Resistencias integradas: cuadrados, recortes y cuándo vale la pena

Todo el diseño es una división

Una resistencia integrada es un parche de película resistiva laminada en la placa. Su resistencia es la resistencia laminar multiplicada por el número de cuadrados:

$L/W$ es el recuento cuadrado y no tiene dimensiones: una resistencia de 4 mm por 1 mm y una resistencia de 40 mm por 10 mm tienen la misma resistencia. El tamaño determina el manejo y la tolerancia de la potencia, no el valor.

Para un objetivo de 100 Ω en una película de níquel-fósforo de 25 Ω por metro cuadrado y 1 mm de ancho: 4 cuadrados, es decir, 4 mm de largo. Ese elemento ocupa 4 mm² y soporta unos 100 mW.

Recortar y por qué diseñas con un diseño bajo

La tolerancia de la película incrustada tal como está fabricada es de alrededor del ± 10%. Eso está bien para un menú desplegable y es inútil para cualquier cosa que establezca una ganancia o una referencia.

El recorte láser lo arregla. Cortas el elemento, estrechando la trayectoria actual, lo que aumenta la resistencia. El recorte solo puede ir en una dirección, por lo que el diseño debe empezar por debajo del objetivo:

• La longitud del diseño es de 3,6 mm, lo que permite un prerecorte de 90 Ω
• Recorta hasta el objetivo de 100 Ω
• La tolerancia posterior al recorte es de alrededor del ± 5%, y es más ajustada cuanto mayor es el tiempo de recorte

El margen de recorte del 10% en ese ejemplo es el margen de maniobra. Si es demasiado poco, una parte baja no puede alcanzar el objetivo; si es demasiado, se pierde tiempo con el láser en cada tabla y se obtiene un golpe de mayor tolerancia con el propio corte de corte.

¿Dónde está realmente el valor

El caso de las resistencias integradas rara vez es el costo por resistencia. Los 0402 discretos son extraordinariamente baratos y la línea de montaje los coloca por una fracción de centavo.

El caso es:

Densidad. Recuperar el área de la superficie bajo un BGA denso, donde no hay espacio para una red de terminación cerca de los pines. Inductancia. Una resistencia enterrada situada directamente en la pila de capas tiene mucha menos inductancia parásita que una 0402 con dos juntas de soldadura y dos vías de ventilación. En el caso de una terminación en serie en un extremo rápido, la diferencia es fundamental: la terminación es tan buena como lo sean sus parásitos. Fiabilidad. La ausencia de juntas de soldadura significa que no hay fallas en las juntas de soldadura. Para un hardware de alta confiabilidad y alta vibración, quitar cientos de juntas del ensamblaje es una reducción significativa de los modos de falla. Recuento. Una placa con 200 terminaciones idénticas amortiza el costo del proceso de una manera que una placa con 12 nunca lo hará.

Lo que le cuesta

Una decisión de laminar. El material de resistencia incorporado es una lámina especial que debe estar apilada desde el principio. No se puede agregar más adelante y esto limita los fabricantes que pueden construir la placa. Rendimiento del panel. Una resistencia integrada averiada no se puede volver a trabajar. En un diseño discreto, una resistencia defectuosa se desolda y se reemplaza. En un diseño embebido, el panel es de desecho. Ese riesgo se incluye en cada cotización. Sin cambios. Un cambio de valor en una resistencia discreta es una edición de la lista de materiales. En una resistencia integrada, se trata de un nuevo apilamiento, una nueva ilustración y nuevas herramientas. Esto por sí solo lo descarta para cualquier cosa que aún esté cambiando. Pruebas. No se puede acceder a las resistencias después de la laminación, por lo que la verificación depende de los cupones de prueba y del control del proceso por parte del fabricante, y no de la medición directa de la pieza que has enviado.

Elección del material

El níquel-fósforo es la piedra angular, disponible en una gama de resistencias laminares, siendo 25 Ω/m2 y 100 Ω/m2 los valores bursátiles comunes. Se recorta bien y tiene un coeficiente de temperatura razonable.

El nitruro de tantalio ofrece un coeficiente de temperatura mucho mejor y una estabilidad a largo plazo, a un costo mayor: la elección cuando la resistencia está configurando una sobretemperatura precisa.

Las opciones de carbono y de película gruesa permiten obtener resistencias en láminas mucho más altas, lo que es importante cuando, de lo contrario, un valor elevado requeriría un recuento de cuadrados poco práctico. Una resistencia de 100 kΩ a 25 Ω/m2 necesita 4000 cuadrados, lo que no es una resistencia, es un laberinto.

Esa aritmética de recuento de cuadrados es la restricción práctica en el rango de valores. Las resistencias integradas funcionan cómodamente desde decenas de ohmios hasta unos pocos kilohmios. Fuera de eso, la geometría deja de tener sentido.

Orientación

Solo para diseños estables. Si el valor puede cambiar, utilice un valor discreto. Compruebe anticipadamente el recuento de cuadrados. Si es inferior a 0,5 o superior a 100, elija una resistencia de lámina diferente en lugar de distorsionar la geometría. Observe la densidad de potencia. La película enterrada no tiene una trayectoria de convección; el calor solo sale por conducción hacia el laminado. El límite de potencia por área no es un acolchado conservador. Mantén la relación de aspecto Los elementos muy largos y delgados son vulnerables a las variaciones grabadas a lo largo de su longitud; los que son muy cortos y anchos están dominados por los efectos finales en las terminaciones.

La calculadora de resistencias integrada calcula el recuento de cuadrados, la longitud física, el objetivo de diseño previo al recorte, el área, el límite de potencia y la tolerancia recortada y sin recortar para los materiales de película comunes.