元器件分析：薄膜電阻器提供不滲透硫的解決方案

當(dāng)前的小型化趨勢(shì)將電阻器技術(shù)推到了極限。例如，0201尺寸的片狀電阻器僅封裝就大約占到了元件總成本的60%。對(duì)某些在電路板上同一相鄰位置使用相同電阻值的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，片狀元件陣列可以幫助緩解布局和封裝問(wèn)題。不過(guò)，這并不適用于所有廠商。

厚膜和薄膜技術(shù)的最近發(fā)展可以在給定的芯片尺寸上實(shí)現(xiàn)更高的額定功率。眾所周知，與厚膜電阻元件相比，薄膜電阻元件具有眾多性能優(yōu)勢(shì)，而厚膜電阻器唯一的明顯優(yōu)勢(shì)就是成本。

借助最新的材料和工藝進(jìn)步，這種明顯的成本差別可被顯著降低，這很可能會(huì)對(duì)片狀電阻器市場(chǎng)產(chǎn)生重大影響。目前，一種合理的預(yù)期是，容差1%、電阻溫度系數(shù)（TCR）為±100×10-6/℃的商品薄膜片狀電阻器的價(jià)位將與同等精度的厚膜電阻器的價(jià)位大致相同。

在硫含量較高的環(huán)境，例如汽車裝備、工業(yè)設(shè)備和重型農(nóng)用和建筑設(shè)備中，由于硫化銀的形成，常見(jiàn)的厚膜片狀電阻器會(huì)出現(xiàn)阻值偏移問(wèn)題。硫滲過(guò)電鍍層和屏蔽層，與銀接觸形成硫化銀（如圖1所示）。

圖1硫滲過(guò)電鍍層和屏蔽層，與銀接觸形成硫化銀

硫化銀是不導(dǎo)電的，而持續(xù)暴露在硫環(huán)境中將意味著更多硫化銀的形成，直到所有的銀都完全轉(zhuǎn)化成硫化銀。導(dǎo)電層將因此被中斷，而該元件將變成開(kāi)路。對(duì)任何汽車或工業(yè)設(shè)備制造商而言，這是一種特別令人沮喪的現(xiàn)象，因?yàn)樗且环N在制造時(shí)完全無(wú)法檢測(cè)的潛在故障。有些汽車和工業(yè)設(shè)備制造商已經(jīng)通過(guò)密封電子設(shè)備，成功地阻止了硫化銀的形成，但要將該方法應(yīng)用于所有情況并不可行，而且這并不是一種能確保防止硫污染的可靠方法。

厚膜和薄膜

厚膜電阻器的內(nèi)部端接通常都不同程度地采用了鍍銀/鈀工藝。這些相對(duì)廉價(jià)的端接材料具有更高的銀含量，但通常正是內(nèi)部端接中的銀容易受到硫的污染。

盡管有可能找到銀含量更低的厚膜材料，但至今為止，這些備選材料都需要更高的成本，因此批量生產(chǎn)似乎不太可能。另一方面，薄膜片狀電阻器使用濺射的、以鎳鉻鐵合金為主要材質(zhì)的內(nèi)部端接，不含銀且通常也不包含任何其他貴金屬。這意味著鎳鉻鐵合金薄膜材料的價(jià)位比那些金、鈀或鉑含量更高的厚膜材料更為穩(wěn)定。

只有內(nèi)部端接不包含銀或銅質(zhì)材料的片狀電阻器，或者那些內(nèi)部端接由硫無(wú)法滲透的中間層加以保護(hù)的片狀電阻器，才能夠完全不受硫污染的影響。市場(chǎng)上存在具有競(jìng)爭(zhēng)力的基于厚膜的解決方案，它們有一定防硫效果，但仍不能完全避免硫污染——時(shí)間一長(zhǎng)，它們最終也會(huì)失效，變成開(kāi)路。