MSF蓄电池防伪
来源:    发布时间: 2019-11-06 01:45   205 次浏览   大小:  16px  14px  12px
在剖析市场上各种芯片保险丝的电气特性前,最重要的是首先了解每种技能背面的基本规划准则。

曩昔10年,市场对服务于信息技能、移动和消费运用电子设备的需求在急剧上升。随同这一迅速增长的需求是电子设备发作意外状况的风险也加大,需凭借类似芯片保险丝等过流维护器材躲避电气过载等风险。

  芯片保险丝规划准则

  在剖析市场上各种芯片保险丝的电气特性前,最重要的是首先了解每种技能背面的基本规划准则。

  规范熔丝可能以置于内充空气或沙子的密封陶瓷或玻璃管内的金属线为基础,但芯片保险丝则依据彻底不同的准则。大多数芯片保险丝看似规范芯片器材且由单或多层陶瓷基板制成。曾经的一些老规划则以类似印刷线路板(PCB)那样的环氧玻璃纤维基板为基础。

  单层基板上或多层基板内的熔断元件是依据如铜、金,或类似铜-锡(Cu-Sn)或银-钯合金那样的高导电资料。这些复合资料可提高保险丝承受浪涌电流的才能。但它们对热应力的响应往往不太安稳,这增加了在历经多个浪涌周期后不正确熔断的可能性。

  为获得预期特性,依据基底类型,熔断元件可能是激光调割的厚膜堆积也可能是化学蚀刻的金属层。还可能选用熔焊的金线。因其形状和厚度是确认的,所以若电流到达必定水平,则熔断元件在过载条件下经历必定时刻后就将熔断。

  为了履行其作为芯片组件功用层的功能,熔断元件必须不受环境条件的影响。对单层芯片保险丝来说,熔断元件上一般涂覆漆环氧树脂。多层片式保险丝的熔断元件则由于各基板层而天然获得了维护。由于芯片保险丝可作业在高达7~8A的额外作业电流下,所以它们要求表贴器材(SMD)衔接具有低阻抗特性。

  熔断特性是芯片保险丝最重要的特点(图1)。该特性界定了在必定电过流条件下的熔断时刻。若电流到达必定预设值,则在称为弧前(pre-arc)时刻的一个已知期限内,熔断元件内耗散的电能足以把其熔化并汽化。


  图1所示的熔断特性有两个首要区域。到蓝曲线左边的部分是第一个区域,包括绿色暗影区内的正常“透明”作业区以及可达保险丝额外电流两倍的短期过流态作业区。该区决定芯片保险丝的脉动负载才能,该才能取决于熔断元件的特性。例如,可经过增加熔断元件的截面积,提高脉动负载才能。

  蓝线界定的是在过载和超过保险丝额外电流(I2R)的短路电流条件下的熔断时刻,图例保险丝的I2R等于5A。熔断保险丝所需的能量由I2T给出,因此若过电流增加,则保险丝的熔断时刻将变短。

  典型状况下,当流经保险丝的电流是其额外电流的两倍时,期望保险丝能在1~3秒内熔断。当流经电流是额外电流的10倍时,熔断时刻应小于0.1毫秒。但从相反角度看,为防备保险丝在流过正常浪涌电流时熔断,浪涌脉动电流的最大I2T应大约在保险丝最高额外I2T的一半以内。保险丝的熔断时刻与熔断元件和环境间的热阻抗相关,它们取决于熔断元件特性、基板、密封、端衔接以及PCB布局。因此,熔断时刻以及所供给的维护效能,取决于出产技能和产品规划。


  若熔断元件和环境间的热阻抗过低,将没有满足能量消融熔断元件。这将使保险丝不能在120秒内切断相当于额外电流两倍的过载电流。图2和图3说明晰多层片式保险丝以及激光调割厚膜芯片保险丝的这种状况。


  但在实际运用中,熔断元件的规划和选用的出产技能对熔断特性的精度、重复性和安稳性有很强影响。理解这两个要害因素是为给定运用选用最佳芯片保险丝的要害。

  熔断特性的安稳与熔断元件的规划严密相关。另一方面,重复性则首要取决于芯片保险丝出产技能的安稳性和精度。

  安稳性

  就熔断特性来说,“安稳”指的是什么?芯片保险丝的电阻是决定其熔断特性的参数。由于在过载条件下施加的能量正比于电阻值,所以阻抗越大,保险丝熔断的越快;相反,削减阻抗将延长熔断所需时刻。

  依据厚膜电阻运用经验,比如短时过载、焊接热和脉动冲击等热应力往往会使阻值变大。在芯片保险丝内发作这些现象将改动其特性,从而缩短熔断所需时刻。

  为完成高 I2T值,要在熔断元件内掺揉进铜-锡合金等不同资料。但因热应力会使合成资料特性发作漂移,所以在经历连续热应力后,它们对更短的熔断时刻特别敏感。

  图4说明晰铜-锡合金在历经脉动负载冲击后发作的功能漂移进程。依据功率负载的幅值和持续时刻,这些种类的保险丝将改动其特性从而使熔断时刻变短。保持芯片保险丝阻值安稳的技能将避免熔断特性发作这种漂移。


  重复性

  在规划进程中,电子工程师面临高度变异的熔断特性。一般,芯片保险丝是阻值低的电阻、可具有低至毫欧(mΩ)级阻值水平。如上所述,熔断特性与阻值相关。若阻值变化很大,则相应地熔断特性也将在很宽范围内漂移。

  源于这种阻值变化,芯片保险丝可能在正常浪涌电流条件下熔断。或反过来说,它也可能在过载条件下需要熔断时而没能熔断。当然,这是工程师必须避免的最坏状况。图5显现了印刷厚膜保险丝熔断特性的典型分散。


  解决熔断特性的安稳性和准确性问题

  薄膜技能可满足熔断特性对优异的安稳性、准确性以及缩窄分散范围的所有要求。自20世纪60年代末以来,薄膜溅射技能就已被用于出产高安稳高准确的薄膜电阻。现在在各电子领域,几十亿此类器材正被用在恶劣环境中。

  现在的溅射技能得益于一些要害优点:如对堆积厚度的严格操控,以及在发生的金属层完成的均匀结晶结构等。当运用薄膜技能制作芯片保险丝时,这些特点对安稳性和缩窄熔断参数分散直接发生正面影响。

  但严格操控熔断元件的几许形状还需操控芯片保险丝的额外电流。用光刻工艺构建熔断元件供给了制作准确几许轮廓并溶解端子间未运用导电资料的才能。

  选用光刻技能,可以与操控溅射薄膜层厚度相同的准确度和精度对熔断元件的长度和宽度施加操控。图6显现了如何选用光刻工艺制作Vishay的MFU系列薄膜芯片保险丝,制成的熔断元件具有整洁和清晰的形状。


  MFU保险丝元件的形状

  经过薄膜溅射技能和光刻技能的结合,器材制作商可完成熔断元件几许形状的严紧公役。与此同时,他们可保证熔断元件具有均匀的结晶结构。

  这带来了把应变引进的阻值误差最小化以及提高出产重复性两方面的优点。图7说明晰选用这种组合技能制成的MFU系列芯片保险丝的最短和最长熔断时刻间的严密相关。

  本文小结

  薄膜技能是制作高端无源器材的一种老练技能,在曩昔几十年它已被证明并一向得到完善。其在精度、重复性和安稳性方面的优势在每年数十亿薄膜电阻的大规模出产中得到推重。

  薄膜技能制作的芯片保险丝在熔断特性的安稳性和缩窄分散方面具有类似的可预见特点。将这一老练技能用在下一代过流维护安全器材的制作,则功率电子规划人员在规划新产品时可得到更高水平的安全和功能。