Rutronik Elektronische Bauelemente Passive Bauelemente applikationsgerecht auswählen

Wide Termination Widerstände leiten Wärme besser ab als die Standardmodelle und sind robuster gegenüber mechanischem Stress
Bild 1. Wide-Termination-Widerstände leiten Wärme besser ab als die Standardmodelle und sind robuster gegenüber mechanischem Stress

Leistungsintensive Applikationen stellen u.a. an passive Bauelemente sehr hohe Anforderungen. Wer für dieses Anforderungsprofil die geeigneten Kondensatoren, Induktivitäten usw. auswählen will, erfährt hier, welche Vielfalt an Bauformen und Technologien verfügbar ist.

Für die Herstellung von SMD-Widerständen wird in vielen Fällen die Dickschichttechnik verwendet. Dabei wird das Widerstandsmaterial, meist Rutheniumdioxid, mittels Siebdruckverfahren auf ein Keramiksubstrat aufgebracht und danach eingebrannt. Namensgeber für die Dickschichttechnik ist die nach dem Einbrennen ca. 12 μm dicke Widerstandsschicht.

Um den zu erzielenden Widerstandswert exakt zu erreichen, wird unter Messung jedes einzelnen Widerstands per Laser Widerstandsmaterial abgetragen, vorwiegend mit dem „L-Cut“ oder „Double-Cut“. So erhält man den gewünschten Nominalwert, der sich an den genormten Werten der IEC-Reihe orientiert. Die angebotenen DIN-Bauformen reichen von 0075 (0,30 mm x 0,15 mm) bis 2512 (6,35 mm x 3,10 mm) mit bis zu 3 W für Powerapplikationen.

Unmittelbar von der Bauform abhängig ist ihre Belastbarkeit bzw. Nennverlustleistung. Sie wird in Watt angegeben und drückt aus, welcher maximale Strom I durch den Widerstand fließen kann bzw. welche Spannung U über dem Widerstand R abfallen darf. Die Nennbelastbarkeit bezieht sich auf eine Umgebungstemperatur von 70 °C; darüber setzt die sogenannte Lastminderung (engl. Derating) ein. Folglich ist bei Überschreitung der maximalen Betriebstemperatur die Belastung zu verringern. In der Regel liegt der zulässige Betriebstemperaturbereich bei -55 bis +155 °C.

Bauformen für High-Power-Applikationen

High-Power-Dickschichtwiderstände (Bild 1) bieten bei gleicher Bauform die doppelte Leistung. Dies erzielen die Hersteller mit Hilfe von konstruktionstechnischen Maßnahmen - etwa indem das Keramik Trägermaterial beidseitig mit einem Widerstandselement bedruckt wird. 

Wide Termination verbessert die Wärme-Ableitung

Die maximale Verlustleistung eines Widerstands hängt maßgeblich von der möglichen Wärmeableitung ab. Hauptsächlich erfolgt diese über die Lötstelle zur Leiterplatte, die Konvektionskühlung und Wärmestrahlung machen hingegen nur einen relativ geringen Anteil aus.

Bessere Wärmeleiteigenschaften weisen SMD-Widerstände mit inverser Geometrie auf. Bei diesen befindet sich die Lötverbindung mit der Platine nicht an der schmalen, sondern an der Längsseite des Bauteils (Bild 2). So steigt die Verlustleistung bei gleicher Bauform um 30 bis 50%. Neben der besseren Wärmeverteilung bieten diese Wide-Termination-Varianten auch eine überlegene Absorption von mechanischem Stress.