Choisir des résistances SMD à film mince : des avantages pour la conception

La résistance à puce montée en surface est un composant essentiel dans la conception de circuits imprimés (PCB). Il est facile d’installer ces petits appareils sans broches dans le cadre de la production en grandes quantités. Pour choisir la résistance à montage en surface (également nommée résistance SMD) adaptée à votre produit, vous devez tout d'abord comprendre les différences entre les technologies à couche mince (qui favorise la précision) et à couche épaisse (qui favorise la puissance).

La valeur de résistance en ohms n'est que l'une des nombreuses caractéristiques des résistances SMD. Il est important de comprendre les différences de processus de fabrication et les règles simples de la thermodynamique : les objets plus massifs peuvent gérer plus d’énergie que les plus petits.

Dans une résistance à film mince, la couche conductrice est déposée selon un processus sous vide : le processus de pulvérisation. Cela crée une couche mince mais uniforme, d'une épaisseur de quelques fractions d’un micron, sur un substrat en céramique. Une fois que cette couche en place, elle est soumise à un processus de gravure photo ou laser. Cela détermine la précision de la valeur de résistance avec une tolérance très fine, qui peut atteindre jusqu'à 0,01 %. C'est cette précision qui rend la résistance à film mince si utile.
 

En revanche, la résistance à film épais est fabriquée avec la couche conductrice imprimée sur le substrat céramique, sous la forme d’une pâte. Cette couche peut être jusqu’à mille fois plus épaisse que celle d’une résistance à film mince. Cette épaisseur offre des avantages en termes de performances pour la gestion d’applications à haute puissance. Sa fabrication est également beaucoup moins coûteuse que celle des résistances à film mince. Cependant, ses avantages en termes de capacité de puissance le rendent également moins prévisible et précise, avec des tolérances pouvant atteindre 5 %.

Des matériaux innovants et des processus de production plus faciles à contrôler permettent de développer des résistances à film mince à la fois précises et puissantes, avec une précision impossible à atteindre auparavant. Par exemple, les résistances étant classées par série E, sur une résistance E12, chaque décade de valeurs (par exemple, entre 1 et 10 Ohms) est divisée en 12 valeurs. Pour obtenir la bonne valeur de résistance, les concepteurs ont dû associer une résistance fixe à une petite résistance variable nommée potentiomètre d'ajustement.

Les résistances à film mince actuelles offrent plus de variations et des tolérances plus fines, la norme actuelle étant la série E96. Les concepteurs peuvent ainsi obtenir des valeurs de résistance beaucoup plus précises et n’ont plus besoin d’un potentiomètre d'ajustement. Et comme elles nécessitent moins de composants, elles prennent beaucoup moins de place sur les PCB, ce qui contribue également à réduire le poids de l’appareil.

Il est également important de comprendre l'importance de la stabilité dans des conditions de température variables pour choisir une résistance adaptée. Comme pour tout circuit électrique, les caractéristiques d’une résistance évoluent en fonction de la température. Ainsi, tout changement de température affecte les performances. Toutes les résistances sont conçues pour convertir l’énergie électrique indésirable en chaleur. Elles ont toutes un coefficient thermique de résistance (TCR) indiquant comment la résistance varie en fonction de la température. Le procédé à film mince offre une résistance très stable, peu affectée par les changements de température.

Comme les résistances à film épais gèrent plus d’énergie que les résistances à film mince, elles offrent de meilleures performances dans les applications à haute puissance, mais la précision est alors réduite. C’est le compromis imposé par les technologies actuelles. Mais les choses changent. De nouveaux matériaux et des procédés de fabrication améliorés permettent d’augmenter les capacités des résistances à film mince sans perte de précision. Un exemple est la résistance au format standard 0805 de la gamme RN73, avec une puissance nominale de 0,1 W ; une résistance de taille similaire de la nouvelle gamme RP73P présente une puissance nominale de 0,25 W. Cette augmentation des performances concerne toutes les tailles de résistances.

Il est important de comprendre la valeur potentielle de cette augmentation de la capacité de puissance pour une conception : c'est ce que l'on appelle le rapport puissance/taille.  L’amélioration du rapport puissance/taille présente différents avantages. Cela permet par exemple d’utiliser de plus petits composants et de produire des équipements plus petits et plus légers. Un meilleur rapport puissance/taille pourrait également permettre d’améliorer les performances des appareils existants grâce à une puissance supérieure. Dans les deux cas, la capacité accrue offerte par les dernières résistances à film mince offre de nouvelles opportunités aux concepteurs.

L'environnement exigeant de l’industrie pharmaceutique est un exemple intéressant de l'utilisation de résistances à film mince. La production de médicaments nécessite des mesures exactes afin de garantir le respect de d’ingrédients très précises. Comme la vitesse de production dans cet environnement peut être impitoyable pour les équipements de précision, les groupes pharmaceutiques doivent éviter les imprécisions possibles si les résistances des machines de pesage ne présentent pas la stabilité requise aux variations de température. Dans ces conditions, la nouvelle génération de résistances à film mince offre à la fois stabilité et précision.

Les résistances à film épais auront toujours leur place dans les applications de production de masse et dans les applications pour lesquelles la capacité de puissance est primordiale. Les progrès de la technologie à couche mince permettent aux concepteurs d’améliorer encore la précision et la fiabilité dans de nombreuses applications.

Trouvez des solutions dès maintenant : 

Découvrez la gamme de résistances SMD à film mince de TE.