Konduktiva polymerer i tryckta pulsmotstånd

Mönsterkortsföretaget Wuerth Elektroniks tryckta pulsmotstånd har uppnått det hittills omöjliga högspänningsområdet 200.000 V. Detta har skett genom Wuerth Elektroniks “smart-conductive polymer thick film systems”, där en mängd varierande resistenslager använts. Ett motstånd som klarar den extremt höga fältstyrkan har nu blivit godkänt. Motståndet ska ersätta dyra keramiska motstånd och anses vara mer robusta och mycket mer kostnadseffektivt. De tryckta pulsmotstånden klarar hög effektbelastning under ett antal millisekunder, och är tänkt att ersätta dyra keramiska motstånd. I jämförelse med konventionellt monterade motstånd är de tryckta motståndens främsta fördel den höga integrationspotentialen och därmed minskad volym, vilket leder till mer robusta och kostnadseffektiva komponenter. Pulsmotstånden kan produceras på innerlagren i ett multilagerkort och på så sätt lämna utrymme på ytterlagren. En annan fördel är den höga tillförlitligheten vid temperaturcykler. De klarar tester vid -40 ° C / 125 ° C, upp till 3000 cykler. Tryckta standardmotstånd för pull up/down-applikationer kan produceras i en kontrollerad process med en tolerans på ± 30%. För högre krav kan motståndens tolerans sänkas till ± 5% under hela deras livscykel, även under extrema förhållanden (40 ° C / 92% RH / 1000 h). Polymera tjockfilmsystem med en icke-linjär positiv temperaturkoefficient gör det dessutom möjligt att värma ytor. Detta blir självreglerande på grund av motståndens karaktäristik och uppnår en nästan konstant temperatur på upp till 60 °. "Alla pulsmotstånd beräknats med vår hemliga interna matematisk modell, som fungerat perfekt", säger Frank Dietrich, chef för division FLATcomp Systems på Wuerth Elektronik. Vägen till den lovande lösningen har varit ganska logisk. Normala effektmotstånd blir varma och behöver stor kylarea. Exempelvis tar en kylfläns för 10 W ett område på 10 cm x 5 cm. För effektmotstånd som klarar 25 kW under bara två millisekunder är en aluminiumkylfläns inte till någon nytta. Och det finns inget behov av det. Hög effekt inom en så kort tid innebär inte alltför mycket energi. Detta gör saker lättare. Att överföra teorin till en matchande matematisk formel och förstå de verkliga följderna av 25 kW under två millisekunder på en tjockfilmsbeläggning i verkliga livet var den verkliga utmaningen. När Wuerth Elektronik skapade en beräkningsmodell för detta upptäckte de att deras pulsresistenta ledande polymer matchade dessa särskilda krav. Den multifunktionella tjockfilmen absorberade elektrisk energi genom att omvandla den till värme. "För att beskriva det med enkla ord, beräknar vi volymen som omfattas av upphettning till en storlek som säkerställer att 170 ° C inte överskrids”, förklarar Frank Dietrich. Kunden levererar data till Wuerth Elektronik. Dessa uppgifter införs i en matematisk modell som beräknar längd, bredd och tjocklek på pulsmotståndet.