Las resistencias cerámicas de película gruesa han sido durante mucho tiempo un pilar en las aplicaciones electrónicas, pero dependen de sustratos frágiles que son propensos a agrietarse o delaminarse. En vista de esto, Bourns, 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 que se produzcan grietas o delaminación, pero el riesgo de grietas o delaminación aumenta significativamente a medida que el equipo se contrae y aumenta la densidad de potencia. La flexión, la vibración o los ciclos térmicos de las placas de circuito pueden dañar su rendimiento y confiabilidad, lo que genera posibles fallas en el sitio.
Las resistencias cerámicas tradicionales de película gruesa son de bajo costo y están ampliamente disponibles, pero sus sustratos son frágiles y tienen poca confiabilidad en ambientes hostiles. El acero inoxidable proporciona un sustrato duro pero ligeramente flexible que puede absorber las tensiones mecánicas generadas por la flexión, la vibración y la manipulación de las placas de circuito durante el ensamblaje, lo que reduce el riesgo de grietas o delaminación.
Las resistencias de película gruesa a base de acero (TFOS) brindan una alternativa mecánicamente robusta y térmicamente eficiente a los diseños exigentes de alta tensión, donde incluso pequeñas cantidades de flexión, vibración o ciclos térmicos de la placa de circuito pueden causar una disminución en el rendimiento de la resistencia cerámica.
Bourns lanzó su primera resistencia TFOS TFOS30-150T a mediados de 2025 (Figura 1). Los componentes producidos 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 de los componentes para absorber, disipar y resistir pulsos de energía, a fin de evitar grietas, deriva o fallas prematuras.
Figura 1: TFOS30-150T de Bourns utiliza un sustrato de acero inoxidable, que es más confiable que las resistencias cerámicas de película gruesa. (Fuente de la imagen: Bourns Corporation)
Los sustratos de acero tienen un excelente rendimiento de disipación de calor, lo que puede mejorar la disipación de energía y lograr 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 que la energía eléctrica pase a través del acero.
Al transferir el procesamiento de energía y la robustez a las resistencias, los diseñadores pueden reducir el uso de disipadores de calor, disminuir la cantidad de piezas y mejorar la confiabilidad en el sitio. En resumen, según Bourns, los diseñadores pueden lograr un mayor rendimiento en un espacio más pequeño sin necesidad de hardware de refrigeración adicional.
En el proceso de fabricación de componentes TFOS, se dibujan conductores de película gruesa y patrones de resistencia en la capa dieléctrica mediante tecnología de serigrafía. Después de cada pasada, el material debe cocerse y solidificarse en un horno de alta temperatura para garantizar la adhesión y una trayectoria conductora y resistiva fuerte. Finalmente, cubra el conductor y la resistencia con una capa protectora de esmalte para brindar protección mecánica, resistencia ambiental y aislamiento eléctrico de la capa subyacente.
Consideraciones de diseño avanzadas
Las resistencias TFOS tienen capacidades de procesamiento de pulsos y alta potencia, son compactas y de tamaño pequeño, y pueden mantener ventajas de rendimiento en condiciones difíciles. Esto permite a los ingenieros cumplir estrictos requisitos de confiabilidad y gestión térmica sin afectar las dimensiones externas.
TFOS30-1-150T cumple con los estándares AEC-Q200 y es adecuado para aplicaciones de grado automotriz, como sistemas de almacenamiento de energía en baterías, variadores de motor, inversores, placas de sensores de vehículos con celda de combustible y otras aplicaciones que requieren alta potencia, gestión térmica y robustez mecánica.
Bourns enfatizó en una nota de aplicación [1] sobre el uso de este componente en placas de sensores de pilas de combustible que TFOS es muy adecuado para tales aplicaciones debido a su capacidad para manejar altas densidades de potencia. Puede adaptarse a los circuitos de precarga y descarga de vehículos de pila de combustible, garantizando una gestión eficiente de la energía incluso en funcionamiento de frecuencia variable. Su baja inductancia y estricta tolerancia garantizan una medición precisa del voltaje, la corriente y la temperatura dentro de la pila de combustible.
El TFOS30-1-150T mide 4000 pulgadas de largo x 2,756 pulgadas de ancho (101,60 mm x 70,00 mm) y ofrece opciones de terminación personalizables que incluyen almohadillas de soldadura, conectores a presión, cables de suspensión y cables de terminación. Bourns afirma que este sustrato de acero plano y resistente se puede fabricar en varias formas y tamaños, con un tamaño máximo de 406 mm x 406 mm, y se puede adaptar a varios diseños personalizados o instalarse directamente sobre superficies de disipación de calor. Los diseñadores también pueden especificar otros valores de ohmios, tolerancias de resistencia e integrar múltiples resistencias.
Su resistencia es de 150 ohmios, con una tolerancia de ± 10% y se ha realizado una optimización de la precisión. Cuando se instala en el radiador, su potencia nominal es de 260 W, mientras que cuando se utiliza un ventilador para enfriar el radiador, la potencia nominal puede alcanzar los 900 W, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una gran cantidad de disipación de calor. TFOS30-1-150T tiene un rango de temperatura de funcionamiento ampliado de -55 °C a +125 °C. Según Bourns, TFOS puede soportar temperaturas de componentes extremadamente altas de hasta 350 °C.