一顆分流電阻器一小步，電子元器件邁向小體積高功率化的一大步

電阻器是電路設計中必須的電子元器件，經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)從直插式演進到貼片式，并且尺寸還在不斷縮小，有的電阻器甚至小到只有透過放大鏡才能看得見。羅姆在 1989 年首次量產(chǎn)了 0402 封裝電阻器，據(jù)統(tǒng)計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)累計達到 2.5 萬億個，其中 0402、0201、0603 三款電阻器約占總出貨量的 85%左右。隨著電子設備內部集成功能越來越多，用戶對電子元器件的尺寸提出更嚴苛的要求，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，電阻器越來越趨向小型化。

尤其在汽車中，所集成功能越來越多，除了小型化，用戶對高功率的需求也在持續(xù)增長。因此，羅姆在 2017 年開發(fā)了 6.4×3.2mm 尺寸的小型、大功率分流電阻器 GMR100，這款產(chǎn)品受到了要求嚴格溫度保證的車載和工業(yè)設備領域客戶的高度好評，今年羅姆又推出了新一代分流電阻器 GMR50。羅姆半導體（北京）技術中心高級工程師吳波介紹，“在電阻器市場，大功率、小型化是不可逆轉的發(fā)展趨勢。我們在不斷地擴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>

羅姆半導體（北京）技術中心高級工程師吳波

專注汽車市場的發(fā)展

根據(jù)羅姆的統(tǒng)計，在已經(jīng)累計出貨的 2.5 兆個電阻器中，車載和工業(yè)設備市場份額占到 65%，移動設備相關市場份額占到 10%，消費電子以及其它市場份額占到 25%，羅姆電阻器的發(fā)展戰(zhàn)略是專注于不斷增長的汽車市場，以供應能力和可靠性為核心競爭力，來確保在世界范圍內的穩(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，預計未來，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，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，今年 6 月，羅姆在菲律賓工廠新建了一個廠房，擴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

采用高散熱結構，實現(xiàn)了超高額定功率

在車載應用中，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)境越來越惡化，針對這個問題，散熱設計變得尤為重要。在 2W 條件下使用 5mΩ GMR50 電阻器時，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 的基礎上進行開發(fā)的，如果按照 GMR100 的設計思路來做，產(chǎn)品小型化后難以解決散熱問題。我們對 GMR50 電阻器內部的結構分布做了調整，讓它滿足小型化，同時具有散熱性；另外，我們對電阻的強度做了調整，因為電極施加比較大應力時，會出現(xiàn)粘連不好的問題，我們對電極的一部分材料做了變更，使電極的粘合性更好。后續(xù)我們會推出相應的 GMR320 更多尺寸的電阻，都是基于我們目前的優(yōu)勢技術陸續(xù)推出?！?/p>

另外，羅姆的散熱設計不只針對單顆電阻器，還針對整個 PCB 板進行整體熱仿真，來給客戶提供相應的散熱對策。上圖是羅姆以熱仿真軟件 Flotherm^TM做的 GMR50 電阻仿真圖，是針對羅姆以往產(chǎn)品的溫升對比，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，不只進行穩(wěn)態(tài)的溫升比較，還可以實現(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℃時也能保證 3W 的額定功率。

在低阻值范圍內實現(xiàn)低電阻溫度系數(shù)

一般來講，電阻值越低，電阻的溫度系數(shù)越高，在用于車載嚴酷環(huán)境，以及要求可靠性的設備中，高精度電流檢測會受到環(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)實測值都可以達到非常低的溫度系數(shù)，保持在 25ppm/ 攝氏度以內?？梢詫崿F(xiàn)高精度電流檢測，非常有助于提升設備整體的可靠性。

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，初始溫度設置成 25℃。隨后溫度開始上升，當溫度上升到 70℃時，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/℃，對比就會發(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。