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贴片电阻在低温（-70°C）液冷环境下的电热特性与可靠性增强
文章出处：平尚科技
责任编辑：平尚科技
发表时间：2025-12-19
随着液冷技术在超算、量子计算及部分特种AI训练平台的拓展，冷却介质的工作温度已不再局限于常温范围。一些采用特殊工质（如低温氟化液）或实现极低温散热的液冷系统，其工作环境可能低至-70°C甚至更低。在这种极端低温下，广泛部署于电源、采样及信号电路的贴片电阻，其电学性能与物理可靠性面临着一系列独特而严峻的考验。这不仅关乎电路功能的稳定，更涉及到在极限温差下能否长期生存的根本问题。
当温度降至-70°C，构成贴片电阻的各类材料，其物理特性会发生显著变化。对于大多数厚膜电阻，其电阻体采用的金属氧化物浆料，其导电机制在极低温下可能偏离常规模型，导致阻值-温度曲线出现非线性或转折点，远超出常温下±100至±200 ppm/°C的线性温度系数范围。这种非线性漂移会使精密采样电路或分压网络的精度严重失真。
更严峻的挑战来自材料间的热失配应力。贴片电阻是一个多层结构：陶瓷基板、电阻膜层、保护玻璃层、端电极以及外部的环氧树脂包封。这些材料的热膨胀系数各不相同。在从室温（如25°C）到-70°C的剧烈降温过程中，不同材料收缩程度不一，会在内部产生巨大的剪切应力。这种应力足以导致电阻膜层出现微裂纹、电极界面脱离，或在保护层与基板间形成分层，直接表现为阻值跳变、开路或绝缘失效。传统的工业级厚膜电阻，其设计并未充分考虑如此宽的温度跨度，直接应用风险极高。针对以上挑战，确保贴片电阻在低温液冷环境中可靠工作的核心，在于系统性的增强设计。首先，是电阻材料的精细化选择与定制。对于要求高稳定性的关键点位，应优先采用金属膜或精密合金箔电阻技术。平尚科技针对此类需求，可提供采用特殊低温稳定配方的薄膜电阻。这类电阻的温度系数（TCR） 在-70°C至+125°C的范围内，能够实现优于±50 ppm/°C的出色线性度，确保阻值在全温域内稳定可控。其核心在于电阻膜层材料的低温导电特性经过优化，避免了异常的非线性变化。其次，是封装结构与工艺的全面强化。为了抵御热应力，低温应用的贴片电阻必须采用更先进的封装方案。这包括：使用与陶瓷基板热膨胀系数更匹配的高性能环氧树脂或硅基包封材料，减少封装体本身的内部应力；优化电阻体与端电极的烧结工艺，形成更强的冶金结合，防止冷缩时界面开裂。平尚科技的工业级增强型产品，其内部结构通过有限元热应力分析进行仿真优化，确保其在经历-70°C低温浸泡后，阻值变化率能严格控制在±0.5%以内。
在实际部署中，还需注意系统层面的协同。一是冷却介质的兼容性，需确保电阻的封装材料在长期浸泡于低温氟化液等介质中不发生溶胀、脆化或化学反应。二是PCB的低温适应性，PCB板材（如FR-4）在极低温下也会收缩，其热膨胀系数需与贴片电阻的终端设计相匹配，避免焊点在温变中承受过大应力而疲劳断裂。在安装上，有时会建议对关键低温区电路板的焊点施加底部填充胶，以提供额外的应力缓冲和机械支撑。拓展至-70°C的低温液冷领域，为AI与尖端计算提供了新的散热路径，但也对基础元器件的可靠性设定了更苛刻的标尺。贴片电阻在其中的表现，已远超一个简单的欧姆定律执行者角色，而成为材料科学与精密制造协同作用的试金石。平尚科技通过针对性的材料配方、强化封装与系统级验证，使得国产工业级贴片电阻具备了在极端低温下稳定工作的能力，其±50 ppm/°C的宽温域温度系数和±0.5%的低温稳定性，为这些前沿系统的可靠运行提供了坚实的底层支持。
