對於貼片電阻冷熱衝擊的測試， 業界通常采用AEC-Q200中建議的測試方法
， 方法如下：

 

低溫設定在-55ºC， 高溫設定在125ºC
， 在每個溫度下保持30分鍾， 溫度切換時間間隔要小於1分鍾， 一共要做1000次的循環， 高低溫衝擊完成後測試阻值並與測試前的初始阻值對比
，觀察阻值的變化量。 

 

 

通常情況下，上述的高低溫衝擊測試對阻值造成的變化不大， 不會影響電路的功能
，完全可以被客戶所接受， 但冷熱衝擊有可能造成電阻電極焊接處出現裂紋甚至開裂， 會極大的影響最終產品的可靠性， 這是完全不能被接受的， 那為什麼會產生這樣的現象
？ 在設計中又如何避免呢

？

 

熱衝擊測試造成裂紋的主要原因來源於應用場景中不同部分CET（熱膨脹係數）的差異， 如下圖所示。

 

 

當溫度劇烈變化時
， FR4底板的伸縮要遠大於陶瓷基板， 如果這樣的變化多次反複
，就會造成端部連接材料的疲勞最後導致開裂。但這種衝擊對電阻層本身影響不大， 這也是為什麼冷熱衝擊後阻值變化較小的原因。

 

 

下圖是1206封裝尺寸的電阻在經曆2000次的-55C~125C冷熱衝擊後的圖片

 

圖片來源Vishay Tech.

 

眾所周知， 物體的熱脹冷縮是自然現象無法避免， 那對於這個問題我們該如何來改善和解決呢， 讓我們來進一步分析

，看看有哪些因素對熱脹冷縮的影響起到了促進作用， 以便我們在選擇產品時盡量避免他們。

 

 

上圖是普通電阻縱切麵的電鏡掃描圖像
， 通過分析我們可以了解到下列因素起到了對熱脹冷縮影響的促進作用：

 

       1. 陶瓷基板邊緣鋒利的轉角使得局部的應力增加。

       2. 端部電極層的厚度很薄
， 起不到從低CET陶瓷基板到高CET焊錫之間的緩衝作用。

       3. 支撐電阻的焊錫層厚度比較薄，基本上沒有能力吸收高低溫衝擊對材料造成的應力。

       4. 電阻兩個電極間的距離比較長， 使得高低溫衝擊對電阻造成的伸縮幅度比較大。

 

通過以上分析
， 如果工程師對高低溫衝擊性能有比較高的要求，（如-55C~125C， 1000次循環），下麵是我們建議的一些方案。

 

       1.盡量選用1206及以下封裝的電阻
， 或長邊電極電阻

， 這樣可以縮短電極間的距離，減小高低溫衝擊對體積變化的影響。

 

 

       2.由於功率的要求，應用上一定要選擇大尺寸的產品時， 可以考慮使用倒裝貼片電阻， 結構如下圖。

 

      

這種產品焊接結構避免了鋒利的轉角造成的局部應力增加
， 支撐的焊錫層也非常厚可以有效地吸收掉高低溫衝擊造成的應力。

 

縱切麵的電鏡掃描圖如下：

 

       

       3.對於較大功率電阻的選擇， 也可以考慮圓柱型MELF電dian阻zu，這zhe種zhong產chan品pin的de圓yuan弧hu型xing的de轉zhuan角jiao有you效xiao避bi免mian了le局ju部bu應ying力li的de增zeng加jia，焊han接jie結jie構gou上shang有you體ti量liang較jiao多duo的de焊han錫xi支zhi撐cheng
，可ke以yi有you效xiao的de吸xi收shou溫wen度du衝chong擊ji帶dai來lai的de應ying力li。 

 

       

       4.目前也有一些廠家通過在電極層中增加一層柔性物質， 來改善電阻在焊接後承受熱衝擊影響的能力。

 

綜上
，我們可以了解到熱衝擊對現場應用中的貼片電阻造成的影響
，內在的原因以及推薦的解決方案， 希望對汽車硬件工程師在電路的可靠性設計方麵有一些幫助。

 

 

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