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電阻器是電路設(shè)計(jì)中必須的電子元器件，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已經(jīng)從直插式演進(jìn)到貼片式，并且尺寸還在不斷縮小，有的電阻器甚至小到只有透過(guò)放大鏡才能看得見(jiàn)。羅姆在 1989 年首次量產(chǎn)了 0402 封裝電阻器，據(jù)統(tǒng)計(jì)這也是目前全球用量最大的電阻器。截止到 2018 年，羅姆電阻器的出貨量已經(jīng)累計(jì)達(dá)到 2.5 萬(wàn)億個(gè)，其中 0402、0201、0603 三款電阻器約占總出貨量的 85%左右。隨著電子設(shè)備內(nèi)部集成功能越來(lái)越多，用戶對(duì)電子元器件的尺寸提出更嚴(yán)苛的要求，可以看到，0201、01005 等小封裝電阻器需求量逐年增加，而 0603 大封裝的需求逐年遞減，電阻器越來(lái)越趨向小型化。
尤其在汽車中，所集成功能越來(lái)越多，除了小型化，用戶對(duì)高功率的需求也在持續(xù)增長(zhǎng)。因此，羅姆在 2017 年開(kāi)發(fā)了 6.4×3.2mm 尺寸的小型、大功率分流電阻器 GMR100，這款產(chǎn)品受到了要求嚴(yán)格溫度保證的車載和工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域客戶的高度好評(píng)，今年羅姆又推出了新一代分流電阻器 GMR50。羅姆半導(dǎo)體（北京）技術(shù)中心高級(jí)工程師吳波介紹，“在電阻器市場(chǎng)，大功率、小型化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。我們?cè)诓粩嗟財(cái)U(kuò)充分流電阻器和高可靠性電阻器的產(chǎn)品陣容滿足客戶需求?！?/p>
羅姆半導(dǎo)體（北京）技術(shù)中心高級(jí)工程師吳波
專注汽車市場(chǎng)的發(fā)展
根據(jù)羅姆的統(tǒng)計(jì)，在已經(jīng)累計(jì)出貨的 2.5 兆個(gè)電阻器中，車載和工業(yè)設(shè)備市場(chǎng)份額占到 65%，移動(dòng)設(shè)備相關(guān)市場(chǎng)份額占到 10%，消費(fèi)電子以及其它市場(chǎng)份額占到 25%，羅姆電阻器的發(fā)展戰(zhàn)略是專注于不斷增長(zhǎng)的汽車市場(chǎng)，以供應(yīng)能力和可靠性為核心競(jìng)爭(zhēng)力，來(lái)確保在世界范圍內(nèi)的穩(wěn)定地位。
在產(chǎn)品研發(fā)方面，分流電阻器的額定功率在不斷提高，預(yù)計(jì)未來(lái)，GMR 系列從現(xiàn)在的 3-5W 提高到 10W；PSR 系列可以從現(xiàn)在的 5W 提升到 15W；PMR 和 LTR 系列從現(xiàn)在的 2W 提升到 3W。高可靠性的電阻器在保持封裝大小不變的前提下，將額定功率繼續(xù)提高，在保證封裝小型化的同時(shí)，抗浪涌能力保持不變，抗硫化性能提高。為了確保穩(wěn)定供應(yīng)，今年 6 月，羅姆在菲律賓工廠新建了一個(gè)廠房，擴(kuò)充大功率分流電阻器和高可靠性電阻器的產(chǎn)品的產(chǎn)能。
羅姆公司電阻器系列展示
采用高散熱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了超高額定功率
在車載應(yīng)用中，汽車功能集成化且零件安裝密度更高，電阻器包括其他外圍元器件的散熱環(huán)境越來(lái)越惡化，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，散熱設(shè)計(jì)變得尤為重要。在 2W 條件下使用 5mΩ GMR50 電阻器時(shí)，與 5025 尺寸的普通產(chǎn)品相比，成功地將表面溫升降低了 57％。
吳波解釋，“GMR50 電阻器是在 GMR100 的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，如果按照 GMR100 的設(shè)計(jì)思路來(lái)做，產(chǎn)品小型化后難以解決散熱問(wèn)題。我們對(duì) GMR50 電阻器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)分布做了調(diào)整，讓它滿足小型化，同時(shí)具有散熱性；另外，我們對(duì)電阻的強(qiáng)度做了調(diào)整，因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1517425.html">電極施加比較大應(yīng)力時(shí)，會(huì)出現(xiàn)粘連不好的問(wèn)題，我們對(duì)電極的一部分材料做了變更，使電極的粘合性更好。后續(xù)我們會(huì)推出相應(yīng)的 GMR320 更多尺寸的電阻，都是基于我們目前的優(yōu)勢(shì)技術(shù)陸續(xù)推出?！?/p>
另外，羅姆的散熱設(shè)計(jì)不只針對(duì)單顆電阻器，還針對(duì)整個(gè) PCB 板進(jìn)行整體熱仿真，來(lái)給客戶提供相應(yīng)的散熱對(duì)策。上圖是羅姆以熱仿真軟件 FlothermTM做的 GMR50 電阻仿真圖，是針對(duì)羅姆以往產(chǎn)品的溫升對(duì)比，可以看出，使用單顆 GMR50 電阻器，表面溫升比使用兩顆舊款電阻器并聯(lián)的表面溫升還要低，不只進(jìn)行穩(wěn)態(tài)的溫升比較，還可以實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)溫升分析。在同樣 2W 的功率下，普通產(chǎn)品的表面溫升達(dá)到 150℃，GMR50 電阻器表面溫升只有 65℃，表面溫升降低了近 60%。
在市面上，一般要實(shí)現(xiàn) 4W 的額定功率，電阻器尺寸要做到 6.4×3.2mm，而 GMR50 電阻器的尺寸只有 5.0×2.5mm，比普通產(chǎn)品貼裝面積減小 39%。即使在引腳溫度 TK=110℃時(shí)也能保證 3W 的額定功率。
在低阻值范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低電阻溫度系數(shù)
一般來(lái)講，電阻值越低，電阻的溫度系數(shù)越高，在用于車載嚴(yán)酷環(huán)境，以及要求可靠性的設(shè)備中，高精度電流檢測(cè)會(huì)受到環(huán)境溫度變化的影響。GMR50 電阻器的電阻體采用高性能合金材料，在低阻值范圍也實(shí)現(xiàn)了出色的電阻溫度系數(shù)。
從上圖可以看出，從 5 毫歐一直到 220 毫歐，GMR50 電阻器的溫度系數(shù)實(shí)測(cè)值都可以達(dá)到非常低的溫度系數(shù)，保持在 25ppm/ 攝氏度以內(nèi)?？梢詫?shí)現(xiàn)高精度電流檢測(cè)，非常有助于提升設(shè)備整體的可靠性。
在 DEMO 展示中，羅姆將 GMR100 系列、PMR100 系列和 LTR100 系列的三種電阻器一起放入恒溫箱中，初始溫度設(shè)置成 25℃。隨后溫度開(kāi)始上升，當(dāng)溫度上升到 70℃時(shí)，GMR 系列電阻器的電阻溫度系數(shù)為 9ppm/℃，而其他的電阻器已經(jīng)上升到到幾十 ppm/℃或者 100+ppm/℃，對(duì)比就會(huì)發(fā)現(xiàn)，GMR 系列電阻器的整體電阻溫度系數(shù)非常低，受外界溫度的影響非常小。
在車載和工業(yè)應(yīng)用中，電子元器件需要具有極高的穩(wěn)定性，GMR 系列的高散熱性和低溫度系數(shù)正好契合這樣的需求。
