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Fehlerarten des Chip-Widerstands

Schäden an Dickschicht-Widerständen aufgrund von Überspannungen

Eine Überspannung ist eine hohe Spannung (Strom), die plötzlich auf den Stromkreis wirkt. Die bekanntesten Beispiele sind Blitze und elektrostatische Aufladung.
Wenn eine Stoßspannung (Strom) an einen Widerstand angelegt wird, kann dies die Widerstandseigenschaften aufgrund der übermäßigen elektrischen Spannung beeinflussen oder zu Schäden führen (im schlimmsten Fall).

Schema: Überspannung - Widerstandsmaterial ist aufgrund der Lastkonzentration beschädigt, was möglicherweise zu einer Widerstandsänderung führt.

Erhöhung der Störfestigkeit gegen Überspannungen

Eine Methode, die Störfestigkeit gegen Überspannungen zu erhöhen wird nachfolgend beschrieben.

  • Setzen Sie Materialien mit höherer Störfestigkeit gegen Überspannungen ein
  • Erhöhen Sie den Abstand zwischen den Elektroden. Das dadurch entstehende sanftere Potentialgefälle reduziert die Gefahr von Chip-Schäden.

Durch die Vergrößerung des Chips wird der Abstand zwischen den Elektroden vergrößert und damit eine erhöhte Störfestigkeit erreicht, aber eine größere Fläche beansprucht.

Für Gruppen mit zu kleiner Platinenfläche, die eine Miniaturisierung benötigen, aber gegen Überspannung schützen sollen

Überspannungsschutz-Chip-Widerstände bieten eine erhöhte Störfestigkeit gegen Überspannung in kompakter Größe.

ESD Test (entspricht dem japanischen Elektronikindustrieverband EIAJ) Modellaufbau
Typ Abmessungen Garantierter Überspannungsschutz
ESR01 1005 mm
(0402 inch)
2 kV
ESR03 1608 mm
(0603 inch)
3 kV
ESR10 2012mm
(0805 inch)
3 kV
ESR18 3216 mm
(1206 inch)
3 kV
ESR25 3225 mm
(1210 inch)
5 kV
LTR10 2012 mm
(0805 inch)
3 kV
LTR18 3216
(1206 inch)
3 kV
LTR50 5025 mm
(2010 inch)
3 kV
LTR100 6432 mm
(2512 inch)
3 kV

ROHM Überspannungsschutz-Chip-Widerstände:

  1. Einsatz von Materialien mit erhöhtem Überspannungsschutz
  2. Anwendung eines ROHM-eigenen Widerstanddesigns, das die Schäden am Chip durch ein sanfteres Potentialgefälle reduziert.
Schematische Unterschiede zwischen konventionellen Widerständen und Widerständen mit Überspannungsschutz - ROHMs Überspannungsschutz-Widerstände zeichnen sich durch eine längere Leiterbahn zwischen den Elektroden aus. So wird das Potentialgefälle abgemildert und Schäden am Chip vermindert.
graph - Übersicht Überspannungsschutzeigenschaften ESD Test (entspricht dem japanischen Elektronikindustrieverband EIAJ)  Modellaufbau

ROHMs Überspannungsschutz-Chip-Widerstände zeichnen sich durch hohes Leistungshandling und eine neue Bauteilform aus. So wird eine höhere Nennleistung erreicht als bei konventionellen Modellen.

Abmessungen ESR-Serie MCR-Serie
1005 0,2 W 0,063 W
1608 0,25 W 0,1 W
2012 0,4 W 0,125 W
3216 0,33 W 0,25 W
3225 0,5 W 0,25 W
5025 - 0,5 W

Die ROHM-Serien ESR und LTR bieten verbesserte Überspannungsschutzeigenschaften und eine höhere Nennleistung bei gleicher Bauteilgröße.

Produktpalette

Art.-
Nr.
Ab-
mes-
sungen
Nenn-
leis-
tung
(70℃)
Maximale
Bauteil
Spannung (V)
Widerstands-
toleranz
Widerstands-
temperatur-
koeffizient
(ppm/℃)
Widerstand-
swert
Betriebs-
temp.
Bereich (℃)
Automotive-
qualifiziert
(AEC-Q200)
SDR-Serie
NeuSDR03 1608 1/4 W
(0,25 W)
150 J(±5 %) ±200 1~10MΩ(E24-Serie) -55~
+155
Ja
F(±1%) ±200
±100
1~9,76 Ω(E24,96-Serie)
10~10MΩ(E24,96-Serie)
D(±0,5 %) ±100 10~1MΩ(E24,96-Serie)
ESR-Serie
ESR01 1005 1/5 W
(0,2 W)
50 J(±5 %) +500/-250
±200
1Ω~9,1Ω(E24-Serie)
10 Ω~10 MΩ(E24-Serie)
-55~
+155
Ja
F(±1 %) ±100 10 Ω~976 kΩ(E24,96-Serie)
1M Ω~2,2 MΩ(E24-Serie)
ESR03 1608 1/4 W
(0,25 W)
150 J(±5 %) ±200 1Ω~10 MΩ(E24-Serie) Ja
F(±1 %) ±200
±100
1Ω~9,76 Ω(E24,96-Serie)
10 Ω~10 MΩ(E24,96-Serie)
D(±0,5 %) ±100 10Ω~1MΩ(E24,96-Serie)
ESR10 2012 2/5 W
(0,4 W)
150 J(±5  %) ±200 1Ω~30MΩ(E24-Serie) Ja
F(±1 %) ±100 1Ω~10MΩ(E24,96-Serie)
D(±0,5 %) ±100 10 Ω~1MΩ(E24,96-Serie)
ESR18 3216 1/3 W*1
(0,33 W)
200 J(±5 %) ±200 1 Ω~15 MΩ(E24-Serie) Ja
F(±1 %) ±100 1 Ω~10 MΩ(E24,96-Serie)
D(±0,5 %) ±100 10 Ω~1 MΩ(E24,96-Serie)
ESR25 3225 1/2 W*1
(0,5 W)
200 J(±5 %) ±200 1 Ω~10 MΩ(E24-Serie) Ja
F(±1 %) ±100 1 Ω~10 MΩ(E24,96-Serie)
D(±0,5 %) ±100 10 Ω~1 MΩ(E24,96-Serie)
LTR-Serie
LTR10 2012 1/4 W
(0,25 W)
150 J(±5%) ±200 1 Ω~1 MΩ (E24-Serie) -55~
+155
Ja
F(±1%) ±100 1 Ω~1 MΩ(E24,96-Serie)
D(±0,5%) ±100 10 Ω~1 MΩ(E24,96-Serie)
LTR18 3216 3/4 W
(0,75 W)
200 J(±5%) ±200 1 Ω~1 MΩ(E24-Serie) Ja
F(±1%) ±100 1 Ω~1 MΩ(E24,96-Serie)
D(±0,5%) ±100 10 Ω~1 MΩ(E24,96-Serie)
LTR50 5025 1 W 200 J(±5%) ±200 1 Ω~1 MΩ(E24-Serie) Ja
F(±1%) ±100 1 Ω~1 MΩ (E24,96-Serie)
D(±0,5%) ±100 10 Ω~1 MΩ(E24,96-Serie)
LTR100 6432 2 W 200 J(±5%) ±200 1 Ω~1 MΩ(E24-Serie) Ja
F(±1%) ±100 1 Ω~1 MΩ (E24,96-Serie)
D(±0,5%) ±100 10 Ω~1 MΩ(E24,96-Serie)

※E24:Standardprodukt/ E96:Spezialanfertigung

※Wenden Sie sich bitte für Handelsprodukte an einen ROHM-Vertreter

Resistance Failure Due to Solar Cracks

 

Wie entstehen Risse in der Lötverbindung?

Chip-Widerstände werden mithilfe von Lot auf Platinen befestigt, sodass sie vielfältig eingesetzt werden können. So ist ein Betrieb bei hohen (>100°C) und niedrigen (<-40°C) Temperaturen möglich.
Es gibt Unterschiede bei den Schrumpfungsgraden (Wärmeausdehnungskoeffizient) zwischen Aluminiumoxidträger (wird als Basis in Dickschicht-Widerständen verwendet) und Fr-4-Epoxidharz (wird typischerweise für Platinen verwendet). Diese Unterschiede können bei wiederholten Temperaturschwankungen zu übermäßiger Beanspruchung führen, wodurch am Übergang zwischen den Materialien Risse in den Lötverbindungen entstehen können.

Material Wärmeausdehnungskoeffizient
(10-6/℃)
Aluminiumoxid 7,1
FR-4
(Glas Epoxidharz)
14

※Für die Abbildung hervorgehoben

※Foto eines Dickschichtwiderstandes

Aufgrund der Belastung durch Zusammenziehen und Ausdehnen des Chips wird ein größerer Abstand zwischen den Elektroden oder ein größeres Chipformat als nachteilig erachtet.

Preventing Solder Cracks

Risse in der Lötverbindung können vermieden werden, wenn der Abstand zwischen den Elektroden oder die Chip-Größe reduziert wird.

Allerdings gibt es oft einen Zusammenhang zwischen elektrischen Eigenschaften wie Chip-Größe, Nennleistung und maximaler Bauteilspannung.
Normalerweise nehmen die Kennwerte mit kleiner werdenden Bauteilgröße gleichermaßen ab.

Improve Junction Reliability

Einige Nutzer wünschen sich zuverlässigere Verbindungsstellen, damit Risse in der Lötverbindung verhindert werden, ohne dabei Eigenschaften wie die Nennleistung zu beeinträchtigen oder würden gern die Nennleistung durch eine Vergrößerung des Chips verbessern, ohne dabei die Zuverlässigkeit der Verbindungsstellen aufs Spiel zu setzen.

Im Gegensatz dazu wird bei den Typen mit breiter Klemmenausführung auf eine Reduktion des Abstandes zwischen den Elektroden gesetzt, dabei die Größe aber beibehalten.

Illustration: Produkte mit breiter Klemmenausführung

Keine Rissbildung in der Lötverbindung während des Temperaturwechseltests

Graph photo: Temperaturwechseltest - Über 3000 Zyklen während des Temperaturwechseltests absolviert

Testbedingungen: JIS C 5201-1 Sek. 4,9 Konformität
Bedingung: -40 ℃: 30 min / +125 ℃: 30 min
Luftschicht 3000 Zykl.
Prüfplatte: FR-4
Lot: Sn/3,0Ag/0,5Cu ( t = 0,100 mm)

Bei Anwendungen mit breiter Klemmenausführung wird der Weg für die Wärmeableitung verlängert
und dadurch die Nennleistung erhöht.

Schema — Wird eine breite Klemmenausführung angewendet, wird der Weg für die Wärmeableitung verlängert.
Größe LTR-Serie MCR-Serie
2012 mm
[0805 inch]
0,25 W 0,125 W
3216 mm
[1206 inch]
0,75 W 0,25 W
5025 mm
[2010 inch]
1 W 0,5 W
6432 mm
[2512 inch]
2 W 1 W

Durch die Verwendung der LTR-Serie mit der breiten Klemmenausführung werden Risse in Lötverbindungen vermieden und die Nennleistung erhöht.
Außerdem wird ein höherer Überspannungsschutz erreicht, was zu einer höheren Zuverlässigkeit führt.

Produktpalette

Art.-
Nr.
Ab-
mes-
sungen
Nenn-
leis-
tung
(70℃)
Maximale
Bauteil
Spannung (V)
Widerstands-
toleranz
Widerstands-
temperatur-
koeffizient
(ppm/℃)
Widerstand-
swert
Betriebs-
temp.
Bereich (℃)
Automotive-
qualifiziert
(AEC-Q200)
LTR10 2012 1/4 W
(0,25 W)
150 J(±5 %) ±200 1 Ω~1 MΩ
(E24-Serie)
-55~
+155
Ja
F(±1 %) ±100 1 Ω~1 MΩ
(E24,96-Serie)
D(±0,5 %) ±100 10 Ω~1 MΩ
(E24,96-Serie)
LTR18 3216 3/4 W
(0,75 W)
200 J(±5 %) ±200 1 Ω~1 MΩ
(E24-Serie)
Ja
F(±1 %) ±100 1 Ω~1 MΩ
(E24,96-Serie)
D(±0,5 %) ±100 10 Ω~1 MΩ
(E24,96-Serie)
LTR50 5025 1 W 200 J(±5 %) ±200 1 Ω~1 MΩ
(E24-Serie)
Ja
F(±1 %) ±100 1 Ω~1 MΩ
(E24,96-Serie)
D(±0,5 %) ±100 10 Ω~1 MΩ
(E24,96-Serie)
LTR100 6432 2 W 200 J(±5 %) ±200 1 Ω~1 MΩ
(E24-Serie)
Ja
F(±1 %) ±100 1 Ω~1 MΩ
(E24,96-Serie)
D(±0,5 %) ±100 10 Ω~1 MΩ
(E24,96-Serie)

*1 Für Hochleistungsprodukte wenden Sie sich bitte an einen ROHM-Vertreter.
※E24:Standardprodukt/ E96:Spezialanfertigung

Ausfall durch Silbersulfid

Schwefelbestandteile finden sich in verschiedensten Formen in der Atmosphäre, so zum Beispiel in Fahrzeugabgasen und in den Gasen, die von heißen Quellen abgegeben werden. Diese Bestandteile werden von Metallflächen adsorbiert und reagieren dort nach und nach.
Bei Dickschicht-Chipwiderständen kann das Schwefelgas aus der Luft in den Spalt zwischen Schutzschicht und Beschichtung gelangen und dann allmählich mit der inneren Silberelektrode (Ag) reagieren und Silbersulfid bilden (Ag2S). (Siehe nachfolgende Abbildung.) Dadurch wird die Verbindung zu den internen Elektroden unterbrochen und der Widerstand fällt aus. Diese Art von Fehler wird Verbindungsausfall durch Sulfid genannt.

Mechanismen der Reaktion mit Schwefel korrodierter Chip