作者：Art Pini

投稿人：DigiKey 北美編輯

2025-03-05

汽車、工業(yè)和電信等電子應(yīng)用要求精密元件能夠承受惡劣的環(huán)境條件，包括高濕度和腐蝕性環(huán)境。無(wú)源器件是這些先進(jìn)設(shè)計(jì)取得成功的基礎(chǔ)，需要不斷創(chuàng)新才能確保性能可靠。

例如，必須對(duì)片式金屬膜電阻器進(jìn)行設(shè)計(jì)和測(cè)試，以確保其在苛刻環(huán)境下的精確性、穩(wěn)定性和可靠性。能否在含硫化合物環(huán)境中保持長(zhǎng)期可靠，是影響汽車、工業(yè)市場(chǎng)中片式電阻器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問(wèn)題。在這些環(huán)境中，機(jī)油、潤(rùn)滑油、燃料和其他富含硫的化合物會(huì)使觸點(diǎn)老化，降低片式電阻器的可靠性。

本文將討論設(shè)計(jì)人員在為惡劣的汽車和工業(yè)環(huán)境選擇電阻器時(shí)所面臨的各種挑戰(zhàn)。然后，介紹 [YAGEO] 的兩個(gè)抗硫、防潮表面貼裝電阻器系列，并說(shuō)明如何使用這些電阻器來(lái)攻克各種挑戰(zhàn)。

片式電阻器的特性

片式電阻器包括汽車、工業(yè)和電信設(shè)備在內(nèi)的現(xiàn)代電子設(shè)備中的關(guān)鍵器件。這種電阻器的體積小、精度高、穩(wěn)定可靠，非常適合高密度電路。這種電阻器提供各種不同的電阻、公差、電阻溫度系數(shù) (TCR) 和額定功率選擇。[AT] 和 [RP] 系列是 YAGEO 的兩個(gè)片式電阻器系列。這兩個(gè)系列均符合汽車級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)了 AEC-Q200 認(rèn)證的無(wú)源電子元器件測(cè)試；測(cè)試內(nèi)容涵蓋溫度、濕度、耐焊接熱、熱沖擊和電路板彎曲公差等指標(biāo)。認(rèn)證測(cè)試內(nèi)容還包括低濕度敏感性和抗硫性。

重要電氣規(guī)格的比較

AT 系列和 RP 系列表面貼裝器件 (SMD) 電阻器提供了四種標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝封裝選擇：0402、0603、0805 和 1206。每個(gè)封裝的數(shù)字代碼中包含了設(shè)備的標(biāo)稱長(zhǎng)度和寬度，單位為英寸（表 1）。

| | SMD 封裝 | 尺寸（英寸） | 尺寸 (mm) | 額定功率（W） |
| ---------- | ----------------------- | ------------------ | --------------- |
| 0402 | 0.039 x 0.02 x 0.014 | 1.0 x 0.5 x 0.35 | 0.063 (1/16) |
| 0603 | 0.063 x 0.031 x 0.022 | 1.6 x 0.8 x 0.55 | 0.10 (1/10) |
| 0805 | 0.79 x 0.049 x 0.024 | 2 x 1.25 x 0.6 | 0.125 (1/8) |
| 1206 | 0.122 x 0.063 x 0.026 | 3.1 x 1.6 x 0.65 | 0.25 (1/4) |

表 1：所示為四種封裝尺寸的 RP 系列和 AT 系列片式電阻器元件的尺寸和額定功率。（表格來(lái)源：Art Pini）

額定功率與封裝體積成正比，介于 1/16 W 到 1/4 W 之間。

不同的封裝尺寸有不同的電阻值、電阻容差、TCR 和額定電壓。AT 系列電阻器的規(guī)格見(jiàn)表 2。

表 2：所示為 AT 系列電阻器的電氣特性。（表格來(lái)源：YAGEO）

下表列出了每種封裝尺寸、TCR 和公差對(duì)應(yīng)的電阻值范圍。

同樣，表 3 匯總了 RP 電阻系列的規(guī)格。

表 3：所示為 RP 系列電阻器的電氣特性。（表格來(lái)源：YAGEO）

任一產(chǎn)品系列的器件都是根據(jù)封裝尺寸、TCR、電阻公差和電阻值來(lái)選擇的。電阻值的有效范圍因其他規(guī)格而異。

RP 系列的 TCR 值步進(jìn)為 ±50、±25、±15 和 ±10 百萬(wàn)分之一攝氏度 (ppm/°C)。AT 系列還增加了 ±5 ppm/°C 的更低 TCR。

請(qǐng)注意，對(duì)于每個(gè) TCR 步進(jìn)值，RP 系列器件的有效電阻值范圍大于或等于 AT 電阻器的有效電阻值范圍。

這兩個(gè)系列都提供 0.1%、0.25%、0.5% 和 1% 的公差值，這些都是最常用的電阻器公差。不過(guò)，AT 系列還具有三個(gè)其他的公差范圍：0.05%、0.02% 和 0.01%。針對(duì)這些精確公差的要求并不常見(jiàn)，且所提供的電阻值也更為有限。

AT 系列和 RP 系列電阻器的比較

YAGEO [AT0402FRE0710KL] 是一款 10 千歐 (kΩ)、1/16 W AT 系列電阻器，采用 0402 封裝，TCR 為 ±50 ppm/°C。RP 系列的同類產(chǎn)品是規(guī)格相同的 [RP0402FRE0710KL] 電阻器。這兩個(gè)系列的不同之處在于，RP 系列在此 TCR 范圍內(nèi)的電阻值為 10 Ω 至 240 kΩ，而 AT 系列在此范圍內(nèi)的電阻值則為 10 Ω 至 100 kΩ。RP 系列在所有 TCR 值下都具有這一電阻值范圍，而 AT 系列則縮小了 TCR 值為 ±10 ppm/°C 和 ±5 ppm/°C 時(shí)的電阻值范圍。

[AT0603DRE0710KL] 是一款 10 kΩ、1/10 W 的 AT 系列電阻器，采用 0603 封裝，其 TCR 為 ±50 ppm/°C。[RP0603DRD0710KL] 是 RP 0603 系列電阻器，除 TCR 值為 ±25 ppm/°C 外，標(biāo)稱規(guī)格相同。RP 系列的有效電阻范圍為 10 Ω 至 910 kΩ。對(duì)于兩個(gè)最高 TCR 規(guī)格，AT 系列電阻器的阻值范圍為 10 Ω 至 330 kΩ，而對(duì)于較低的 TCR 選擇，其阻值范圍則更為有限。

AT 系列 [AT0805BRD0710KL] 采用 0805 封裝，是一款 10 kΩ 1/8 W 電阻器，其 TCR 為 ±25 ppm/°C。與之等效的 RP 系列 [RP0805BRD0710KL] 電阻器具有相同的電阻、容差和 TCR。同樣，在整個(gè) TCR 選擇范圍內(nèi)，RP 系列電阻器的阻值范圍更大，而 AT 系列電阻器在較低的三個(gè) TCR 選擇范圍內(nèi)阻值范圍則較為有限。

[AT1206BRD0710KL] 是一款 10 kΩ、1/4 W 電阻器，采用 1206 封裝。與之等效的 RP 系列產(chǎn)品為 [RP1206BRD0710KL] 電阻器，具有完全相同的規(guī)格。

根據(jù)電氣規(guī)格，這兩個(gè)系列的電阻器很相似，且應(yīng)用范圍廣。RP 系列的電阻值范圍更大，適用范圍更廣。AT 系列的某些電阻值的公差更接近，且 TCR 范圍比較小，這兩種特性都適用于要求更高精度和準(zhǔn)確性的應(yīng)用。在額定功率水平下，兩個(gè)系列的工作溫度范圍均為 -55°C 至 +155°C。注意，如果環(huán)境溫度超過(guò) +70°C，則必須降低額定功率（圖 1）。

圖 1：這兩個(gè)系列電阻器的功率降額曲線都要求在溫度高于 70°C 時(shí)降低功率。（圖片來(lái)源：YAGEO）

環(huán)境安全與保護(hù)

AT 系列和 RP 系列產(chǎn)品均可用于汽車和工業(yè)環(huán)境。這兩個(gè)系列在生產(chǎn)過(guò)程中所用的環(huán)氧化合物不含鹵素。此外，這些電阻器不含鉛，符合 RoHS 規(guī)范。由于使用了非違禁材料，這些電阻器還減少了有害環(huán)境的廢物產(chǎn)生。

這兩個(gè)系列的電阻器產(chǎn)品都能很好地適應(yīng)車輛和工業(yè)環(huán)境中常見(jiàn)的濕氣和腐蝕性氣體。防潮特性的一個(gè)方面是濕氣敏感度 (MSL)。電子行業(yè)使用這一評(píng)定系統(tǒng)來(lái)確定元器件在相對(duì)濕度為 60% 至 85% 的濕度水平、溫度低于 +85°F 的環(huán)境下可暴露多長(zhǎng)時(shí)間后，才會(huì)因吸濕過(guò)多而無(wú)法進(jìn)行波峰焊接。在波峰焊過(guò)程中，殘留的濕氣會(huì)迅速膨脹，損壞元器件，甚至可能損壞電路板。AT 系列和 RP 系列電阻器達(dá)到了 MLS 1 級(jí)，表示其地面存儲(chǔ)期限不受限制。按照 AEC-Q200 標(biāo)準(zhǔn)，這兩個(gè)系列還進(jìn)行了防潮測(cè)試，受潮后的電阻值變化均小于 ±(0.1% + 0.05 Ω)。

對(duì)于片式電阻器等無(wú)源元器件來(lái)說(shuō)，由于接觸硫化合物造成的污染是一個(gè)越來(lái)越敏感的問(wèn)題。機(jī)油、潤(rùn)滑油、油基燃料和橡膠部件或涂層會(huì)釋放含硫氣體。這些硫化合物會(huì)與金屬（尤其是銀）發(fā)生反應(yīng)，損壞片式電阻器。

耐硫測(cè)試（ASTM-B-809-95，修改版）是將待測(cè)試組件置于密閉容器中，通過(guò)向容器內(nèi)定量加入硫磺粉末以形成富含硫氣體環(huán)境。將容器加熱到 +105°C，然后將待測(cè)試組件暴露在這種環(huán)境下 750 小時(shí)。測(cè)量待測(cè)電阻器的阻值，以確保其電阻變化小于規(guī)定的限值。這兩個(gè)系列的電阻器都具有出色的抗硫性。

AT 系列和 RP 系列電阻器的區(qū)別

AT 系列和 RP 系列電阻器的設(shè)計(jì)不同。AT 系列是一種較早的設(shè)計(jì)，在防潮和防硫方面采用了更為傳統(tǒng)的方法。RP 系列是一種最新的設(shè)計(jì)，采用了較新的施工技術(shù)和材料（圖 2）。

圖 2：AT 系列和 RP 系列片式電阻器的結(jié)構(gòu)對(duì)比顯示了這兩種器件在防潮和防硫方面的差異。（圖片來(lái)源：YAGEO）

與所有片式電阻器一樣，這兩個(gè)系列都使用了沉積在陶瓷基板上的阻性金屬膜。AT 系列電阻器使用銅作為頂側(cè)電極 (C1)，以減少硫蒸汽的腐蝕作用，因?yàn)殂~與硫的化學(xué)反應(yīng)不如銀強(qiáng)烈。電阻層和電極使用環(huán)氧樹(shù)脂涂層密封。端帽由鍍錫鎳制成，以確?？珊附有?。這些端帽密封并形成連接點(diǎn)，連接電阻器底部的銀電極。

基于多年使用相關(guān)片式元件的經(jīng)驗(yàn)，RP 系列器件在 C1 內(nèi)電極頂部增加了聚合物銀層 (C3)，以防止硫侵蝕。這樣，內(nèi)部電極就可以由銀制成。薄薄的鈍化層在金屬膜與腐蝕性元素之間形成了一道隔離屏障。鈍化是一種化學(xué)工藝，通過(guò)在電阻層表面形成保護(hù)涂層，以降低其受腐蝕或環(huán)境因素影響的概率。最后，通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂外涂層完成封裝。

由于改進(jìn)了密封工藝，RP 系列的抗硫化性能優(yōu)于 AT 系列。RP 系列器件的硫測(cè)試規(guī)格限制更加嚴(yán)格，為 ±(2.0%+ 0.05 Ω），而 AT 系列的限值為 ±(4.0%+ 0.05 Ω)。這意味著由于接觸硫?qū)е碌碾娮枳兓^小。

新一代電阻器結(jié)構(gòu)還提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，縮短了交貨時(shí)間。

結(jié)語(yǔ)

汽車、工業(yè)和電信系統(tǒng)要求精密部件能夠在惡劣環(huán)境中可靠運(yùn)行，包括高濕度、腐蝕性環(huán)境。AT 系列和 RP 系列電阻器均通過(guò)了 AEC-Q200 認(rèn)證，非常適合這些應(yīng)用。RP 系列具有更強(qiáng)的耐濕性和耐硫性，價(jià)格更低，交貨時(shí)間更短。AT 系列提供多種阻值選擇，公差較低，分別為 ±0.01%、±0.02% 和 ±0.05%。

審核編輯 黃宇