技术专文

微电阻量测原理

微电阻最主要具有电阻低,温度系数(TCR)低及耐功率高等功能,因此很适合用于电路中做为电流感测的元件。但为了达到上述之功能,目前市面上之高功率微电阻(特别指 20 milliohm 以下)都以特别之合金做为电阻本体,再加上电阻率极低的铜做为端电极而制成。但由于电阻非常低,因此电阻值的量测与一般电阻有所区别,以下针对微电阻与一般电阻之构造与量测做比较及说明。

此外,微电阻的电极面积通常会设计的比一般电阻大,如图一与图二之比较(因为微电阻通常使用于大电流的环境,较大的电极可以增加散热效应),因此量测阻值的方式有别于一般电阻。
针对微电阻的量测,首先必须使用四线式量测,如下图三:

利用通固定电流(电流应愈大愈好,可减少误差,一般微电阻专用之电表为1~2A), 量电压的方式,可将量测治具及导线的内阻去除。但是到了电阻本体之后,原先分开之I、V 又变成合在一起,成了2 线的量测。因此,量测接触点若有改变, 仍然会造成阻值量测不同,针对此一特性,微电阻在制造流程中最后一道的测试、 包装站,必须准确固定量测针及电阻位置,才可得到准确值。

由于探针之位置会造成量测值的变化,因此,微电阻之标准值应以焊在如下图四之测试线路上,将测试线路的四线与量测治具之四线相接,所得到之稳定值为准。

由于各制造厂商的电极阻抗无法一致(特别是1,2 milliohm),因此各制造商所生产的产品在同一量测点都可能量到不同的阻值,但真正的阻值应以焊在电路板的值来判断,如此才能使不同制造商的电阻都具有相容性。

由于各制造商有不同的阻值治具及方法,因此使用者如果在做进料检验时, 建议采用各制造商所提供之治具及方法,若有疑虑之处,应以元件直接焊于测试板所获得之值做验证(测试线路一定要有四线量测点),测试板可要求制造厂商提供。

此外,在电表的选用上,建议使用内建电流1A 以上的电表,如果量测电流太小,电表所读到的电压值过低,误差值相对较大,也较不稳定。一般常见之6或7 位半电表,因电表内建之电流值相当低(~10mA),在量测微电阻上并不稳定, 因此制造商多不采用。如果没有内建1A 之电表,亦可使用通大电流,量电压的方法。如1 milliohm 可以施加30 A 左右的定电流源,再以伏特计量取电压值, 可以得到相当稳定而正确的读数(约30mV)。

作者:庄弘毅
瑷司柏电子股份有限公司总经理