面向ADAS应用设备的方形芯片电阻器／ESD抑制器的基础知识

2022-05-20

关于自动驾驶和ADAS市场
市场变化和对电子元件的要求趋势
支撑ADAS应用设备的松下电器的芯片电阻器产品群
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曾经属于未来技术的汽车自动驾驶（AD）在拥有雄厚实力的汽车厂家的各国推波助澜下目前正在快马加鞭地加速开发进程，即将在2020年代成为现实。并且，作为自动驾驶系统必备技术的ADAS（先进驾驶辅助系统）的市场也在迅速扩大。而该ADAS的重要元件之一则是高精度、高可靠性的方形芯片电阻器。

关于自动驾驶和ADAS市场

ADAS（Advanced Driver-Assistance Systems）念做“爱达斯”。日语中称其为“先進運転支援システム”（先进驾驶辅助系统），即通过检测或识别其他车辆、行人和物体、（公路的）车道等周围环境来辅助驾驶。其具体的应用设备包括车载摄像头和毫米波雷达、LiDAR等。

根据驾驶的自动化程度，自动驾驶分为6个等级，从0级（无驾驶辅助）到5级（完全自动驾驶）。目前则处在已在量产车辆上安装最高2级（部分驾驶自动化），部分车辆上逐渐安装3级（附带条件的自动化）的状况。

在未来几年，预计汽车行业安装3级自动驾驶的汽车百分比将会增加，自然，包括2级在内的ADAS应用设备的安装也将大幅增加。这样的状况变化也将影响ADAS相关厂家对电子元件的要求。

市场变化和对电子元件的要求趋势

松下电器认为，特别是安全性的进一步提高、安装传感器数量的增加、数据处理的高速化这3点将成为对安装在ADAS应用设备中的电子元件所要求的趋势。

首先，关于安全性的提高，人们认为在车载环境下长期使用的系统的电子元件寿命很重要。在感测应用设备中经常使用电阻器，但除了到目前为止一直受到重视的电阻的初始容差外，长期使用过程中电阻值的变化以及温度变化引起的电阻值变化（TCR*1）如何微小开始引起人们的关注。初始容差和温度变化虽然已在规格书中明示，但要求明确包括规格书中尚未示出的长期可靠性相关性能在内的“综合公差（生命周期设计）”。

*1 TCR：电阻温度系数。表示温度变化时电阻值变化率的数值。单位是ppm/°C。

其次是关于安装传感器数量的增加，为使得高水平的自动驾驶成为可能，预计车载感测应用设备将会增加。当试图安装更多的感测应用设备时，安装空间有限，因而需要实现模块的小型化。因此，要求应用设备中使用的电子元件也在保持同等性能的同时更加小巧玲珑。

最后，关于数据处理的高速化，由于从ADAS应用设备中获得的数据量增大，因而对进行该数据处理的SoC（System on Chip）提出了更高的性能要求。另一方面，随着模块的小型化，为了抑制发热，人们提出了尽可能降低功耗的要求。因此，SoC的驱动电压变得非常低，在这种低电压的电路中，对电子元件的精度要求比以往任何时候都要高。

支撑ADAS应用设备的松下电器的芯片电阻器产品群

松下电器拥有满足如此ADAS市场要求的高精度芯片电阻器的产品阵容。根据材料和制造方法造成的结构上的差异，芯片电阻器包括两种，即厚膜芯片电阻器和薄膜芯片电阻器。一般来说，厚膜芯片电阻器比薄膜芯片电阻器性价比更高，但据说薄膜芯片电阻器在精度（特别是平均温度的电阻值变化率）方面更胜一筹

松下电器通过在芯片电阻器的结构、材料、制造工艺方面狠下功夫，开发出了比相同尺寸的标准产品精度更高的厚膜芯片电阻器和薄膜芯片电阻器，以及额定功率更大的产品，并开始销售。

薄膜芯片电阻器“ERA*V”系列，材料和设计的改进提高了抗过载能力，同时通过设计创新提高了抗污染能力，并通过设置热应力缓解层提高了抗焊锡开裂性能。包括此“ERA*V”在内的“ERA*V/K/P”系列，具有初始容差±0.05％、TCR±10ppm/°C的超高精度，作为具备高可靠性、高耐候性的产品而提供。
※高精度芯片电阻器产品阵容详情请参照这边

作为应对基板小型化趋势的芯片电阻器，本公司提供小型高功率产品，该产品比标准产品小一个尺寸，具有成倍的额定功率。譬如，3216尺寸下“ERJ8G”的额定功率为0.25W，而2012尺寸“ERJP06”和“ERJB3”的额定功率为0.5W。此外，本公司还提供额定功率相同的更小的产品。譬如，相对于额定功率为0.25W的“ERJ8G”，1608尺寸的“ERJPA3”，虽然其额定功率同样是0.25W但小了2个尺寸。
※小型高功率芯片电阻器产品阵容详情请参照这边

此外，车载应用设备厂家还对可在非常高的温度环境下使用的电阻器提出了要求。薄膜芯片电阻器和厚膜芯片电阻器，其元件本身基本上会在施加功率时发热，如果温度上升，就不能发挥原来的性能，因而在高温环境时需要降低使用时的功率。

松下电器通过新开发端面电极材料和树脂材料，开发并提供高耐热芯片电阻器，相比标准产品，这款电阻器将额定功率开始下降的温度和可使用的极限温度提高了数十°C。如果使用高耐热芯片电阻器，譬如在105°C下需要0.1W时，若是以往产品，考虑到额定功率下降部分，需要3216尺寸的电阻器；而若是高耐热芯片电阻器，则可以用小3个尺寸的电阻器即1005尺寸的电阻器来应对。

此外，由于以感测应用设备数据为首的大量数据通信是在车内进行的，车内数据通信的高速化愈来愈向前突飞猛进。在诸如车载Ethernet和CAN（Controller Area Network）、LVDS（Low voltage differential signaling）等企业内部网络中使用的通信方式中，作为EMC（电磁噪声）对策和静电对策，包括ESD抑制器这个电子元件，用来保护电路和IC。在通常被称作ESD对策元件的这类元件中，除了ESD抑制器外，还使用压敏电阻和齐纳二极管，而松下电器则提供静电电容非常小的ESD抑制器。由于静电电容非常小，因而作为在高速数据通信中使用的高频区的ESD对策产品具备优异的特点。