ตัวต้านทานที่ทำจากเหล็กมีกำลังสูงกว่าตัวต้านทานแบบเซรามิก

ตัวต้านทานแบบฟิล์มหนาแบบเซรามิกเป็นแกนนำในการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์มายาวนาน แต่ต้องอาศัยพื้นผิวที่เปราะซึ่งมีแนวโน้มที่จะแตกร้าวหรือหลุดล่อน ด้วยเหตุนี้ Bourns, Inc. จึงนำเสนอทางเลือกที่ใช้เหล็กกล้าสำหรับการใช้งานที่ต้องการพลังงานสูง ประสิทธิภาพเชิงความร้อน และความทนทานทางกล

ตัวต้านทานแบบฟิล์มหนาแบบเซรามิกมีความน่าเชื่อถือก่อนที่จะเกิดการแตกร้าวหรือการหลุดล่อน แต่ความเสี่ยงของการแตกร้าวหรือการหลุดล่อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่ออุปกรณ์หดตัวและความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้น การโค้งงอ การสั่นสะเทือน หรือการหมุนเวียนด้วยความร้อนของแผงวงจรอาจสร้างความเสียหายต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ ส่งผลให้เกิดความล้มเหลวในไซต์งาน

ตัวต้านทานแบบฟิล์มหนาแบบเซรามิกแบบดั้งเดิมมีต้นทุนต่ำและมีจำหน่ายทั่วไป แต่พื้นผิวจะเปราะและมีความน่าเชื่อถือต่ำในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง สเตนเลสสตีลมีพื้นผิวที่แข็งแต่สอดคล้องได้เล็กน้อย ซึ่งสามารถดูดซับความเค้นเชิงกลที่เกิดจากการโค้งงอ การสั่นสะเทือน และการจัดการแผงวงจรระหว่างการประกอบ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการแตกร้าวหรือการหลุดล่อน

ตัวต้านทานแบบฟิล์มหนา (TFOS) ที่ทำจากเหล็กเป็นทางเลือกที่มีความแข็งแกร่งทางกลและมีประสิทธิภาพเชิงความร้อน แทนการออกแบบที่มีความต้องการความเค้นสูง ซึ่งแม้แต่การโค้งงอของแผงวงจร การสั่นสะเทือน หรือการหมุนเวียนด้วยความร้อนเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้ประสิทธิภาพของตัวต้านทานเซรามิกลดลงได้

Bourns เปิดตัวตัวต้านทาน TFOS ตัวแรก TFOS30-150T ในช่วงกลางปี ​​2568 (รูปที่ 1) ส่วนประกอบที่ผลิตด้วย TFOS มีค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม ความหนาแน่นของพลังงานสูง และความทนทานทางกลที่แข็งแกร่ง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง วงจรกำลังหรือพลังงานสูงจำนวนมากมีข้อจำกัดเกี่ยวกับความสามารถของส่วนประกอบในการดูดซับ กระจาย และทนต่อพัลส์พลังงาน เพื่อป้องกันการแตกร้าว การเคลื่อนตัว หรือความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร

รูปที่ 1: TFOS30-150T ของ Bourns ใช้พื้นผิวสแตนเลส ซึ่งมีความน่าเชื่อถือมากกว่าตัวต้านทานเซรามิกแบบฟิล์มหนา (แหล่งรูปภาพ: Bourns Corporation)

พื้นผิวเหล็กมีประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ดีเยี่ยม ซึ่งสามารถปรับปรุงการกระจายพลังงานและให้ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้นในบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็ก ทาชั้นอิเล็กทริกที่มีความสมบูรณ์สูงบนพื้นผิวสแตนเลสที่ทำความสะอาดแล้ว เพื่อป้องกันไม่ให้พลังงานไฟฟ้าผ่านเหล็ก

ด้วยการถ่ายโอนการประมวลผลพลังงานและความทนทานไปยังตัวต้านทาน ผู้ออกแบบสามารถลดการใช้แผงระบายความร้อน ลดจำนวนชิ้นส่วน และปรับปรุงความน่าเชื่อถือในสถานที่ทำงาน กล่าวโดยสรุป จากข้อมูลของ Bourns นักออกแบบสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นในพื้นที่ขนาดเล็กโดยไม่จำเป็นต้องใช้ฮาร์ดแวร์ระบายความร้อนเพิ่มเติม

ในกระบวนการผลิตส่วนประกอบ TFOS ตัวนำฟิล์มหนาและรูปแบบความต้านทานจะถูกวาดบนชั้นอิเล็กทริกโดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์สกรีน หลังจากการผ่านแต่ละครั้ง วัสดุจะต้องถูกเผาและแข็งตัวในเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการยึดเกาะและเป็นเส้นทางที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและความต้านทานที่แข็งแกร่ง สุดท้าย ให้หุ้มตัวนำและตัวต้านทานด้วยชั้นเคลือบป้องกันเพื่อให้การป้องกันทางกล ความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม และฉนวนไฟฟ้าจากชั้นที่อยู่ด้านล่าง

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบขั้นสูง
ตัวต้านทาน TFOS มีความสามารถในการประมวลผลกำลังและพัลส์สูง มีขนาดกะทัดรัดและขนาดเล็ก และสามารถรักษาข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพไว้ได้ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย ช่วยให้วิศวกรสามารถตอบสนองความต้องการด้านความน่าเชื่อถือและการจัดการระบายความร้อนที่เข้มงวดได้ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อมิติภายนอก

TFOS30-1-150T เป็นไปตามมาตรฐาน AEC-Q200 และเหมาะสำหรับการใช้งานเกรดยานยนต์ เช่น ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ มอเตอร์ไดรฟ์ อินเวอร์เตอร์ บอร์ดเซ็นเซอร์ยานพาหนะเซลล์เชื้อเพลิง และการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องใช้พลังงานสูง การจัดการความร้อน และความทนทานทางกล

Bourns เน้นย้ำในบันทึกการใช้งาน [1] เกี่ยวกับการใช้ส่วนประกอบนี้ในบอร์ดเซ็นเซอร์สแต็กเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่ง TFOS เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานดังกล่าว เนื่องจากความสามารถในการจัดการกับความหนาแน่นของพลังงานสูง สามารถปรับให้เข้ากับวงจรก่อนการชาร์จและการคายประจุของยานพาหนะเซลล์เชื้อเพลิง ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการจัดการพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพแม้ภายใต้การทำงานด้วยความถี่ที่แปรผัน ความเหนี่ยวนำต่ำและความทนทานที่เข้มงวดทำให้สามารถวัดแรงดัน กระแส และอุณหภูมิภายในปล่องเซลล์เชื้อเพลิงได้อย่างแม่นยำ

TFOS30-1-150T มีขนาดยาว 4.000 นิ้ว x กว้าง 2.756 นิ้ว (101.60 มม. x 70.00 มม.) และมีตัวเลือกปลายสายที่ปรับแต่งได้ รวมถึงแผ่นบัดกรี ขั้วต่อแบบดันเข้า สายระบบกันสะเทือน และสายปลายสาย Bourns อ้างว่าพื้นผิวเหล็กแบนและทนทานนี้สามารถผลิตได้ในรูปทรงและขนาดต่างๆ โดยมีขนาดสูงสุด 406 มม. x 406 มม. และสามารถปรับให้เข้ากับรูปแบบที่กำหนดเองต่างๆ หรือติดตั้งโดยตรงบนพื้นผิวที่กระจายความร้อน ผู้ออกแบบยังสามารถระบุค่าโอห์มอื่นๆ ค่าความคลาดเคลื่อนของความต้านทาน และรวมตัวต้านทานหลายตัวเข้าด้วยกันได้

ความต้านทานของมันคือ 150 โอห์ม โดยมีความทนทาน ± 10% และได้ดำเนินการปรับความแม่นยำให้เหมาะสมที่สุดแล้ว เมื่อติดตั้งบนหม้อน้ำพิกัดกำลังไฟอยู่ที่ 260 W ในขณะที่เมื่อใช้พัดลมระบายความร้อนหม้อน้ำพิกัดไฟจะสูงถึง 900 W ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการกระจายความร้อนจำนวนมาก TFOS30-1-150T มีช่วงอุณหภูมิการทำงานขยายตั้งแต่ -55 ° C ถึง +125 ° C ตามข้อมูลของ Bourns TFOS สามารถทนต่ออุณหภูมิส่วนประกอบที่สูงมากได้ถึง 350 ° C