鋼質電阻威力超越陶瓷電阻

陶瓷厚膜電阻長期以來都是電子應用中的主流元件，但其基板脆弱，容易裂開或脫層。Bourns, Inc. 提供一種鋼質替代方案，適用於需要高功率、熱效率及機械強度的應用。

陶瓷厚膜電阻在未龜裂或脫層前都相當可靠，尤其是在裝置縮小且功率密度提升的趨勢下。電路板彎曲、振動或熱循環都會讓效能衰減並降低可靠性，進而導致現場出現潛在故障。

傳統的陶瓷厚膜電阻符合成本效益且普遍可得，但基板易碎，因此在嚴苛環境中可靠性較低。不鏽鋼可提供剛性且具有適度順應性的基板，能在組裝過程中吸收來自電路板彎曲、振動及處理時的機械應力，進而降低破裂或脫層的風險。

厚膜鋼質 (TFOS) 電阻可提供了一種機械性強固且熱效率高的替代方案，適用於要求嚴苛的高應力設計，因為在這些設計中，即使是少許的板材彎曲、振動或熱循環，也可能會導致陶瓷電阻衰退。

Bourns 於 2025 年中推出首款 TFOS 電阻：TFOS30-1-150T (圖 1)。TFOS 產品能讓元件具備傑出的熱傳導效能、高功率密度以及強大的機械耐用性，因此適合高要求的應用。許多電力或高能量電路的限制在於，元件可吸收、耗散及承受能量脈衝的能力為何，且不可破裂、漂移或提早故障。

圖 1：Bourns 的 TFOS30-1-150T 採用不鏽鋼基基板可提供比厚膜陶瓷電阻更高的可靠性。(圖片來源：Bourns, Inc.)

鋼質基板提供優異的均熱效能，能提升功率消散，並在更小的覆蓋區下達到更高功率密度。在清潔過的不鏽鋼基板上塗覆高完整性介電層，以避免電流通過鋼材。

讓電阻負責功率處理和耐用性，設計人員就可減少散熱器的使用、降低零件數量，並提升現場的可靠性。簡而言之，根據 Bourns 的資料，設計人員可以在不增加額外散熱硬體的情況下，用更小的空間發揮更大效能。

在製造 TFOS 元件時，厚膜導體和電阻圖案會利用網版印刷工藝塗佈在介電層上。每次通過後，材料會經過高溫爐燒結，以確保附著力以及穩健的導電和電阻路徑。最後，在導體和電阻上施加一層保護性透明釉層，以提供機械保護、環境耐受性及對下層結構的電氣絕緣。

優質設計的考量

TFOS 電阻以緊湊且薄型的尺寸提供高功率和脈衝處理能力，可在嚴苛條件下維持效能餘裕。因此工程師能在不影響外型尺寸的情況下，符合嚴格的可靠性和熱管理要求。

TFOS30-1-150T 符合 AEC-Q200 標準，適用於汽車級應用，如電池儲能系統、馬達驅動器、逆變器、燃料電池車輛感測板，以及其他需要高功率、熱管理和機械耐用性的應用。

在一份關於如何在燃料電池堆疊感測器板中使用元件的應用說明中，^[1] Bourns 強調 TFOS 可處理高功率密度，因此突顯出在這類應用的適用性。可在燃料電池車輛中容納預充電和放電電路，並可確保即使在變頻操作下也能有效管理能源。其低電感和嚴格的容差，可確保在燃料電池堆疊中達到準確的電壓、電流和溫度量測。

採用長 4.000 in.x 寬 2.756 in.(101.60 mm x 70.00 mm) 的外形尺寸，TFOS30-1-150T 提供可自訂的端接選項，包括焊墊、按壓連接器、飛線及端接纜線。Bourns 表示，平坦且堅固的鋼質基板可製造成各種形狀和尺寸，最大可達 406 mm x 406 mm，以配合客製化佈局，或直接安裝在均熱面。設計人員亦可指定其他歐姆值、電阻容差，亦可整合多個電阻。

電阻值為 150 歐姆，容差為 ±10%，且針對精度進行最佳化。安裝在散熱片上時，其功率額定值為 260 W， 搭配風扇冷卻散熱片時可達 900 W，因此適合需要大量能量耗散的應用。TFOS30-1-150T 可在 -55°C 至 +125°C 的延伸溫度範圍內運作，根據 Bourns 的資料，TFOS 可承受高達 350°C 的極高元件溫度。

結論

TFOS 並非陶瓷電阻的通用替代品，但在散熱餘裕緊繃、重視可靠性或基板脆弱而構成風險時，就可提供策略性的升級途徑。透過基板的重新思考，Bourns 將基本的被動元件轉變成更耐用、熱效能更優異且更具適應性的現代電子建構模塊。

資源

1. 應用說明：燃料電池車輛的有效監測、保護與能源傳輸解決方案