Las resistencias cerámicas de película gruesa han sido durante mucho tiempo la fuerza principal en las aplicaciones electrónicas, pero dependen de sustratos frágiles que son susceptibles a agrietarse o delaminarse. Teniendo esto en cuenta, Burns, Inc. ofrece una alternativa basada en acero para aplicaciones que requieren alta potencia, eficiencia térmica y robustez mecánica.
Las resistencias cerámicas de película gruesa son confiables antes de agrietarse o delaminarse, pero el riesgo de agrietamiento o delaminación aumenta significativamente con un equipo reducido y una mayor densidad de potencia. La deflexión, la vibración o los ciclos térmicos de las placas de circuito pueden afectar su rendimiento y confiabilidad, lo que resulta en posibles fallas en el campo.
Las resistencias cerámicas tradicionales de película gruesa son económicas y están ampliamente disponibles, pero sus sustratos son frágiles y tienen poca confiabilidad en entornos hostiles. El acero inoxidable proporciona un sustrato rígido pero ligeramente flexible que absorbe las tensiones mecánicas causadas por la flexión, la vibración y la manipulación de la placa de circuito durante el ensamblaje, lo que reduce el riesgo de agrietamiento o delaminación.
Las resistencias de película gruesa a base de acero (TFOS) ofrecen una alternativa mecánicamente robusta y térmicamente eficiente a los diseños exigentes de alta tensión en los que incluso una pequeña cantidad de flexión, vibración o ciclo térmico de la placa de circuito puede causar la degradación de las resistencias cerámicas.
Bourns presentó la primera resistencia TFOS TFOS30-1-150T a mediados de 2025 (Figura 1). Los elementos fabricados con TFOS tienen una excelente conductividad térmica, alta densidad de potencia y gran durabilidad mecánica, lo que los hace adecuados para aplicaciones exigentes. Muchos circuitos de potencia o de alta energía tienen limitaciones en la capacidad del elemento para absorber, disipar y resistir impulsos de energía para evitar grietas, deriva o fallas prematuras.
Figura 1: TFOS30-1-150T de Bourns utiliza un sustrato de acero inoxidable que es más confiable que las resistencias cerámicas de película gruesa. Imagen cortesía de Bourns)
Los sustratos de acero proporcionan una excelente disipación de calor para mejorar la disipación de energía y una mayor densidad de potencia en paquetes más pequeños. Aplique una capa dieléctrica de alta integridad sobre el sustrato de acero inoxidable limpio para evitar la conducción de energía eléctrica a través del acero.
Al transferir el manejo de potencia y la robustez a resistencias, los diseñadores pueden reducir el uso del radiador, reducir el número de piezas y mejorar la confiabilidad en el campo. En resumen, según Bourns, los diseñadores pueden lograr un mayor rendimiento en espacios más pequeños sin hardware de refrigeración adicional.
Durante la fabricación de componentes TFOS, se dibujan patrones de resistencias y conductores de película gruesa en la capa dieléctrica mediante un proceso de serigrafía. Cada vez que pasa, el material se quema y solidifica en un horno de alta temperatura para garantizar la adhesión y un camino conductor y resistivo robusto. Finalmente, los conductores y resistencias se cubren con un vidriado protector para brindar protección mecánica, resistencia ambiental y aislamiento eléctrico del sustrato.
Consideraciones de diseño de alto nivel
Las resistencias TFOS ofrecen capacidades de procesamiento de pulsos y alta potencia en una forma compacta para mantener las ventajas de rendimiento en condiciones exigentes. Esto permite a los ingenieros cumplir con estrictos requisitos de confiabilidad y gestión térmica sin comprometer las dimensiones generales.
TFOS30-1-150T cumple con el estándar AEC-Q200 y es adecuado para aplicaciones automotrices como sistemas de almacenamiento de baterías, variadores de motor, inversores, paneles de sensores de vehículos con celda de combustible y otras aplicaciones donde la alta potencia, la gestión térmica y la robustez mecánica son fundamentales.
Bourns señala en una nota de aplicación [1] sobre el uso de este elemento en placas de sensores de pilas de combustible que TFOS es muy adecuado para esta aplicación porque maneja altas densidades de potencia. Puede adaptarse al circuito de precarga y descarga de vehículos de pila de combustible y garantizar una gestión eficiente de la energía incluso en funcionamiento de frecuencia variable. Su baja inductancia y estrechas tolerancias garantizan una medición precisa del voltaje, la corriente y la temperatura en la pila de combustible.
TFOS30-1-150T está disponible en opciones de terminación personalizadas de 4000 "de largo x 2,756" de ancho (101,60 mm x 70,00 mm), que incluyen almohadillas, conectores a presión, cables de suspensión y cables de terminación. Bourns señala que esta placa base plana y sólida de acero se puede fabricar en una variedad de formas y tamaños, hasta 406 mm x 406 mm, para adaptarse a una variedad de diseños personalizados o montarse directamente sobre una superficie radiante. Los diseñadores también pueden especificar valores óhmicos adicionales, tolerancias de resistencia e integración de múltiples resistencias.
Tiene una resistencia de 150 ohmios y una tolerancia de ± 10 % y está optimizado para su precisión. Tiene una potencia nominal de 260 W cuando se monta en un radiador y hasta 900 W cuando se enfría mediante un ventilador, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren una disipación de calor significativa. El TFOS30-1-150T tiene un rango de temperatura de funcionamiento ampliado de -55 °C a +125 °C y, según Bourns, puede soportar temperaturas extremadamente altas de hasta 350 °C.