在电子元件的世界里,电阻是不可或缺的基础部件。其中,薄膜和厚膜电阻是市场上为常见的类型。它们外观或许极为相似,但性能和制造工艺却有着天壤之别。接下来,我们就深入探讨一下这两种电阻的特点。
薄膜和厚膜电阻器的显著特征在于其陶瓷基底上的电阻层。它们的命名源于电阻层厚度的不同。薄膜的厚度通常约为 0.1 微米或更小,而厚膜的厚度则约为薄膜的数千倍。不过,二者的主要区别其实在于将电阻膜施加到基板上的方法。
薄膜电阻器是通过真空沉积技术,将金属膜附着在绝缘基板上。一般来说,这种金属膜常采用镍和铬的合金(镍铬合金)。而厚膜电阻器则是通过将特殊浆料烧制到基板上来制造的,该浆料是玻璃和金属氧化物的混合物。
从性能方面来看,薄膜电阻更为准确,具有更好的温度系数,并且稳定性更高。因此,它会与其他高精度技术,如线绕或大块金属箔电阻相竞争。而厚膜电阻由于价格低廉,在对高精度要求不高的场景中更受青睐。
薄膜片式电阻器的制造过程是将电阻层通过溅射(真空沉积)的方式附着到陶瓷基底上,从而形成约 0.1 微米厚的均匀金属膜。这种工艺能够生产出不同层厚度的电阻器,以适应一系列的电阻值需求。由于该金属膜致密且均匀,适合采用减成法来修整电阻值,比如通过光刻或激光修整技术,产生特定图案以增加电阻路径,进而校准电阻值。
薄膜电阻器的基底通常选用氧化铝陶瓷、硅或玻璃。它通常以芯片或 SMD 电阻器的形式生产,但也可以在圆柱形基座上施加轴向引线,这种情况下常被称为金属膜电阻器。
薄膜电阻具有相对较高的公差、低温度系数和低噪音等优点。在高频应用中,其表现也优于厚膜电阻,电感和电容通常较低。不过,如果以圆柱形螺旋(金属膜电阻器)的形式制作,薄膜电阻的寄生电感可能会更高。当然,这种高性能也伴随着较高的成本,其价格可能会比厚膜电阻器高出不少。薄膜电阻常用于医疗设备、音频设备、精密控制和测量设备等对精度要求较高的领域。
厚膜片式电阻器在 20 世纪 70 年代开始流行,如今是电气和电子设备中使用多的电阻器类型。它通常以芯片电阻器(SMD)的形式存在,成本相较于其他技术是的。
厚膜电阻的电阻材料是一种特殊的浆料,包含粘合剂、载体和待沉积的金属氧化物的混合物。其中,粘合剂是玻璃状玻璃料,载体包含有机溶剂体系和增塑剂。现代电阻浆料一般基于钌、铱和铼的氧化物,这种材料也被称为金属陶瓷(陶瓷 - 金属)。
制造时,将电阻层在 850℃的高温下印刷到基板上,基板通常采用 95%的氧化铝陶瓷。在载体上烧制浆料后,薄膜会变成玻璃状,这使得它具有良好的防潮性能。厚膜电阻的厚度约为 100 微米,比薄膜电阻大约厚 1000 倍。与薄膜电阻的制造工艺不同,厚膜电阻的制造属于添加剂工艺。
厚膜电阻的温度系数通常在 50ppm 至 200ppm / K 之间,公差在 1%到 5%之间。由于成本较低,在对高公差、低 TCR(温度系数)或高稳定性要求不高的情况下,厚膜电阻通常是。因此,几乎在任何带有 AC 插头或电池的设备中都能找到它的身影。此外,厚膜技术的优点还包括能够处理更多功率、提供更宽范围的电阻值以及承受高浪涌条件。