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Der Widerstand ist noch lange nicht am Ende

18. Juli 2017, 14:09 Uhr   |  Von Thomas Bluhm, Senior Director Product Marketing Vishay Draloric / Beyschlag Resistors und Brian Ferland, Senior Director Product Marketing Vishay Dale Resistors

Der Widerstand ist noch lange nicht am Ende
© Bild: Vishay

Mit einer Nennbelastbarkeit von 1 W ist der SMD-Widerstand PHP1206 spezifiziert. Wird zusätzlich ein hochwärmeleitendes Substratmaterial verwendet, zum Beispiel Aluminiumnitrid bei den PCAN- und RCP-Serien, sind die Bauteile in Baugröße 1206 bis 2 W belastbar.

Parallel zu den stetig steigenden Anforderungen speziell in der Automobil- und Industrieelektronik schreitet die Entwicklung von Widerständen sowohl bei Standardprodukten als auch bei kundenspezifischen Lösungen in den Bereichen Materialtechnik, Baugröße, und Performance stetig voran.

Bei dem Wort „Widerstand“ denkt man heute unwillkürlich an den einfachen Chipwiderstand, der als günstiges Standardbauelement zu vielen Milliarden jährlich in allen elektronischen Schaltungen zum Einsatz kommt. Wie aber die Schaltungen immer komplexer und leistungsfähiger werden, muss auch der Widerstand sich leistungsmäßig anpassen und entwickeln. So unterscheiden sich die Anforderungen an das Bauelement in einem Fernsehgerät erheblich von denen in einer Motorsteuerung beim Kraftfahrzeug oder in einem industriellen Leistungsumrichter.

Eine der wichtigsten Anforderungen des Elektronikmarkts an Hersteller liegt heute in der Erhöhung der Nennbelastbarkeit von SMD-Widerständen. Unter Ausnutzung aller technischen Möglichkeiten bietet Vishay derzeit Widerstände mit Nennbelastbarkeiten bis zu 500 mW (0603), 2 W (1206) und 6 W (2512) an. Abhängig von weiteren technischen Parametern und unter Berücksichtigung möglichst geringer Kosten ist eine Optimierung in verschiedene Richtungen möglich: Erhöhung der Nennbelastbarkeit bei gleicher oder abnehmender Baugröße, Verbesserung der Impulsbelastbarkeit, Erhöhung der Langzeitstabilität oder der möglichen Betriebstemperatur.

Kosten-Leistungs-Verhältnis
steht im Vordergrund

Ein Ansatz ist, Widerstände mit Nennbelastbarkeit und Betriebsspannung der jeweils nächstgrößeren Baugröße anzubieten. Somit ersetzt etwa ein 0603-Widerstand einen 0805-Widerstand, ein 0805-Widerstand einen 1206-Widerstand und so fort. Für den Anwender besteht die Einsparung darin, dass kleinere Baugrößen günstiger gefertigt werden können als größere und dass der durch die höheren Anforderungen bedingte zusätzliche Aufwand überschaubar ist. Dieser verbesserte Widerstand der Serie RCC lässt sich damit günstiger als ein Standardwiderstand (Serie CRCW) der nächstgrößeren Baugröße anbieten. Beispielsweise ist der RCC0805 mit 250 mW Nennbelastbarkeit und 200 V Betriebsspannung spezifiziert, das entspricht den Werten eines 1206-Standardwiderstands.

Eine weitere Erhöhung der Nennbelastbarkeit ist möglich, für die Baugröße 0603 zum Beispiel auf 250 mW. Mit Widerständen der Serie RCS ist damit entweder eine noch größere Baugröße ersetzbar (in diesem Fall ein 1206-Standardwiderstand), oder zwei parallel geschaltete 0805-Widerstände. In letzterem Fall betrifft die Einsparung im Wesentlichen die Bestückungskosten eines Widerstands, die etwa 10x so hoch wie die Kosten eines Standardwiderstands ausfallen. Für den Kunden bedeutet das eine erheblich Einsparung sowohl in Kosten wie auch an Platz auf der Platine.

Bild: Vishay
© Bild: Vishay

Power-Metal-Strip-Widerstände zeichnen sich durch eine sehr hohe elektrische aktive Masse aus, da das Widerstandselement aus massivem Metall besteht. So ermöglicht der WSLF2512 beispielsweise eine Stromdichte bis 300 W/cm2. Das entspricht dem sechsfachen Wert von Dickschichtwiderständen.

Soll die Nennbelastbarkeit noch höher werden, verlangt das grundlegende Änderungen im Produktdesign. An der Längsseite angeordnete Kontakte ermöglichen eine Nennbelastbarkeit von beispielsweise 1000 mW für die Baugröße 0612, deren Abmessungen mit denen der Baugröße 1206 identisch sind. Damit lassen sich 2512-Standardwiderstände kostengünstig bei halber Baugröße ersetzen. Derzeit requalifiziert Vishay seine Serie RCL entsprechend.

Eine nochmalige Steigerung der Nennbelastbarkeit erzielen vergrößerte Kontakte auf der Unterseite der Widerstände und die Verschiebung der Bereiche hoher Stromdichte hin zu den Kontakten, wie bei der PHP-Serie umgesetzt. So ist der PHP1206 mit einer Nennbelastbarkeit von 1 W spezifiziert. Nutzt man zusätzlich ein hochwärmeleitfähiges Sub-stratmaterial, zum Beispiel Aluminiumnitrid bei den PCAN- und RCP-Serien, lässt sich die Baugröße 1206 bis 2 W belasten.

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1. Der Widerstand ist noch lange nicht am Ende
2. Erhöhte Anforderungen im Betrieb
3. Langzeitstabilität

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