貼片電阻器趨向小型化，特種產(chǎn)品附加值高　

摘要：本文通過采訪貼片電阻的率先商用化企業(yè)、世界第四大電阻公司—ROHM，從中可窺見貼片電阻的應(yīng)用與發(fā)展走勢(shì)，及部分特種貼片電阻的發(fā)展?fàn)顩r，包括分流電阻的動(dòng)向和抗硫化電阻的低成本工藝改進(jìn)，最后介紹了ROHM的電阻發(fā)展策略和生產(chǎn)特點(diǎn)。

2015年全球電阻變化

　　現(xiàn)在市場(chǎng)上流通最多的是貼片電阻，占比高達(dá)9成^[1]。相比插件元件^[2]，貼片元件的體積和重量更小，一般采用SMT(表面貼裝技術(shù))貼裝，另外，貼片元件可靠性高、抗振能力強(qiáng)、焊點(diǎn)缺陷率低，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

　　根據(jù)ROHM的出貨量數(shù)據(jù)(如圖1)可見，相較2014年，2015年貼片電阻的應(yīng)用有幾個(gè)很大的變化。第一是小型化的產(chǎn)品需求量越來越大，例如2014年，0402(注：毫米制，如果以英寸為單位，0402就是0105。本文主要介紹毫米制)還不到20%的市場(chǎng)，但是在2015年時(shí)已達(dá)1/4。

　　另外一個(gè)變化是車載，即0603產(chǎn)品在2014年時(shí)在車載上基本沒有應(yīng)用，因?yàn)檐囕d需要一定的功率，而且在電路板上也有足夠的位置，電阻不需要那么小;但是隨著汽車電子化程度提高，競(jìng)爭(zhēng)激烈，會(huì)用到小型產(chǎn)品和模塊，因此汽車也產(chǎn)生了對(duì)小型化產(chǎn)品的需要。

　　圖2顯示了貼片電阻的尺寸發(fā)展趨勢(shì)。相比2015年，2016年將有一個(gè)有趣的變化，可以看到有兩個(gè)交叉點(diǎn)，第一個(gè)交叉點(diǎn)是2012和0402的交叉，甚至可以看到2012越來越少，而0402越來越多。還有一個(gè)交叉點(diǎn)是0603和1608。0603從2010年后一直在發(fā)展，2015年終于超過了1608。

　　為什么0402越來越多?原因是小型產(chǎn)品需求量越來越大。另外，0603最早用于車載，現(xiàn)在手機(jī)也在用，因此上升很快。

汽車行業(yè)對(duì)電阻器需求的變化

　　為什么人們關(guān)注汽車行業(yè)?從圖3可見，汽車的產(chǎn)量并沒有太大的變化，2013年大約8500萬輛，2020年約1億輛。但是汽車電子化催生了電阻需求，包括混合動(dòng)力(HEV)車、純電動(dòng)車(EV)，純電動(dòng)車中還有一部分是48V的純電動(dòng)車，還有ISS(Intelligent Start/Stop，智能啟停)車。ISS車可以自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停止，例如在危險(xiǎn)的情況下，可以自動(dòng)停止，屬于今后無人駕駛/全自動(dòng)車的一種前身產(chǎn)品。

　　這些車?yán)飼?huì)用到電池和各種電機(jī)，因此，對(duì)電阻的需求量會(huì)越來越大。具體地，與電池/電機(jī)電路相關(guān)的部分，電流檢測(cè)用低阻值電阻的需求會(huì)增加;隨著ECU(電控單元)的增加，對(duì)小型/高可靠性零部件的研究加速，例如新能源車的ECU部分，將來可能會(huì)用到一二百個(gè)抗硫化電阻。

特殊電阻的亮點(diǎn)一：低阻值電阻

　　由于特殊電阻的附加值較高，因此吸引了ROHM等公司開發(fā)。ROHM的策略之一是開發(fā)更全的低阻值電阻。低阻值電阻用于電流檢測(cè)的分流電阻，一般在1Ω以下，主要是檢測(cè)電流，比如分流器、開關(guān)等。ROHM會(huì)把產(chǎn)品線做得越來越全，從小型到大型，從低阻值到高阻值，例如可以看到小瓦數(shù)電阻，從1/4W一直到5W，阻值小到0.1mΩ。

　　但是現(xiàn)在有很多LSI芯片把電阻集成到芯片里了，這是市場(chǎng)發(fā)展的必然。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，低阻值行業(yè)也一直在發(fā)展，例如有一些特殊的產(chǎn)品，諸如更小阻值、更大功率的產(chǎn)品等。具體地，0.1mΩ~10mΩ這種超低阻值往往做不進(jìn)芯片，因?yàn)槿魏我粋€(gè)電阻體會(huì)有一定的精度誤差，如果放在芯片里，誤差會(huì)較大。另外，有的應(yīng)用需要5W等大功率電阻，LSI芯片很少有耐5W的，除非大工業(yè)會(huì)用到高功率LSI芯片。但是對(duì)于小功率芯片，諸如普通的AC/DC、DC/DC，因?yàn)橥邤?shù)不夠，也集成不進(jìn)去高功率電阻。

特殊電阻的亮點(diǎn)二：高可靠電阻/抗硫化電阻

　　高可靠產(chǎn)品包括大功率通用貼片電阻器、大功率抗浪涌貼片電阻、耐高壓電阻、抗硫化電阻等。

　　最近，ROHM推出了成本進(jìn)一步降低的抗硫化電阻。下面詳細(xì)介紹一下。

　　空氣中的含硫成分與金屬發(fā)生化合反應(yīng)的現(xiàn)象叫硫化(圖4)。一旦電極部發(fā)生硫化，可能會(huì)引起電阻值變化，從而導(dǎo)致應(yīng)用故障(斷線等)。最近幾年，包括家電，特別是汽車和工業(yè)設(shè)備需要很多耐硫化電阻，最主要是提高可靠性和長(zhǎng)期使用的安全性。

　　為什么市場(chǎng)需求更多的耐硫化電阻?首先從產(chǎn)品構(gòu)造看(如圖5)，電阻的構(gòu)造跟其他元器件不一樣，比如半導(dǎo)體，其構(gòu)造中間沒有多少縫隙;電容也不需要耐硫化，因?yàn)殡娙菔欠謱拥摹５请娮璨灰粯?，電阻的?gòu)造是下面是一個(gè)基板，基板上面會(huì)有電阻體，電阻體上有各種各樣的材料，側(cè)面會(huì)加上各種電極，即外接的是各種電極，因此上面和下面的材料是不同的。我們知道它們并不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，一定會(huì)有個(gè)結(jié)合力的問題，比如在結(jié)合處會(huì)有些縫隙，硫氣體進(jìn)來之后，會(huì)跟里面的銀發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)硫化銀。

　　硫化氣體主要在哪里?最早的市場(chǎng)是車載和工業(yè)設(shè)備市場(chǎng)，其中工業(yè)設(shè)備市場(chǎng)最大，現(xiàn)在家電也需要。因?yàn)榱蚧瘹怏w最多的應(yīng)該跟汽油有關(guān)，因此煉油廠、加油站附近含量會(huì)比較高，但汽車尾氣里面也含有很多硫化氣體，尾氣出來接觸最多的是尾燈、后部的電池等，因此這部分會(huì)需要很多耐硫化電阻。

　　家電市場(chǎng)也越來越需要，例如空調(diào)的室外機(jī)，外面環(huán)境很惡劣;另外不止是硫，如果在海南，還有鹽化問題。室外機(jī)是一種對(duì)電子元器件要求很嚴(yán)格的產(chǎn)品，因此，室外機(jī)對(duì)耐硫化也有一定的要求。

　　“對(duì)于耐硫化電阻，第一是市場(chǎng)的需求越來越多了，以往的耐硫化電阻，其實(shí)ROHM在很早以前就有了，但是價(jià)格很貴，市場(chǎng)上很難接受，在這種情況下，我們就用各種各樣的材料和方法去做，最終跟原有產(chǎn)品比的話，第一可以看到特性變好，第二價(jià)格更好。”ROHM Co Ltd.電阻器制造部制造技術(shù)組組長(zhǎng)小川真輔說。“一般地，要制造這樣一個(gè)抗硫化電阻，在電極里要用到一些比較特殊的材料，但這個(gè)材料的價(jià)格較高。而我們的SFR系列新產(chǎn)品抗硫化電阻，是可以做到不使用這種材料，因此對(duì)比競(jìng)品來說價(jià)格上就有優(yōu)勢(shì)?！?/p>

　　ROHM半導(dǎo)體(深圳)有限公司分立器件部高級(jí)經(jīng)理水原徳建解釋說：“耐硫化電阻其實(shí)有一個(gè)很大的問題，因?yàn)殂y很容易跟硫反應(yīng)，所以在接合處會(huì)用到金，因?yàn)榻鸷茈y發(fā)生反應(yīng)，但黃金的價(jià)格高，因此ROHM不用金，而是通過改變材料，把整個(gè)價(jià)格做下來，以達(dá)到市場(chǎng)接受的程度?！?/p>

　　據(jù)悉，SFR系列抗硫化電阻2015年已經(jīng)開始量產(chǎn)，主要有兩個(gè)系列：SFR01(0402)和SFR03(0608)，主要是±5%和±1%，阻值從1Ω~ 10MΩ。

通用貼片電阻不斷提高功率

　　在相同尺寸的情況下，ROHM的策略是把功率做得更高一些。這樣有兩個(gè)好處：一個(gè)是設(shè)計(jì)方便，另外可以使產(chǎn)品更小型。具體地，功率提高后，不用去考慮過多的散熱問題，因此更容易設(shè)計(jì)。第二，可以小型化，例如某產(chǎn)品必須用到0.1W、0603尺寸，但是更小的0402就可以做到0.1W。

ROHM的電阻發(fā)展策略

　　ROHM公司1958年成立了東洋電具制作所，但是早在1954年就拿到了電阻專利。現(xiàn)在市場(chǎng)上流通最多的貼片電阻，是ROHM 1976和1983年最先發(fā)明出來的，分別是矩形芯片固定電阻器和貼片排阻等。

　　ROHM過去電阻一直是全球第一，但最近幾年被臺(tái)灣三大家給擠走，ROHM現(xiàn)在只排名第五，最主要原因是ROHM的普通電阻數(shù)量越來越少，主要是以特殊電阻為主，即超低阻值電阻、高可靠性電阻。

　　ROHM的愿景是到2020年時(shí)，生產(chǎn)電阻的方向主要有三個(gè)：1.產(chǎn)品系列更全;2.更小;3.做更高可靠性，滿足更多的特殊性需求。

　　ROHM的特點(diǎn)是采用一條龍生產(chǎn)，接下來ROHM將在材料、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面進(jìn)行更多的構(gòu)思，使成本進(jìn)一步降低。

參考文章：

　　[1]市場(chǎng)占比高達(dá)9成的貼片電阻 未來何去何從?[R/OL].中國(guó)安防展覽網(wǎng). (2016-7-14).http://www.afzhan.com/news/detail/47223.html

　　[2]王瑩.車用半導(dǎo)體需要兼顧經(jīng)濟(jì)和節(jié)能.電子產(chǎn)品世界,2015(4):1-3

　　[3]呂炳仁.指針式萬用電表電阻測(cè)量電路的計(jì)算和第二誤差分析.電子產(chǎn)品世界,2015(5):62-64

　　[4]王瑩.汽車電子、半導(dǎo)體及車廠的技術(shù)市場(chǎng)走向.電子產(chǎn)品世界,2014(8):12-15

　　[5]王瑩.眾廠商談汽車半導(dǎo)體的技術(shù)趨勢(shì).電子產(chǎn)品世界,2014(8):16-22

本文來源于中國(guó)科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第7期第6頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。