如何檢測出潛在於金屬薄膜電阻雷射切割槽的品質異常？
2022-06-29
作者
Chroma供稿
電阻的阻值發生改變後，會導致各種線路異常的發生，從而使其他零件損毀或燒毀…
MELF、SMD金屬薄膜電阻被普遍應用在各種電子領域做電壓或電流的讀取與控制。電阻的阻值發生改變後，會導致回授異常、電壓讀值異常、能量轉換異常等各種線路異常的發生，導致其他零件損毀或燒毀。譬如：當控制電動車的電池充放電之控制線路裡的電阻阻值發生異常改變時，可能會導致電壓值的讀取錯誤，進而造成對電池過度充電，最後引起火災。
金屬薄膜電阻會先在陶瓷基板上鍍一層金屬薄膜後，再使用雷射切割的方式精確地調整阻值。雷射的切割處原本應該要有良好的絕緣，但可能因金屬異物的殘留使金屬薄膜電阻有短路的潛在風險。此種潛在不良的電阻經過一段使用時間後，也許會因金屬異物導致的內部短路使電阻阻值發生改變。例如：在一個雷射切割了十圈的100kΩ電阻裡，其中一圈的雷射切割處發生異常短路後，電阻阻值可能會從100kΩ變成90kΩ(圖1)。
圖1：因金屬異物造成圈與圈之間的短路使100kΩ的電阻從100kΩ變成90kΩ。
目前金屬薄膜電阻的生產測試並沒有高壓的檢測項目，很難檢測出金屬薄膜電阻切割處的金屬異物。雖然金屬薄膜電阻的功率品質檢測項目使用了AC電源輸出100~250Vac測試約0.5sec，再使用R meter確認電阻值是否有異常的變化。但如果想利用此檢測方式來檢測出金屬薄膜電阻切割處的金屬異物，存在著兩個主要的關鍵議題：1.切割處的測試電壓太低/不夠高：舉例來說：當對雷射切割十圈的電阻施加250V時，雷射切割每圈之間的電壓差只有約25V。從空氣的崩潰電壓與距離測試數據資料來看(圖2)，當空氣的間隙在小於1μm時，測試分壓至少需要接近350V才能有檢測出絕緣距離不足的效果(空氣絕緣崩潰的放電現象)，實際沿面BDV可能略低於此電位，所以金屬薄膜電阻可能需要達數kV的測試電壓，才能有效的檢測出每圈之間雷射切割處的絕緣距離是否不足或表面塗裝材含低耐壓雜質。2.測試功率過大導致測試電壓無法提高：當提高AC電源的測試電壓時，因為無法將電壓輸出的持續時間縮的更短，導致施加在電阻上的測試功率過大，使電阻發生損毀(圖3)。
圖2：空氣的崩潰電壓與距離的關係。
圖3：Chroma 19311的脈衝測試與一般AC電源測試的波形圖。
Chroma 19311能為金屬薄膜電阻提供一個對切割槽距檢測足夠高的測試電壓(最高6kV)且持續時間極短暫(<160μs)的脈衝測試，檢測出金屬薄膜是否有絕緣品質不良、絕緣距離不足的潛在問題。
(本文由Chroma提供)
本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2022年6月號
