SMD-резисторы: описание, маркировка. Маркировка SMD резисторов Расшифровка smd резисторов по цифрам

Устройство, конструкция и технология производства чип-резисторов

SMD-резисторы широко распространены и ими уже никого не удивишь. Но, несмотря на это, немногие интересуются их устройством и конструкцией. А, зря! Тут есть чем утолить голод любопытства, ведь чип-резисторы впитали в себя все самые передовые технологии и методы производства резисторов.

Устройство SMD-резистора

В основе практически любого чип-резистора лежит так называемая плёночная технология (Film Technology), где резистивный слой представляет собой тонкую или толстую плёнку, нанесённую на изоляционную подложку, которая является основанием и заодно служит для отвода тепла.

В общих чертах SMD-резистор устроен так.

Типовой SMD-резистор состоит из керамической подложки, на которую нанесён резистивный слой. Сопротивление этого слоя зависит от его толщины, формы и материала из которого он изготовлен. Для окончательной "подгонки" до номинального сопротивления используется лазерный тримминг. О нём мы ещё поговорим.

Так как от толщины плёнки зависит как сложность изготовления изделия, так и его технические характеристики, то чип-резисторы делят на две большие группы:

Толстоплёночные (Thick Film Chip Resistors). Толщина плёнки ~0,0027"...0,00039" (70...10 мкм). Считаются самыми дешёвыми резисторами;

Тонкоплёночные (Thin Film Chip Resistors). Толщина плёнки 0,00025" (6,35 мкм) и вплоть до 50 нм.

Резисторы с толстой и тонкой плёнкой несколько различаются по устройству и технологии производства, хотя внешне их отличить довольно трудно.

Толстоплёночные чип-резисторы. Технология производства.

Толстоплёночные резисторы изготавливают печатным методом. В них резистивный слой, который представляет собой пасту, наносят на поверхность подложки с помощью трафаретов. Затем производят термообработку (вжигание) получившегося отпечатка при температуре 700-900 0 С в конвейерной печи, благодаря чему образуется крепкая монолитная структура.

Паста состоит из смеси нескольких компонентов:

Функциональная основа - высокодисперсный порошок резистивного материала (нанопорошок с размером частиц 500-100 нм и менее);

Стеклосвязка . Мелкодисперсный низкоплавкий стекольный порошок (стеклянная фритта) на основе свинцово-боро-алюмо силикатных стекол;

Органические связующие вещества необходимые для придания пасте вязкости.

В качестве резистивного материала для пасты используются металлы или их оксиды. В основном это оксиды рутения, серебра и палладия. Примером может служить диоксид рутения RuO 2 . Также может использоваться композиция палладий-серебро. Из-за наличия серебра в составе пасты ТКС толстоплёночных резисторов довольно высок (50 ppm/ 0 С и более).

Вжигание отпечатка пасты приводит к размягчению стеклянной фритты, которая обволакивает и связывает проводящие частицы. Финальная подгонка сопротивления до номинала осуществляется с помощью лазерной обрезки.

В следующем анимационном ролике фирмы YAGEO пошагово показан процесс изготовления SMD резисторов с толстой плёнкой.

Толстоплёночные резисторы иногда называют керметными, так как основой их резистивного слоя является смесь порошков металлов и оксидов.

Тонкоплёночный чип-резистор. Устройство и конструкция.

Тонкоплёночный чип-резистор по своему устройству схож с толстоплёночным. Основное и немаловажное отличие заключается в том, что резистивный слой на керамической подложке создаётся методом вакуумного ионного напыления. Это, пожалуй, самое важное отличие от резисторов с толстой плёнкой.

Благодаря этому удаётся сформировать очень тонкий однородный слой толщиной вплоть до 50 нм.

Резисторы с тонкой плёнкой очень термостабильны, имеют очень низкий ТКС (25 ppm/K). ТКС прецизионных резисторов может достигать ±2 ppm/ 0 С (серия PLTU от Vishay).

Материалом резистивной плёнки, как правило, служит нихром (сплав никеля и хрома). Нихромовая плёнка обладает довольно низким ТКС (до 10 ppm/ 0 С) что позволяет изготавливать очень точные резисторы с допуском в ±0,01%.

Резистивный слой.

В качестве основы резистивного слоя чип-резисторов используются различные материалы:

Никель-хром (он же нихром, Nichrome, NiCr ). Обладает низким TCR (ТКС), который составляет 10 ppm/ 0 С (-55...+125 0 С). Благодаря этому широко используется при производстве тонкоплёночных резисторов;

Нитрид тантала (Tantalum nitride, TaN ). Используется в тонкоплёночных резисторах, устойчивых к высокой влажности (moisture-resistant);

Нитрид дитантала (Ta 2 N ). Его TCR составляет 25 ppm/ 0 С (-55...+125 0 С);

Диоксид рутения (Ruthenium oxide, RuO 2 ) (используется в толстоплёночных резисторах);

Рутенит свинца Pb 2 Ru 2 O 6 и рутенит висмута (Bi 2 Ru 2 O 7) (применяется в чип-резисторах с толстой плёнкой);

Диоксиды рутения, легированные ванадием (Ru 0,8 V 0,2 O 2 , Ru 0,9 V 0,1 O 2 , Ru 0,67 V 0,33 O 2);

Оксид свинца (PbO);

Висмут иридий (Bi 2 Ir 2 O 7).

Сплав никеля (Nikel alloy). Низкоомные (0,03...10 Ом) тонкоплёночные резисторы (Vishay, серия L-NS).

Подложка SMD-резистора (Substrate).

Наиболее используемый материал подложки SMD-резисторов - это чистая керамика на основе 94...96% поликристаллического оксида алюминия Al 2 O 3 (Alumina ). Она обладает высокой твёрдостью, хорошей адгезией, огнеупорностью и является изолятором.

Немаловажно и то, что она обладает хорошей теплопроводностью, ведь от резистивного слоя необходимо отводить тепло. Такую керамику часто применяют в качестве подложек для интегральных схем и микросборок.

Высокомощные чип-резисторы могут иметь подложку из нитрида алюминия (Aluminum nitride - AlN ). Это высокочистая керамика, обладающая высокой теплопроводностью.

Такая подложка применяется в чип-резисторах серии PCAN фирмы Vishay.

Слой пентаоксида тантала создают путём распыления, после чего происходит самостоятельный рост оксидной плёнки.

Поверх слоя Ta 2 O 5 уже наносится внешний слой эпоксидной смолы, служащий для механической защиты и изоляции. Замечательным свойством таких резисторов является то, что даже при механическом повреждении защитного слоя из пентаоксида тантала, он будет "зарастать" за счёт самовосстановления.

Естественно, производители всё время ищут новые способы и методы защиты резистивной плёнки. По понятным причинам технологические детали могут не раскрываться.

Например, в технической записке "Major Advancements in the Protection of Thin Film Nichrome-Based Resistors with Specialized Passivation Methods (SPM) " фирмы Vishay рассказывается о специальных методах пассивации (SPM), благодаря которым удаётся изготовить маломощные тонкоплёночные резисторы с нихромовой плёнкой, которые устойчивы к воздействию влаги и не уступают по своей стабильности резисторам с плёнкой на основе нитрида тантала Ta 2 N.

В серии L низкоомных резисторов того же Vishay используется нихромовая плёнка (NiCr) и защитное покрытие из пентаоксида тантала (Ta 2 O 5).

Как видим, технологические приёмы могут комбинироваться. Всё зависит от стоимости производства и требуемых характеристик готового изделия.

Серостойкие резисторы (Sulfur resistant resistors)

В последнее время можно услышать о так называемых серостойких резисторах - Sulfur resistant resistors или Anti-Sulfur resistors . Например, в своих промо-материалах компания Gigabyte заявляет о том, что в их материнских платах применяются такие чип-резисторы.

Долгосрочная надёжность чип-резисторов во многом зависит от той окружающей среды, в которой они эксплуатируются.

Наличие в окружающей среде газов с содержанием серы приводит к тому, что они проникают сквозь микропоры и трещины в защитном эпоксидном или стеклянном покрытии SMD-резистора. Как правило, самым незащищённым участком является граница защитного покрытия и внешних контактов.

На фото поперечного среза толстоплёночного резистора показана область, подвергшаяся воздействию серосодержащих газов и образованию сульфида серебра.

Механизм повреждения чип-резистора такими газами следующий.

Наличие сульфида серебра в структуре чип-резистора с течением времени приводит к росту его номинального сопротивления вплоть до электрического "обрыва".

Чтобы предотвратить образование сульфида серебра производители используют разные методы. Компромиссным вариантом считается легирование серебра драгоценными металлами. В чип-резисторах, от которых требуется долговременная надёжность вместо серебра и вовсе применяется палладий или платина.

Кроме этого участок, наиболее подверженный воздействию газов дополнительно покрывают защитными покрытиями или сплавами.

Anti-Sulfur резисторы применяются в оборудовании, которое задействовано на промышленных производствах, в нефтяной промышленности, телекоммуникационных и IT-системах, автомобильной электронике.

Лазерный тримминг резисторов.

Чтобы привести сопротивление резистивного слоя к заданному номиналу используется лазерная подгонка или на зарубежный манер, тримминг (trimming - "обрезка"). Суть её заключается в удалении части топологического рисунка из плёнки за счёт лазерного излучения.

На фото показан пример обрезки (L-Cut), сделанный с помощью лазерного тримминга (слева резистор на 33 Ома (330), справа на 1 МОм (105)).

Чтобы подобрать требуемую величину сопротивления резистора на поверхности резистивного слоя делают лазерный "надрез". В зависимости от требуемых характеристик форма надреза может быть весьма оригинальной. Вот основные из них:

Поперечный i-рез ("Plunge Cut"). Самый "быстрый" и наименее точный подгоночный рез.



L-рез ("L Cut"). Из его достоинств можно отметить малое среднеквадратичное отклонение R s и высокую точность. Более медленный тип реза, по сравнению с поперечным i-резом.



На фото показан L-рез на поверхности SMD-резистора типоразмера 2512 на 100 кОм (рядом для масштаба положена миллиметровая линейка). Скорее всего, это толстоплёночный резистор. Защитный слой мне удалось снять острым лезвием перочинного ножа.



Кроме реза типа L, может применяться так называемый Opposing "L", когда делается два L-реза по обоим сторонам плёнки.



"Серпантин" или "Змейка" ("Serpentine"). Можно встретить название "Меандр" ("Meandering"). Это "медленный" рез, но за счёт него обеспечивается самый большой прирост сопротивления.



Такой рез используется при изготовлении чип-резисторов мегаомных и гигаомных номиналов.

"Двойной поперечный рез" ("Double Plunge Cut"). Высокая точность и малое среднеквадратичное отклонение R s .



"Vernier". Очень похожий на предыдущий рез. Судя по всему, назван так из-за сходства со штангенциркулем (vernier caliper).



"U-рез" ("U-Cut"). Применяется для изготовления высоковольтных резисторов с высокой долговременной стабильностью.

"П-рез" ("Plunge Cut: Top Hat Resistor"). Продольный "быстрый" рез, используемый для нормировки Top-Hat резисторов.



"Скан-рез" или Scrub. Также можно встретить название "Shave-рез". Применяется для изготовления высоковольтных резисторов. Самый медленный, но наиболее точный и стабильный рез. Боковая часть плёнки удаляется лазером.



Также применяется симметричный скраб ("Symetrical Scrub"), когда часть резистивной плёнки удаляется с обеих сторон.



"Multiplunge". Такой тип реза обеспечивает практически линейное изменение сопротивления. Используя "i-рез" создаются последовательные секции многосекционного резистора (резисторной SMD-сборки).



Для подгонки многосекционного резистора "лестничного" типа может использоваться перерезка шунтирующих перемычек.



На следующей картинке показан резистор "лестничного типа" (Ladder resistor), а также пример использования данной топологии в структуре резистивной плёнки.

Если хорошенько присмотреться, то на поверхности толстоплёночных чип-резисторов иногда можно разглядеть разрезы, сделанные лазером. Они слегка проступают под внешним защитным покрытием.

Как видим, несмотря на кажущуюся простоту, для изготовления SMD-резисторов требуется высокоточное оборудование и строгое соблюдение технологии производства.

Прочие резисторы для монтажа на поверхность

Естественно, кроме рядовых SMD-резисторов существуют и другие. Например, чип-резисторы серии UBR (Ultra-Broadband resistors) способны работать в частотном диапазоне вплоть до 20 Гигагерц (20 GHz).

Номинальная мощность их невелика, всего 125 mW и выпускаются они в корпусе типоразмера 0402. Конструкция их также отличается от той, что привычна для рядовых чип-резисторов и называется "Glass wafer sandwich", что можно перевести, как "сэндвич из стеклянных пластин". В качестве подложки и верхней оболочки используется стекло.

Применяются такие резисторы в высокочастотной аппаратуре (спутниковой, оптоволоконной).

Также существуют так называемые Power Metal Strip ® резисторы (Vishay). Их резистивным слоем является монолитный резистивный элемент из сплава никель-хром или марганец-медь.

Подложка в таких резисторах отсутствует, так как резистивный элемент является самонесущей конструкцией. Толщина резистивного элемента составляет 0,0089" (226,06 мкм).

Наличие массивного резистивного элемента позволяет быстро поглощать тепловую энергию. Обычным чип-резисторам на основе плёнок требуется время на отвод тепла в подложку, а затем и в печатную плату.

К резисторам Power Metal Strip ® относятся такие серии, как WSL, WSK, WSLP, WSR. Как правило, это очень низкоомные резисторы (вплоть до миллиОм).

Используются такие резисторы в устройствах, где имеют место высокоэнергетические, кратковременные импульсные переходные процессы, которые сопровождаются быстрым и обильным выделением тепла.

К SMD-резисторам также относятся и MELF-резисторы , так как они также предназначены для монтажа на поверхность. Их подложка выполнена в виде цилиндрического стрежня из керамики, а резистивный слой имеет спиралевидную лазерную нарезку. Резистивным материалом может быть, как плёнка из углерода, так и металла.

За счёт цилиндрической формы подложки эффективная площадь охлаждения таких резисторов больше, чем SMD-резисторов с аналогичной площадью монтажа. Благодаря этому они более устойчивы к импульсной нагрузке, чем стандартные SMD-резисторы, а также способны выдерживать более высокое рабочее напряжение.

SMT-технология не обошла стороной и фольговые резисторы (Bulk Metal ® Foil, BMF ), которые также адаптировали под этот вид монтажа. Как известно, фольговые резисторы обладают самой высокой температурной стабильностью (имеют самый низкий ТКС).

Например, чип-резисторы серии VSMP (Vishay) имеют ТКС 0,2 ppm/ 0 С (-55 0 С...+125 0 С, относительно +25 0 С). А для температурного диапазона 0 0 С...+60 0 С ТКС составляет вообще 0,05 ppm/ 0 С!

Не составляет особого труда встретить на печатных платах и всевозможные SMD-перемычки (zero ohm jumpers , SMD Jumpers ). Примером может служит серия тонкоплёночных SMD-перемычек PZHT (Vishay).

В зависимости от типоразмера, который начинается с 02016, эти SMD-перемычки способны выдержать ток от 0,28А (PZHT02016 ) до 2А (PZHT2512 ) при рабочей температуре 215 0 С. Проводящим слоем в них является плёнка золота (Au) или сплава олова и серебра (SnAg).

В приведённом материале были затронуты вопросы, в основном, касающиеся конструкции, материалов и технологии изготовления SMD-резисторов. Но, несмотря на это, многие вопросы, например, относящиеся к типоразмеру, маркировке и мощности чип-резисторов затронуты не были. Рассказ и без того получился более чем содержательным для формата интернет-статьи. Если есть что добавить, пишите в комментариях!

Опубліковано 17.05.2011

SMD-резисторы

SMD-резисторы типоразмера 0402 не маркируются, резисторы остальных типоразмеров маркируются различными способами, зависящими от типоразмера и допуска.

Резисторы с допуском 2%, 5% и 10% всех типоразмеров маркируются тремя цифрами, первые две из которых обозначают мантиссу, а последняя – показатель степени по основанию 10 для определения номинала резистора в Омах. При необходимости к значащим цифрам добавляется буква R для обозначения десятичной точки. Например, маркировка 513 означает, что резистор имеет номинал 51×10 3 Ом = 51 КОм.

Резисторы с допуском 1% типоразмеров от 0805 и выше маркируются четырмя цифрами, первые три из которых обозначают мантиссу, а последняя – показатель степени по основанию 10 для задания номинала резистора в Омах. Буква R также служит для обозначения десятичной точки. Например, маркировка 7501 означает, что резистор имеет номинал 750×10 1 Ом = 7.5 КОм.

Резисторы с допуском 1% типоразмера 0603 маркируются с использованием приведенной ниже таблицы EIA-96 двумя цифрами и одной буквой. Цифры задают код, по которому из таблицы определяют мантиссу, а буква – показатель степени по основанию 10 для определения номинала резистора в Омах. Например, маркировка 10C означает, что резистор имеет номинал 124×10 2 Ом = 12.4 КОм.

Перемычки и резисторы с нулевым сопротивлением

Многие фирмы выпускают в качестве плавких вставок или перемычек специальные провода Jumper Wire с нормированными сопротивлением и диаметром (0.6 мм, 0.8 мм) и
резисторы с “нулевым” сопротивлением. Резисторы выполняются в стандартном цилиндрическом корпусе с гибкими выводами (Zero-Ohm) или в стандартном корпусе для
поверхностного монтажа (Jumper Chip). Реальные значения сопротивления таких резисторов лежат в диапазоне единиц или десятков миллиом (~ 0.005…0.05 Ом). В цилиндрических
корпусах маркировка осуществляется черным кольцом посередине, в корпусах для поверхностного монтажа (0603, 0805, 1206…) маркировка обычно отсутствует либо наносится код “000” (возможно “0”).

Резисторы и конденсаторы в SMD исполнении маркируются трех буквенным кодом, редко - четырех буквенным.
В коде первая и вторая цифры указывают на первое и второе число, а третья цифра - множитель. Цифра в множителе соответствует степени множителя.

SMD резисторы маркируются в Ом-ах.

К примеру.

Резистор с маркировкой 560 - первая цифра - 5, вторая - 6, множитель - 0 (т.е. без множителя). Получаем 56 Ом.

Резистор с обозначением 101 - первая цифра - 1, вторая - 0, множитель - х10 1 . Получаем 100 Ом.

Резистор с обозначением 473 - первая цифра - 4, вторая - 7, множитель - х10 3 . Получаем 47000 Ом или 47 кОм.

Резистор с обозначением 225 - первая цифра - 2, вторая - 2, множитель - х10 5 . Получаем 2200000 Ом или 2.2 мОм.

При 4х буквенном коде, маркировка будет такой же, но впереди три цифры номинала, а последняя множитель.

Резистор с маркировкой 1233 - первая цифра - 1, вторая - 2, третья - 3, множитель - х10 3 . Получаем 123000 Ом или 123 кОм.

Некоторые производители используют буквы K и M для обозначения множителя.

При такой маркировке резисторы могут маркироваться более привычным способом, к примеру.

Маркировка резистора - 47K, указывает на сопротивление в 47 кОм

Маркировка 3K3 - указывает на сопротивление 3,3 кОм

Маркировка М27 - Указывает на сопротивление 0,27 мОм или 270 кОм.

Сопротивления резисторов менее 100 Ом маркируются при помощи буквы R или E. К примеру.

Резистор сопротивлением 27 Ом будет маркироваться как 27R или R27, редко E27.

Так же есть резисторы с нулевым сопротивлением или перемычки, они маркируются цифрой - 0

Типоразмер SMD резисторов и конденсаторов обозначается 4-мя цифрами (см. таблицу). Первая пара цифр обозначает длинну элемента, а вторая пара - ширину. В маркировке принято обозначать элементы в дюймах.

Расшифровка маркировки конденсаторов не отличается от резисторов, за исключением того, что результат мы получаем в пФ.

На практике SMD конденсаторы часто встречаются вообще без маркировки, за исключением электролитических SMD конденсаторов.

SMD резисторы для поверхностного монтажа имеют три основные характеристики: размер элемента (типоразмер), сопротивление в Омах, допуск сопротивления в процентах. Типоразмер обозначается четырехзначной цифрой. Ниже приведена таблица распространенных типоразмеров и их геометрических размеров.

Трехзначная нумерация резисторов с допуском 2%, 5% и 10%

Резисторы с допуском 2%, 5% и 10% всех типоразмеров маркируются тремя цифрами. Первые две цифры обозначают мантиссу, третья - показатель степени по основанию 10 для определения номинала резистора в Омах. Например, маркировка 512 означает, что резистор имеет номинал 51x100 Ом = 5.1 КОм, маркировка 104 означает номинал 10x10000 = 100кОм.

Существуют также SMD резисторы с нулевым сопротивлением или так называемые перемычки. Они маркируются символом 0 или 000.

Ниже приведена таблица, используя которую вы сможете быстро определить номинал SMD резистора.

Четырехзначная нумерация резисторов с допуском 1%

Резисторы с допуском 1% типоразмеров от 0805 и выше маркируются четырьмя цифрами. Первые три из них обозначают мантиссу, а последняя - показатель степени по основанию 10 для задания номинала резистора в Омах. Буква R также служит для обозначения десятичной точки. Например, маркировка 3401 означает, что резистор имеет номинал 340x10 Ом = 3.4 КОм.

При создании электрических и электронных схем используются различные радиотехнические элементы: конденсаторы, smd и выводные резисторы, микросхемы, диоды. Для правильного конструирования платы необходимо знать, какие номиналы имеют определенные элементы. Поэтому нужно, чтобы каждый элемент имел свою маркировку. Особенно можно выделить маркировку smd резисторов.

Миниатюрные сопротивления

Электронные схемы в последнее время становятся все более совершенными. Улучшаются параметры, увеличивается быстродействие, уменьшается масса и сокращаются габариты приборов на электронных схемах. Это происходит благодаря миниатюризации радиоэлементов, входящих в платы.

Сейчас созданы стандартные ряды микрорезисторов, называемые smd резисторами, которыми комплектуются различные устройства. Название smd происходит от аббревиатуры surface mount devise - прибор, монтируемый на поверхность. Также распространено название чип-элементы, которые монтируются прямо на плату и не имеют выводов для припоя.

Размеры смд резисторов необычайно малы. Самые маленькие из них в длину не превышают половины миллиметра, при этом их номинал может быть более мегаома. Наименьшие по размеру используются в переносных гаджетах: смартфонах, планшетах, mp 3-плеерах. Стандартный ряд типоразмеров smd элементов:

• 0,4 мм x 0,2 мм, 0,6 мм x 0,3 мм - мельчайшие (для переносных устройств);
• 1,0 мм x 0,5 мм, 1,6 мм x 0,8 мм, 2,0 мм x 1,25 мм - наиболее популярные в индустрии электронных компонентов;
• 3,2 мм x 1,6 мм, 4,6 мм x 3,0 мм - повышенной мощности и для особых случаев.

Маркировка элементов

На всех радиоэлементах как поверхностного монтажа, так и выводных указывается в явном виде или кодируется их номинал. Кодировка номиналов резисторов может быть и в цифрах, и цветовой. Поэтому расшифровку резисторов можно производить по таблицам и с помощью специальных онлайн-сервисов.

Цифровое обозначение

Цветовое обозначение

В отличие от маркировки смд резисторов выводные часто маркируются цветом. В цветных полосках, нанесенных на резистор, закодирован его номинал, а также точность. Существуют таблицы расшифровки цветовой кодировки элементов и даже онлайн-калькуляторы. Порядку и цвету полоски на резисторе соответствует цифра номинала или множитель Цвету последней полоски соответствует значение точности подбираемого сопротивления.

Расшифровка кодировки резисторов онлайн

Держать в памяти или искать таблицы определения кодировки номинала smd резисторов довольно сложно и затратно по времени. В интернете существуют различные сервисы для автоматического подбора обозначения элементов . Расшифровать маркировку смд резисторов онлайн очень просто. Определение производится на сайте с помощью специального скрипта. Достаточно найти подходящий калькулятор смд резисторов онлайн, ввести кодовое обозначение в поле ввода, и программа определит тип и номинал сопротивления.

С помощью таких сервисов возможно и обратное преобразование. В нужные поля вводится сопротивление и единицы измерения (Ом, килоом, мегаом). После нажатия кнопки, показывающей результат, на экране появится соответствующая маркировка резистора.