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Dickfilm-Widerstände ohne Bleiverbindungen

TT Electronics | 16.07.2020

Blei ist seit langer Zeit als eine extreme Gefahr für die Umwelt bekannt. Es hat einen schädlichen Effekt auf das menschliche Nervensystem. Das ist besonders bei Kindern der Fall. Mit den wissenschaftlichen Erkenntnissen in den 1960er Jahren wurden im Laufe der 1970er und 1980er der Gehalt von Blei in Benzin, Farben und anderen Haushaltsprodukten mit der Zeit reduziert. Zusätzliche gesetzgeberische Maßnahmen halfen das Element aus weiteren Produkten des Alltages zu beseitigen.

Die RoHS (Restriction of Hazardous Substances) Richtlinie 2002/95/EC erließ per Gesetz Blei aus elektronischen Komponenten zu entfernen und es mit weitaus harmloseren Alternativen zu ersetzen. Das galt auch für weitere schädliche Stoffe wie Quecksilber und Kadmium.  Die Richtlinie wurde gültig in 2006. Viele Hersteller konnten schon einige Jahre vorher ihr entsprechen. Allerdings existierten einige Ausnahmen in der RoHS-Richtlinie. Diese galten für Bereiche, in denen es keine brauchbaren Ersatzstoffe vorerst gab.

Unter diesen Bereichen waren die Dickfilmwiderstände. Bis heute ist die Beimischung von Bleioxidverbindungen in deren Glasselemente erlaubt. Zwar sind diese Verbindungen recht stabil und sind somit nicht eine unmittelbare Gefahr. Dennoch gibt es das Risiko, dass diese toxischen Schwermetallverbindungen in die umgebende Umwelt allmählich abgegeben werden wie z.B. von Deponien in das Grundwasser. 

Im Zuge der wachsenden Sorge über die riesigen Mengen von Elektronikschrott wächst der Druck erneut, die bestehenden Ausnahmeregelungen zu reduzieren und die Richtlinien stringenter zu gestalten.

OEMs müssen sich bewusst sein, dass die bestehenden RoHS Ausnahmeregelungen regelmäßiger Überprüfungen unterliegen. Es besteht somit das Risiko, dass die für ein Design spezifizierten Komponenten auf einmal nicht mehr in der Ausnahmeregelung sich befinden. Das kann zu einer erhöhten Kostensituation führen wenn man nicht vorbereitet ist.

Die nächste Überprüfung der RoHS Ausnahmeregelung 7(c)-I "Elektrische und elektronische Komponenten mit Blei in Glass oder keramischen Material" ist für 2021 angesetzt. Es ist davon auszugehen, dass diese kommende Überprüfung sehr genau angeschaut wird. OEMs benötigen jetzt Zugänge zu Komponenten mit denen sie ihre Designs zukunftssicher machen können für den Fall, dass sich die RoHS-Ausnahmeregelungen ändern. Ist das der Fall braucht man sich über einen weiteren möglichen Zeit- und Entwicklungsaufwand keine Gedanken mehr zu machen.

Richtig ist: Die Beseitigung der Bleioxide von Glass in Dickfilmmaterialien ist nicht so einfach. Die bisherigen Versuche waren immer mit Einbußen in der Leistung verbunden. Standard-Widerstände ohne Bleiverbindungen sind soweit erhältlich und können auch mit akzeptablen Ergebnissen in Applikationen mit geringeren Anforderungen eingesetzt werden. Für den Einsatz in höherwertigen Applikation kamen diese jedoch bisher nicht in Frage.

TT Electronic kann jetzt nach längerer Entwicklungsarbeit und mit der Unterstützung seiner Lieferanten eine neue Generation vollständig bleifreier "grüner" Dickfilmwiderstände vorstellen. Mit Hilfe derer kann eine langanhaltende RoHS-Konformität eingehalten werden. Ein Verlass auf die Ausnahmeregelungen ist nicht mehr notwendig und ein zusätzlicher Aufwand eines Redesigns kann nicht mehr auftreten.

Serie GWCR

Serie GHVC

Serie GBCN

Hauptmerkmale

  • Vollständig ohne Bleiverbindungen
  • 10 verschiedene Bauformen von 01005 bis 2512
  • Widerstandswerte 1R0 bis 10M
  • Bemessungsspannung von 15 bis 250V
  • Belastbarkeit von 31mW bis 1W
  • Toleranz 1%, TCR ±100ppm/°C
  • Temperaturbereich -55 bis +155°C

Hauptmerkmale

  • Vollständig ohne Bleiverbindungen
  • Anti-Schwefel-Terminierungen gemäß ASTM-B-809  
  • Bemessungsspannung bis dauerhaft 3kV (4kV für 2s)
  • Bauformen in 1206, 1210 und 2512
  • Bis 1W Belastbarkeit
  • Impulsspannung (1.2/50µs) bis 7kV
  • Widerstandswerte 25k bis 100M
  • Toleranz 1%, TC: 100ppm/°C
  • Bis +125°C Umgebungstemperatur einsetzbar

Hauptmerkmale

  • Vollständig ohne Bleiverbindungen
  • 4 Elemente auf einem Chip (Bauform jeweils 0603)
  • AEC-Q200 qualifiziert
  • Bauform: 1206
  • Widerstandswerte: 1Ω bis 1MΩ
  • Bemessungsspannung: 50V
  • Belastbarkeit des einzelnen Widerstandes: 63mW
  • Belastbarkeit des Chips: 250mW
  • TCR: <10Ω: ±400ppm ≥10Ω: ±200ppm
  • Temperaturbereich: -55 bis +155°C

Besonderer Nutzen

  • Sehr weiter Wertebereich in Größe und Widerstand
  • Sehr gut geeignet um zukünftigen Aufhebungen von RoHS-Ausnahmeregelungen zu begegnen

Besonderer Nutzen

  • Kompakte Bauform mit hoher Bemessungsspannung vermeidet die Verwendung mehrerer Komponenten
  • Sehr gut für die Erkennung hoher Spannungen geeignet sowie für Schutzfunktionen

Besonderer Nutzen

  • Kompakte Bauform mit 4 Elementen reduziert die Verwendung einzelner Widerstände
  • Reduzierte Prozesskosten in Lagerhaltung und Bestückung

   

Applikationen

  • Für allgemeine Anwendungen mit Bedarf an Dickfilmwiderständen

Applikationen

  • Stromversorgungen
  • Lasttrennschalter
  • PHEV / EV Leistungsstränge
  • Monitore in der Medizintechnik

Applikationen

  • Kompakte analoge Designs
  • Digitale Bus-Abschlüsse
  • Prozess-Controller
  • Medizinische Anwendungen

Mit der Einführung verbesserter Materalien und der Implementierung eines neuen Fertigungsprozesses, dessen Investionen im Rahmen blieben, ist die Überführung in eine vollständige bleifreie Strategie nicht zwingend begleitet mit wesentlichen Steigerungen der Produktionskosten. Aktuell ist die Preisgestaltung noch im Bereich +20%, was sich sicherlich nivellieren wird wenn die Volumina im Sinne der Economy of Scale zunehmen.

Für OEMs, deren Produkte langlebig im Markt bleiben, ist die Einführung vollständig bleifreier Komponenten interessant, um Redesigns und Änderungen aufgrund sich ändernder RoHS-Richtlinien und deren Gesetzgebung zu vermeiden. Für die Zukunft ist eher davon auszugehen, dass die Rücknahme der Ausnahmeregelungen sich beschleunigen wird.

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