摘要:本文介绍了平面电阻用箔电阻复合材料的国内外发展和应用情况、箔电阻复合材料 的构成、特性、电阻温度系数补偿原理、技术要求 、专用测试方法及其研究和发展方向。 关键词：平面电阻 箔电阻复合材料 电阻温度系数 测试方法 性能 前 言 随着电子产品向轻、薄、小、高可靠性方向发展, 在人造卫星、雷达、遥感、测试仪器 、仪表等先进的电子产品中，对电阻的阻值精度、电阻温度系数及加载稳定性的要求愈来愈高，传统的线绕电阻器和金属膜电阻器已不能满足高挡电子产品的使用要求。国外少数工业发达国家根据电阻应变效应开发出一种平面电阻。该平面电阻除具有线绕电阻器相同的稳定性和可靠性外，还具有制作工艺简单，尺寸小巧，在较宽的温度范围内(-55℃～+125℃)电阻温度系数小、固有电容电感小、低噪音、电阻精度高（＜0.001）、高散热、低电动势、优越的加载稳定性、耐冲击电流等特点。这种平面电阻所用的电阻材料即为本文介绍的箔电阻复合材料 。1箔电阻复合材料的发展及应用情况 九十年代，国外对箔电阻复合材料的开发和应用作了大量的工作，已取得一些成果，并航空、航海、计算机及一些特殊电子设备中得到应用，主要用于制作电阻元件和热变换器。我国九十年代末开始箔电阻复合材料的研究，我国军工及尖端高科技电子产品中所用高精度平面电阻元件主要依靠进口。为适应市场需要，陕西咸阳国营第704厂研究所于1999年开始箔电阻复合材料的研究 ，2000年已有一种型号箔电阻复合材料应用于国家重点工程。 箔电阻复合材料广泛用于人造卫星、雷达、导航、计算机系统、汽车发动机系统、摄像系统、高清晰度电视等电子产品中。也用于精密测量、数据转换、航空航海惯导系统、计算机接口电路及一些特殊要求的系统中制作精密电阻器、直插式电子元器件。也可将其压制在多层板中，取代部分电阻器件。2箔电阻复合材料的构成和特性 本文介绍的箔电阻复合材料是由基板材料、绝缘介质粘结层和箔电阻三种材料复合而成。 在箔电阻复合材料 中，箔电阻、绝缘介质粘结层和基板的材料选择和特殊设计，决定了箔电阻复合材料 具有低热阻、电阻温度系数小、电阻精度高（0.001）、耐冲击、 耐湿、耐温等特性。用该复合材料制作的平面电阻具有尺寸小、低嘈音、低电动势、在较宽温度范围内（-55℃-125℃）电阻温度系数小、电阻精度高、稳定性好、响应快、分布参数小等诸多特性。箔电阻复合材料是适应当今电子产品向轻、薄、小、高可靠性发展需求的新型电阻材料。3箔电阻复合材料 电阻温度系数自动补偿原理探讨 九十年代，由菲勒克斯·赞德曼博士应用应力知识最早研制出平面电阻，这种平面电阻是借助应力来补偿箔电阻自然的电阻对温度变化的特性设计的。 这种平面电阻是用箔电阻复合材料作为电阻材料，用光刻方法或激光蚀刻法制成特定的电阻图形，经调阻和封装而成。这种平面电阻具有形状随外力变化的特点，这种变形被称为“应变”。温度能使平面电阻产生应力和应变，从而使其具有在较宽的温度范围内电阻温度系数自动补偿功能。平面电阻之所以具有电阻温度系数自动补偿功能，是由制作平面电阻用箔电阻复合材料的特殊构成所赋予的。箔电阻复合材料是借助应力作用补偿箔电阻自然的电阻对温度变化特性设计的。或者说是借助电阻温度系数补偿原理设计的。以下分析箔电阻复合材料电阻温度系数补偿原理：由于在箔电阻复合材料中，箔电阻的热膨胀系数远远大于绝缘介质粘结层的热膨胀系数，而且因绝缘介质粘结层的弹性小，当温度升高时，箔电阻会沿绝缘介质粘结层的长度方向伸长，沿其宽度方向收缩，但在箔电阻复合材料中箔电阻的热膨胀会受到绝缘介质粘结层的限制而产生压应力，在其长度方向上引起压应变，从而导致箔电阻复合材料的电阻发生变化。但是，箔电阻复合材料中箔电阻受应力作用产生电阻变化与其在自由状态下的电阻变化正好相反（即当温度升高时，自由状态下的箔电阻的电阻随温度升高增大，而箔电阻复合材料中，随温度升高箔电阻受压应力作用而电阻降低）；当温度降低时，复合材料中的箔电阻会发生较大的收缩，而绝缘介质粘结层的收缩较小，因此，绝缘介质粘结层限制了箔电阻的收缩，使箔电阻受到张应力，该张应力引起箔电阻复合材料 中箔电阻的电阻变化与自由状态时箔电阻随温度下降引起的电阻变化恰好相反（即温度降低时，自由状态下的箔电阻随温度降低而减小，而箔电阻复合材料 中的箔电阻随温度降低，箔电阻受到张应力作用电阻增大）。总之，不管升温还是降温，在箔电阻复合材料 中这两种作用同时发生。因此说，箔电阻复合材料 的特殊构成设计实现了其具有在一定的温度范围内电阻温度系数自动补偿功能。 由以上分析可见，箔电阻复合材料 的电阻温度系数实际上是箔电阻在自由状态下的电阻温度系数（TCR1）与应力-应变引起的电阻温度系数（TCR2）的代数和，其电阻温度系数可用下式表示： TCR= TCR1 + TCR2= TCR1+ k(αm-αc)...............................(1)式(1)中： TCC-箔电阻复合材料 的电阻温度系数 TCR1-箔电阻在自由状态下的电阻温度系数 TCR2-箔电阻在应力-应变作用下产生的电阻温度系数 αm-箔电阻的线膨胀系数 αm-绝缘介质粘结层的线膨胀系数 k-比例常数 由(1)式可见，对于给定的箔电阻复合材料 ，k、αm 、αm ，为定值，要调整其电阻温度系数，可通过以下的途径使TCR1更接近于TCR2，实现电阻温度系数自动补偿。途径之一:用适当的方法处理箔电阻,降低箔电阻的线膨胀系数使其接近于绝缘介质粘结层；途径之二 :研制一种线膨胀系数更接近于箔电阻线膨胀系数的绝缘介质层；4箔电阻复合材料的技术要求 目前，我国已经制定电子行业军用标准《箔电阻复合材料 规范》。本文将以行军标为依据，介绍箔电阻复合材料 的技术要求。《箔电阻复合材料规范》行军标中按箔电阻复合材料的电阻温度系数特性差异，分为HF-1和HF-2两种型号：其电阻温度系数分别为70ppm/℃和130ppm/℃。HF-1和HF-2两种型号箔电阻复合材料的主要技术要求如下。4.1尺寸4.1.1标称板面尺寸及允许偏差 标称板面尺寸及允许偏差应符合表1规定,非标称板面尺寸及其偏差由供需双方商定。 表1 标称板面尺寸和允许偏差 mm标称板面尺寸(长×宽)允许偏差500×110±2.0

500×180

500×240

4.2.2标称厚度及允许偏差 箔电阻复合材料标称厚度及偏差应符合表2规定。 表2 标称厚度和允许偏差 mm标称厚度t

允许偏差试验方法

Ⅰ级Ⅱ级III级用千分尺测量,测量精确至0.01mm0.5