贴片电阻器趋向小型化特种产品附加值高

2019-03-12 00:04字体:
  

  ,贴片元件的体积和重量更小,一般采用SMT(表面贴装技术)贴装,另外,贴片元件可靠性高、抗振能力强、焊点缺陷率低,易于实现自动化生产。

  根据ROHM的出货量数据(如图1)可见,相较2014年,2015年贴片电阻的应用有几个很大的变化。第一是小型化的产品需求量越来越大,例如2014年,0402(注:毫米制,如果以英寸为单位,0402就是0105。本文主要介绍毫米制)还不到20%的市场,但是在2015年时已达1/4。

  另外一个变化是车载,即0603产品在2014年时在车载上基本没有应用,因为车载需要一定的功率,而且在电路板上也有足够的位置,电阻不需要那么小;但是随着汽车电子化程度提高,竞争激烈,会用到小型产品和模块,因此汽车也产生了对小型化产品的需要。

  图2显示了贴片电阻的尺寸发展趋势。相比2015年,2016年将有一个有趣的变化,可以看到有两个交叉点,第一个交叉点是2012和0402的交叉,甚至可以看到2012越来越少,而0402越来越多。还有一个交叉点是0603和1608。0603从2010年后一直在发展,2015年终于超过了1608。

  为什么0402越来越多?原因是小型产品需求量越来越大。另外,0603最早用于车载,现在手机也在用,因此上升很快。

  为什么人们关注汽车行业?从图3可见,汽车的产量并没有太大的变化,2013年大约8500万辆,2020年约1亿辆。但是汽车电子化催生了电阻需求,包括混合动力(HEV)车、纯电动车(EV),纯电动车中还有一部分是48V的纯电动车,还有ISS(Intelligent Start/Stop,智能启停)车。ISS车可以自动启动、自动停止,例如在危险的情况下,可以自动停止,属于今后无人驾驶/全自动车的一种前身产品。

  这些车里会用到电池和各种电机,因此,对电阻的需求量会越来越大。具体地,与电池/电机电路相关的部分,电流检测用低阻值电阻的需求会增加;随着ECU(电控单元)的增加,对小型/高可靠性零部件的研究加速,例如新能源车的ECU部分,将来可能会用到一二百个抗硫化电阻。

  由于特殊电阻的附加值较高,因此吸引了ROHM等公司开发。ROHM的策略之一是开发更全的低阻值电阻。低阻值电阻用于电流检测的分流电阻,一般在1Ω以下,主要是检测电流,比如分流器、开关等。ROHM会把产品线做得越来越全,从小型到大型,从低阻值到高阻值,例如可以看到小瓦数电阻,从1/4W一直到5W,阻值小到0.1mΩ。

  但是现在有很多LSI芯片把电阻集成到芯片里了,这是市场发展的必然。但是随着技术的发展,低阻值行业也一直在发展,例如有一些特殊的产品,诸如更小阻值、更大功率的产品等。具体地,0.1mΩ~10mΩ这种超低阻值往往做不进芯片,因为任何一个电阻体会有一定的精度误差,如果放在芯片里,误差会较大。另外,有的应用需要5W等大功率电阻,LSI芯片很少有耐5W的,除非大工业会用到高功率LSI芯片。但是对于小功率芯片,诸如普通的AC/DC、DC/DC,因为瓦数不够,也集成不进去高功率电阻。

  高可靠产品包括大功率通用贴片电阻器、大功率抗浪涌贴片电阻、耐高压电阻、抗硫化电阻等。

  空气中的含硫成分与金属发生化合反应的现象叫硫化(图4)。一旦电极部发生硫化,可能会引起电阻值变化,从而导致应用故障(断线等)。最近几年,包括家电,特别是汽车和工业设备需要很多耐硫化电阻,最主要是提高可靠性和长期使用的安全性。

  为什么市场需求更多的耐硫化电阻?首先从产品构造看(如图5),电阻的构造跟其他元器件不一样,比如半导体,其构造中间没有多少缝隙;电容也不需要耐硫化,因为电容是分层的。但是电阻不一样,电阻的构造是下面是一个基板,基板上面会有电阻体,电阻体上有各种各样的材料,侧面会加上各种电极,即外接的是各种电极,因此上面和下面的材料是不同的。我们知道它们并不会产生化学反应,一定会有个结合力的问题,比如在结合处会有些缝隙,硫气体进来之后,会跟里面的银发生反应,出现硫化银。

  硫化气体主要在哪里?最早的市场是车载和工业设备市场,其中工业设备市场最大,现在家电也需要。因为硫化气体最多的应该跟汽油有关,因此炼油厂、加油站附近含量会比较高,但汽车尾气里面也含有很多硫化气体,尾气出来接触最多的是尾灯、后部的电池等,因此这部分会需要很多耐硫化电阻。

  家电市场也越来越需要,例如空调的室外机,外面环境很恶劣;另外不止是硫,如果在海南,还有盐化问题。室外机是一种对电子元器件要求很严格的产品,因此,室外机对耐硫化也有一定的要求。

  “对于耐硫化电阻,第一是市场的需求越来越多了,以往的耐硫化电阻,其实ROHM在很早以前就有了,但是价格很贵,市场上很难接受,在这种情况下,我们就用各种各样的材料和方法去做,最终跟原有产品比的话,第一可以看到特性变好,第二价格更好。”ROHM Co Ltd.电阻器制造部制造技术组组长小川真辅说。“一般地,要制造这样一个抗硫化电阻,在电极里要用到一些比较特殊的材料,但这个材料的价格较高。而我们的SFR系列新产品抗硫化电阻,是可以做到不使用这种材料,因此对比竞品来说价格上就有优势。”

  ROHM半导体(深圳)有限公司分立器件部高级经理水原徳建解释说:“耐硫化电阻其实有一个很大的问题,因为银很容易跟硫反应,所以在接合处会用到金,因为金很难发生反应,但黄金的价格高,因此ROHM不用金,而是通过改变材料,把整个价格做下来,以达到市场接受的程度。”

  据悉,SFR系列抗硫化电阻2015年已经开始量产,主要有两个系列:SFR01(0402)和SFR03(0608),主要是±5%和±1%,阻值从1Ω~ 10MΩ。

  在相同尺寸的情况下,ROHM的策略是把功率做得更高一些。这样有两个好处:一个是设计方便,另外可以使产品更小型。具体地,功率提高后,不用去考虑过多的散热问题,因此更容易设计。第二,可以小型化,例如某产品必须用到0.1W、0603尺寸,但是更小的0402就可以做到0.1W。

  ROHM公司1958年成立了东洋电具制作所,但是早在1954年就拿到了电阻专利。现在市场上流通最多的贴片电阻,是ROHM 1976和1983年最先发明出来的,分别是矩形芯片固定电阻器和贴片排阻等。

  ROHM过去电阻一直是全球第一,但最近几年被台湾三大家给挤走,ROHM现在只排名第五,最主要原因是ROHM的普通电阻数量越来越少,主要是以特殊电阻为主,即超低阻值电阻、高可靠性电阻。

  ROHM的愿景是到2020年时,生产电阻的方向主要有三个:1.产品系列更全;2.更小;3.做更高可靠性,满足更多的特殊性需求。

  ROHM的特点是采用一条龙生产,接下来ROHM将在材料、设计和生产方面进行更多的构思,使成本进一步降低。

  [2]王莹.车用半导体需要兼顾经济和节能.电子产品世界,2015(4):1-3

  [3]吕炳仁.指针式万用电表电阻测量电路的计算和第二误差分析.电子产品世界,2015(5):62-64

  [4]王莹.汽车电子、半导体及车厂的技术市场走向.电子产品世界,2014(8):12-15

  [5]王莹.众厂商谈汽车半导体的技术趋势.电子产品世界,2014(8):16-22

  本文来源于中国科技核心期刊《电子产品世界》2016年第7期第6页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。

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