Qué es una resistencia de película gruesa: cómo funciona y sus aplicaciones

Resistencia de película gruesa Esta resistencia no se puede modificar como una resistencia variable porque su valor de resistencia se puede determinar en el momento de la fabricación. La clasificación de estas resistencias se puede basar en el proceso de fabricación y también en los materiales utilizados en su fabricación, como resistencias de carbono, bobinadas, de película delgada y de película gruesa. Entonces, este artículo analiza uno de los tipos de resistencia fija, a saber resistencia de película gruesa – el trabajo y sus aplicaciones.

¿Qué es una resistencia de película gruesa?

Definición de resistencia de película gruesa: Es la resistencia que se caracteriza por una capa resistiva de película gruesa sobre una base cerámica. En comparación con la resistencia de película delgada, la apariencia de esta resistencia es similar, pero su procedimiento de fabricación y sus propiedades no son las mismas. El grosor de la resistencia de película gruesa es 1000 veces más grueso que el de la resistencia de película fina.

Propiedades

los propiedades de las resistencias de película gruesa Incluya lo siguiente.

• El espesor de la película es de ±100.
• El proceso utilizado para la fabricación es la serigrafía y serigrafía.
• El recorte utilizado es abrasivo o láser.
• El material resistivo utilizado es pasta de óxido de rutenio
• Los valores de resistencia oscilan entre 1 y 100 M
• La tolerancia es de ±1 a ±5%.
• El coeficiente de temperatura es de ±50 – ±200 ppm/°C.
• La temperatura máxima de funcionamiento es de 155°C.
• El rango máximo de tensión de funcionamiento es de 50 a 200 V.
• La no linealidad es > 50 dB.
• El ruido actual es <10 µV/V.
• La potencia nominal es de 1/16 a 1/4W
• Más resistencia a la humedad.

Construcción

La construcción de una resistencia de película gruesa se puede lograr aplicando la pasta conductora de serigrafía a un sustrato aislante. Esta pasta conductora se puede hornear para establecer una conexión permanente. La pasta contiene partículas finamente divididas de un material cerámico inorgánico (el elemento de resistencia), frita de vidrio y plata. La pasta se aplica sobre una base cerámica hecha de polvo de óxido de aluminio, mezclado con frita de vidrio y una pequeña cantidad de un aglutinante orgánico para mantener el polvo unido durante la cocción.

Estas resistencias no son caras en grandes cantidades y están disponibles en tamaños pequeños, lo que es especialmente importante en circuitos integrados e híbridos porque estas resistencias se pueden imprimir en el sustrato para eliminar la carga de la placa y los pasos de soldadura.

Estas resistencias se utilizan hasta 300°C y además son absolutamente no magnéticas. Por lo tanto, se utilizan cuando hay fuertes campos magnéticos, como los escáneres de resonancia magnética y tomografía computarizada. Los modelos de resistencia de película gruesa sin níquel o sin estaño son adecuados para la fijación de epoxi plateado o soldadura sin plomo.

Todas estas resistencias exhiben un VCR o coeficiente de resistencia de voltaje bajo y es un tipo de propiedad que se puede definir como el cambio en la resistencia con respecto al voltaje aplicado en un rango de voltaje específico. Las resistencias de película gruesa proporcionan los valores de resistencia más altos de hasta 10 tera ohmios, capacidad de alto voltaje y rendimiento a temperaturas ultra altas.

Principio de funcionamiento:

El principio de funcionamiento de una resistencia de película gruesa es permitir que se impriman valores de alta resistencia en un sustrato plano o cilíndrico para estar completamente encerrado en diferentes patrones que se utilizan en aplicaciones a través de frecuencias estables.

Este es un tipo especial de resistencia que tiene aislamiento agregado para reducir la cantidad de calor generado por la corriente eléctrica que fluye a través de ella. A diferencia de una resistencia convencional, que disipa el calor por conducción, una resistencia de película gruesa disipa el calor por convección.

Tipos de resistencias de película gruesa

Hay tres tipos de resistencias de película gruesa como óxido de metal, película cermet y resistencias de fusible.

Resistencia al óxido de metal

La resistencia de óxido de metal se fabrica oxidando una película gruesa de cloruro de estaño sobre un sustrato como una varilla de vidrio calentada. Estas resistencias pertenecen a la familia de resistencias axiales de forma fija que es similar a las resistencias de película de carbón o de película metálica, pero estas resistencias usan óxido de metal en lugar de material de resistencia de película metálica.

Estos tipos de resistencias son accesibles en una amplia gama de resistencias a través de la resistencia a altas temperaturas. Además, el nivel de ruido de funcionamiento es extremadamente bajo y se puede utilizar a tensiones máximas. Los campos de aplicación de esta resistencia abarcan equipos médicos y de telecomunicaciones.

Resistencias de óxido cermet

Estas resistencias son del tipo de resistencias de película gruesa que utilizan una pasta conductora espesa. Esta espesa pasta conductora es una mezcla de metal y cerámica. El área interna de esta resistencia incluye materiales de aislamiento cerámico y se puede recubrir una capa de aleación de metal o carbono alrededor de la resistencia, dispuesta en un metal cerámico o Cermet. Estas resistencias están disponibles en formas cuadradas o rectangulares, incluidos los cables.

Las características de estas resistencias son una buena estabilidad de temperatura, clasificaciones de voltaje decentes y bajo nivel de ruido. Estas resistencias ofrecen un funcionamiento constante a altas temperaturas ya que sus valores no varían cuando cambia la temperatura.

Resistencias fusibles

Las resistencias fusibles se fabrican utilizando una película gruesa o una película delgada depositándola sobre un núcleo cerámico. Cortando la película de esta resistencia en forma de espiral con corte láser o corte mecánico, se pueden obtener diferentes valores de resistencia. Estas resistencias son muy utilizadas en amplificadores, televisores, etc.

Modos de falla de resistencia de película gruesa

Los modos de falla en las resistencias de película gruesa rara vez ocurren debido a la falla de un elemento resistivo, pero generalmente la falla ocurre debido a factores ambientales externos, como problemas de manejo, estrés eléctrico y mecánico. Por lo tanto, existen diferentes modos de falla en las resistencias de película gruesa, como estrés mecánico, efectos ambientales, problemas térmicos, sobrecargas constantes, condiciones de sobretensión y descargas electrostáticas.

Estres mecanico

El estrés mecánico es uno de los modos de falla de las resistencias de película gruesa y ocurre principalmente durante el proceso de fabricación. Este modo de falla no afecta directamente la resistencia, pero estas fallas pueden ser causadas por un montaje inadecuado o por la vibración del dispositivo. Las microfisuras del material de la resistencia pueden ser causadas por compresión, vibración o extensión de la resistencia debido a un montaje inadecuado. Entonces esto puede causar un cambio en el valor de la resistencia.

Efectos ambientales

Los efectos ambientales incluyen principalmente la humedad, los elementos químicos y la temperatura ambiente. Si se consideran los efectos ambientales a lo largo del diseño de la resistencia, se puede reducir su impacto potencial. resistencia de película gruesa puede protegerse de los elementos químicos y la humedad proporcionando un recubrimiento adecuado al final del proceso de fabricación.

Problemas térmicos

La mayoría de los modos de falla mecánica de la resistencia pueden propagarse por el calor. Por lo tanto, es esencial comprender las propiedades de disipación de calor de la resistencia. La disipación de calor en una resistencia de baja potencia puede ser por conducción utilizando conexiones o terminales de componentes, mientras que el calor disipado por una resistencia de alta potencia puede ser por radiación.

Una vez que se suministra corriente a través de la resistencia de película gruesa, genera calor y las expansiones térmicas diferenciales de los diversos materiales utilizados en el proceso de fabricación de la resistencia inducen tensiones dentro de la resistencia.

El parámetro más conocido de esta resistencia es el TCR o coeficiente de temperatura de resistencia que se utiliza para indicar la estabilidad de una resistencia y describe la sensibilidad del elemento resistivo al cambio de temperatura.

Condiciones de sobrecarga

Los resistores de película gruesa dejarán de funcionar en condiciones de pulso de sobrecarga porque no pueden disipar el calor producido en el dispositivo de resistencia por la energía eléctrica del pulso, por lo que se debe comprender la amplitud y la duración del impulso.

El elemento principal para determinar el rendimiento de una resistencia de película gruesa es la masa del elemento de resistencia. Esto es relativo a su ancho multiplicado por su área de superficie. Cuando un área es más grande, da como resultado una mayor masa de película. Por lo tanto, el área de superficie aumentada puede permitir una mejor disipación de calor.

Condiciones de sobretensión

El elemento más importante para determinar el estado de sobrevoltaje de esta resistencia es la masa del elemento de resistencia, que es directamente proporcional a su ancho multiplicado por su área exterior. La geometría de la resistencia también afectará su capacidad de soportar sobretensiones. Si un área de área es más grande, da como resultado una mayor masa de película y, finalmente, mejora el rendimiento de sobretensión.

EDS

El daño por ESD ocurre principalmente debido a la transferencia directa de carga eléctrica desde un material cargado o cuerpo humano al dispositivo de resistencia. Estos daños se pueden separar en 3 categorías principales, fallas paramétricas, daños catastróficos y daños latentes.

El daño por este modo de falla es un defecto oculto que no es fácil de encontrar. La resistencia de película gruesa puede degradarse parcialmente por ESD pero aún así realiza su función prevista. Pero aumentan las posibilidades de falla catastrófica o prematura de la resistencia de película gruesa, por lo que el dispositivo está particularmente expuesto a uno o más de los modos de falla anteriores.

Proceso de fabricación de resistencias de película gruesa

Los pasos involucrados en el proceso de fabricación de resistencias de película gruesa incluyen los siguientes.

Sustratos de láser

Los sustratos de las resistencias de película gruesa se fabrican con Al2O3 (alúmina), AlN (nitruro de aluminio), BeO (óxido de berilio), acero inoxidable e incluso a veces con polímeros y, en casos excepcionales, se recubren con dióxido de silicio (SiO2). Para resistencias de película gruesa, la mayoría de las veces se usa 94% o 96% de alúmina como sustrato porque es un material muy duro.

En el proceso de película gruesa, un sustrato normalmente consta de muchas unidades y el grabado láser es posible para grabar, dar forma y perforar agujeros. El grabado es un método de grabado con láser en el que se emiten pulsos de láser en el material de alúmina. Después de curar el material, se puede quitar el 30-50% del material; de lo contrario, el sustrato se dañará.

Una vez que se completa el proceso de grabado, el material se moldea en tubos redondos y después de eso, se perforan agujeros en el sustrato en ambos lados, generalmente el tamaño del agujero varía de 0,15 a 0,2 mm.

Preparando la tinta

Las tintas normalmente se preparan combinando los polvos cerámicos necesarios o polvos con pastas de polímero o película gruesa de cerámica para crear una pasta para resistencias de serigrafía.

Imprimir pantalla

En el proceso de serigrafía, la tinta se transfiere a través de un patrón utilizando una escobilla de goma, de lo contrario, una pantalla de malla tejida estampada. La tecnología de película gruesa es muy útil para mejorar la precisión, la densidad de integración, etc.

El secado

Después de imprimir la tinta, cada capa de tinta depositada se seca a una temperatura alta, como de 50 a 200 °C, para evaporar la parte fluida de la tinta y fijar momentáneamente la capa al sustrato.

Cocinando

Se requiere cocción a alta temperatura (>300 °C) para muchas tintas de cerámica, vidrio y metal utilizadas en procesos de película gruesa para fijar permanentemente las capas al sustrato.

Recortar

Una vez que se encienden las resistencias, primero se pueden recortar con una técnica de corte abrasivo de precisión. Esta técnica utiliza un medio abrasivo fino, generalmente óxido de aluminio de 0,027 mm. Así, la técnica consigue tolerancias extremadamente altas sin calor ni rotura de la frita de vidrio utilizada en la formulación de la tinta.

Corte por láser

Una vez que se completa el proceso de disparo, el sustrato de las resistencias se ajusta al valor exacto conocido como ajuste láser. Muchas resistencias de chip están diseñadas con tecnología de película gruesa.

En el recorte por láser, se utilizan dos modos para el recorte activo y pasivo. La sintonización activa se usa para regular el voltaje y la frecuencia con precisión, mientras que la sintonización pasiva se usa para ajustar la resistencia al valor y la tolerancia precisos.

Separación de elementos

Este paso es frecuentemente necesario porque varios componentes se colocan simultáneamente sobre el mismo sustrato. Por lo tanto, la separación de estos componentes entre sí es necesaria para cortar en cubitos rebanadas.

Integración de componentes

En este punto, es posible que los componentes deban integrarse con otros componentes electrónicos en una placa de circuito impreso a través de un proceso de soldadura o unión de cables.

Ventajas

los ventajas de una resistencia de película gruesa Incluya lo siguiente.

• Altos valores de resistencia.
• El rendimiento térmico es muy alto.
• La capacidad de voltaje es alta.
• De naturaleza no inductiva.
• Alta precisión y fiabilidad.
• Eficientes juntos.
• Mas Compacto.
• Un rango de temperatura más amplio.
• El embalaje está completamente encapsulado.
• Económico.

Desventajas

los desventajas de una resistencia de película gruesa Incluya lo siguiente.

• Estas resistencias deben recubrirse frecuentemente con vidrio de borosilicato para protegerlas contra ataques químicos, efectos ambientales, etc.
• Estos no son fuertes.
• Estas resistencias son muy sensibles a los voltajes de descarga electrostática.

Aplicaciones

los aplicaciones de resistencias de película gruesa Incluya lo siguiente.

• Estas resistencias están disponibles en casi todos los dispositivos eléctricos con toma de CA o batería,
• Estas resistencias se utilizan más comúnmente en dispositivos electrónicos y eléctricos.
• La PC normal incluye más de 1000 resistencias de película gruesa.

Así, se trata de una vista previa de la película gruesa resistencia - funcionamiento, ventajas, desventajas y sus aplicaciones. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es una resistencia de película delgada?