergröße deutlich weniger aus. Wie Bild 4 zeigt, folgt der Messwert der KRL-Serie nahezu der Ideallinie.
Bei Standardprodukten mit so genannten Wrap-around-Terminals durchfließt der Strom das Widerstands-element und die kurzen Anschlusspins hin zu den „Land Pattern“. Im elektrischen Ersatzschaltbild könnte man diese wie drei Widerstände in Reihe betrachten (Pin-Element-Pin). Beim KRL-Bauteil sind die Anschlusspins direkt unter dem Widerstandselement angebracht, so dass die Verbindung vom Widerstandselement hin zu den Land Pattern nur sehr geringe induktive Störanteile aufweist.
Der „Face down“-Aufbau trägt ferner dazu bei, dass die TCR-Werte extrem niedrig ausfallen. Ein weiterer Grund dafür ist der niedrige Anteil an Kupfer, der sich nachteilig auf die Temperaturabhängigkeit auswirken würde. Auch hier wurden Messungen durchgeführt, die zeigten, dass viele Wettbewerbsprodukte mit einem TCR von 500 ppm/K behaftet sind, während die Widerstände der KRL-Serie sich mit einem TCR von 9 ppm/K begnügten.
Eine weitere wichtige Kenngröße nennt sich Thermal EMF (electro motive force) und findet im deutschen Sprachgebrauch mit dem Begriff Quellspannung das Äquivalent. Quellspannung wird durch unsymmetrische Strukturen im Bauelement generiert; sie weist bei den KRL-Bauteilen nur sehr geringe Werte auf. Speziell die M-Version aller KRL-Ausführungen ist auf einen sehr niedrigen EMF-Wert hin entwickelt worden. Während marktgängige Produkte einen Wert von ca. 0,1 mV aufweisen, werden bei den Typen KRL9045-C-R030-F bzw. KRL9045-M-R030-F deutlich geringere Werte gemessen, die unter 0,05 mV liegen.
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Ausdehnung und Temperaturzyklen
Durch unterschied-liche Ausdehnungs-koeffizienten bei verschiedenen Materialien treten bei Temperaturänderungen mechanische Spannungen auf, die sich nachteilig auswirken können. Das Alumina-Substrat (Trägermatieral) der KRL-Widerstände ist mit einem Wärmeausdehnungs- koeffizienten von 7 ppm/K beziffert, während einige Leiterplatten - abhängig von deren Material - mit Wärmeausdehnungskoeffizienten bis 20 ppm/K klassifiziert sind.
Derlei Unterschiede (hier: 13 ppm/K) zeigen bei verschiedenen Arbeitsschritten zweifellos Wirkung, zumal beim Reflow-Löten Temperaturen bis zu 260 °C an den Bauteilen auftreten. Während des Abkühlens nach diesem Reflow-Prozess zieht sich die PCB schneller zusammen als das Trägermaterial. Diese Spannungen können durch weitere Belastungen wie sich häufig wiederholende Temperaturzyk-len zu Cracks (Bild 5) führen.
Die KRL-Serie ist durch den elastischen wärmeleitfähigen Kleber zwischen Element und Substrat äußerst beständig gegenüber Temperaturzyklen. Er wirkt wie ein Puffer und nimmt einen großen Teil der mechanischen Spannungen in sich auf. KRL-Widerstände können auch in den großen Bauformen ohne Probleme 3.000 Temperaturzyklen überstehen (Bild 6).
Verschiedene Größen und Kontaktanordnungen lieferbar
Die Widerstände der KRL-Serie sind seit Jahren in Serienstückzahlen in verschiedenen Leistungsausführungen von 0,33 bis etwa 1 W (kurze Seite kontaktiert) und 0,66 bis etwa 5 W (lange Seite kontaktiert) lieferbar. Die Bandbreite der Widerstandswerte reicht von 1 mΩ bis 100 mΩ. Die Baureihe ist über Jahre permanent den Bedürfnissen des Marktes angepasst worden: Ganz aktuell wird die Serie um die Bauformen 0402 und 0603 erweitert, die mit kurzseitiger Kontaktierung verfügbar sein werden.
Der Autor:
| Tobias Jung |
|---|
| arbeitet seit 13 Jahren bei der Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH, davon ca. vier Jahre im Produktmanagement für Widerstände und Induktiviäten. Seine Ausbildung schloss er bei der IHK als gepr. technischer Fachwirt ab. |
t.jung@endrich.com
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