HVC HVR과 OHMITE 비교: 고전압 후막 저항기 선택 가이드

RuO₂ 전도성 상 재료, Al₂O₃ 세라믹 기판 및 그로 인한 성능상의 이점에 대한 기술적 검토.

추상

HVC의 HVR 시리즈는 RuO₂ 전도성 소재와 96% Al₂O₃ 세라믹 기판을 사용하여 스크린 인쇄 및 고온 소결 공정을 통해 안정적인 고전압 성능을 구현합니다. 시험 결과, TCR은 ±15 ppm/°C, VCR은 0.1 ppm/V로 나타나 OHMITE 후막 저항기를 대체할 수 있는 실용적인 제품입니다.

1. 소개

고전압 후막 저항기는 전력 전자, 의료 장비 및 정밀 계측 장비에 널리 사용됩니다. 장비가 소형화되고 요구 사항이 높아짐에 따라 설계자는 기존의 많은 제품들이 제공할 수 있는 것보다 더 나은 온도 안정성, 전압 선형성 및 장기 신뢰성을 필요로 합니다.

이 글에서는 HVC의 HVR 시리즈가 이러한 요구 사항을 어떻게 충족하고 OHMITE 제품의 호환 가능한 대안이 될 수 있는지 설명합니다.

2. 재료 시스템

2.1 전도성 상 재료: RuO₂계 후막 저항 페이스트

RuO₂(이산화루테늄)는 저항 페이스트의 핵심 전도성 물질이며 다음과 같은 이점을 제공합니다.

저항력 : 상온에서 약 35 μΩ·cm의 저항값을 가지며, 입자 크기와 유리 함량을 조절하여 저항값을 조정할 수 있습니다.

열 안정성: 850°C 소결 온도에서 상변화 없이 안정적입니다.

화학적 안정성 : 산성 및 알칼리성 부식에 대한 저항력이 뛰어나 가혹한 환경에 적합합니다.

전도 메커니즘: 온도 계수를 조절할 수 있는 금속 전도 방식.

RuO₂ 기반 후막 저항기의 저항은 다음과 같이 근사할 수 있습니다.

R = ρ × (L/W) × (1/t)

여기서 ρ는 면저항(Ω/□), L은 저항기 길이, W는 폭, t는 박막 두께입니다. 레이저 트리밍을 통해 ±1%의 저항 공차를 달성할 수 있습니다.

2.2 기판 재질: 96% Al₂O₃ 세라믹

96% 알루미나 세라믹은 전기 절연성과 안정적인 기계적 성능을 모두 갖추고 있기 때문에 이 저항기 등급의 표준 기판입니다.

유전 상수: 1MHz에서 εr ≈ 9.0

유전 손실: 1MHz에서 낮은 tan δ 값.

3. 제조 공정

3.1 스크린 인쇄 기술

RuO₂ 페이스트는 200-325 메쉬 스테인리스 스틸 스크린을 사용하여 Al₂O₃ 기판 위에 인쇄됩니다.

일반적인 공정 매개변수:

스퀴지 압력: 20-30 N

인쇄 속도: 50-100 mm/s

분리 거리: 1-2 mm

습윤막 두께: 25-50 μm

3.2 소결 공정

일반적인 소결 프로필:

가열 단계: 실온 → 850°C (약 50°C/분)

유지 단계: 850°C에서 60~90분

냉각 단계: 자연 냉각을 통해 실온까지 냉각

소결 과정에서 유리상이 녹아 RuO₂ 입자를 감싸 안정적인 3차원 전도성 네트워크를 형성합니다. 최종 필름 두께는 일반적으로 습윤 필름 두께의 40~50%입니다.

4. 전기적 성능 테스트

4.1 온도저항계수(TCR) 시험

TCR은 온도에 따른 저항의 상대적 변화율입니다.

TCR = (R₂ - R₁) / [R₁ × (T₂ - T₁)] × 10⁶ (ppm/°C)

시험 범위: -55°C ~ +155°C. HVC HVR 측정값은 ±15 ppm/°C로, 일반적인 업계 기준인 ±50 ppm/°C보다 우수합니다.

4.2 전압 저항 계수(VCR) 테스트

VCR은 인가 전압에 따른 저항의 상대적 변화율입니다.

VCR = (ΔR/R) / V × 10⁶ (ppm/V)

측정된 VCR은 0.1 ppm/V로, 고전압 부하 조건에서도 우수한 저항 안정성을 보여줍니다.

4.3 장기 안정성 테스트

HVC는 정격 출력 및 +70°C 주변 온도에서 MIL-STD-202에 따라 1000시간 부하 테스트를 수행했습니다.

시험 결과:

저항 변동률: < ±0.5%

육안 검사: 균열, 기포 또는 변색 없음

내전압 시험: 정격 전압의 1.5배 통과

5. OHMITE 제품과의 성능 비교

HVC HVR과 OHMITE Slim-Mox의 주요 벤치마크 비교는 아래에 요약되어 있습니다.

매개 변수	HVC HVR	오마이트 슬림-목스
온도 계수	±15ppm/°C	±50ppm/°C
전압 계수	0.1 ppm/V	< 1 ppm/V
저항 공차	± 1의 %	± 1의 %
작동 온도	-55 ~ + 155 ° C	-55 ~ + 155 ° C

6. 결론

HVC의 HVR 시리즈는 최적화된 RuO₂ 페이스트 배합과 제어된 소결을 통해 뛰어난 온도 안정성과 전압 선형성을 제공합니다. 주요 OHMITE 벤치마크와 동등하거나 그 이상의 성능을 제공하며, 납기 단축 및 유연한 맞춤 제작 옵션도 제공합니다.

7. OHMITE-HVC 모델 상호 참조

다음 표는 주요 OHMITE 후막 저항기 제품군에 대한 대표적인 HVC 대체 옵션을 요약한 것입니다.

A. 슬림목스 시리즈(03)

오마이트 모델	전력 (W)	전압(kV)	A (mm)	B (mm)	C (mm)	(㎜)	d (mm)	HVC 모델
슬림-목스10003	0.25	1.5	7.62	7.62	2.54	2.5	0.635	HVRGH8.8
슬림-목스10103	0.5	2	8.64	8.38	5.08	-	0.635	HVRGH9.8
슬림-목스10203	1	5	8.64	14.73	10.16	-	0.813	HVRGH9.15
슬림-목스10303	1.25	7.5	8.64	21.08	15.24	-	0.813	HVRGH9.21
슬림-목스10403	1.5	10	8.64	27.43	22.86	-	0.813	HVRGH9.27
슬림-목스10603	2	15	8.64	40.13	35.56	-	0.813	HVRGH9.40
슬림-목스10803	2.5	20	8.64	52.83	48.26	-	0.813	HVRGH9.53
슬림-목스20203	1.5	5	14.99	14.73	10.16	-	0.813	HVRGH15.15
슬림-목스20403	2	10	14.99	27.43	22.86	-	0.813	HVRGH15.27
슬림-목스20603	2.5	15	14.99	40.13	35.56	-	0.813	HVRGH15.40
슬림-목스20803	3	20	14.99	52.83	48.26	-	0.813	HVRGH15.53
슬림-목스21003	3.5	25	14.99	65.53	60.96	-	0.813	HVRGH15.66
슬림-목스30603	3.5	15	21.34	40.13	35.56	-	0.813	HVRGH21.40
슬림-목스30803	4	20	21.34	52.83	48.26	-	0.813	HVRGH21.53
슬림-목스31003	4.5	25	21.34	65.53	60.96	-	0.813	HVRGH21.66
슬림-목스40403	3	10	27.69	27.43	22.86	-	0.813	HVRGH28.27
슬림-목스40803	5	20	27.69	52.83	48.26	-	0.813	HVRGH28.53
슬림-목스41003	5.5	25	27.69	65.53	60.96	-	0.813	HVRGH28.66

B. 슬림목스 시리즈(02)

오마이트 모델	전력 (W)	전압(kV)	A (mm)	B (mm)	C (mm)	(㎜)	d (mm)	HVC 모델
슬림-목스10002	0.4	1.5	5.08	5.08	2.54	1.8	0.635	HVRGH5.5
슬림-목스10102	0.75	2	6.35	6.35	5.08	-	0.635	HVRGH6.6
슬림-목스10202	1.5	5	6.35	12.7	10.16	-	0.813	HVRGH6.13
슬림-목스10302	2	7.5	6.35	19.05	15.24	-	0.813	HVRGH6.19
슬림-목스10402	2.5	10	6.35	25.4	22.86	-	0.813	HVRGH6.25
슬림-목스10602	3.25	15	6.35	38.1	35.56	-	0.813	HVRGH6.38
슬림-목스10802	4.25	20	6.35	50.8	48.26	-	0.813	HVRGH6.51
슬림-목스20202	2.5	5	12.7	12.7	10.16	-	0.813	HVRGH13.13
슬림-목스20402	3.25	10	12.7	38.1	22.86	-	0.813	HVRGH13.38
슬림-목스20602	4.25	15	12.7	38.1	35.56	-	0.813	HVRGH13.38
슬림-목스20802	5	20	12.7	50.8	48.26	-	0.813	HVRGH13.51
슬림-목스21002	5.75	25	12.7	63.5	60.96	-	0.813	HVRGH13.64
슬림-목스30602	5.5	15	19.05	38.1	35.56	-	0.813	HVRGH19.38
슬림-목스30802	6.75	20	19.05	50.8	48.26	-	0.813	HVRGH19.51
슬림-목스31002	7.5	25	19.05	63.5	60.96	-	0.813	HVRGH19.64
슬림-목스40402	5	10	25.4	25.4	22.86	-	0.813	HVRGH25.25
슬림-목스40802	8.25	20	25.4	50.8	48.26	-	0.813	HVRGH25.51
슬림-목스41002	9	25	25.4	63.5	60.96	-	0.813	HVRGH25.64

C. 울트라-목스 시리즈

오마이트 모델	전력 (W)	전압(kV)	A (mm)	B (mm)	C (mm)	HVC 모델
UM025	1	15	25	9	22.90	HVRGH9.25
UM030	1	10	30	6	27.7	HVRGH6.30
UM040	1.2	20	40	6	37.8	HVRGH6.40
UM050	3	30	50	12.5	47.8	HVRGH13.50

D. ARC2 시리즈

오마이트 모델	전력 (W)	전압(kV)	A (mm)	B (mm)	C (mm)	HVC 모델
ARC2-2	3.8	9	27	8	0.8	HVRBSP27
ARC2-3	5	12	37	8	0.8	HVRBSP37
ARC2-5	7.5	18	52	8	0.8	HVRBSP52
ARC2-7	10	24	78	8	0.8	HVRBSP78
ARC2-10	12.5	36	103	8	0.8	HVRBSP103
ARC2-12	15	42	128	8	0.8	HVRBSP128
ARC2-15	17	54	153	8	0.8	HVRBSP153

E. MOX 시리즈

오마이트 모델	전력 (W)	전압(kV)	A (mm)	B (mm)	C (mm)	HVC 모델
목스-1-12	2.5	10	28.45	7.87	0.8	HVRBSP28
목스-2-12	5	20	53.85	7.87	0.8	HVRBSP54
목스-3-12	7.5	30	79.24	7.87	0.8	HVRBSP79
목스-4-12	10	40	104.65	7.87	0.8	HVRBSP105
목스-5-12	12.5	50	130.05	7.87	0.8	HVRBSP130
목스-1-13	2	10	28.96	8.76	0.8	HVRBSP29
목스-2-13	3	20	54.36	8.76	0.8	HVRBSP54
목스-3-13	4	30	79.76	8.76	0.8	HVRBSP80
목스-4-13	5	40	105.16	8.76	0.8	HVRBSP105
목스-5-13	6	50	130.56	8.76	0.8	HVRBSP131
목스-400-22	0.35	2.5	12.95	3.56	0.5	HVRBOP13
목스-750-22	0.7	5	20.83	3.56	0.5	HVRBOP21
목스-1125-22	1.4	7.5	30.73	3.56	0.5	HVRBOP31
목스-400-23	0.75	2.5	14.78	4.19	0.5	HVRBOP15
목스-750-23	1	5	22.35	4.19	0.5	HVRBOP22
목스-1125-23	1.5	7.5	32.26	4.19	0.5	HVRBOP32
MOX910	3.9	9.4	27.2	8.2	1	HVRBSP27
MOX920	4.6	13.8	39.5	8.2	1	HVRBSP40
MOX930	7.8	20	52	8.2	1	HVRBSP52
MOX940	11.7	30	77.6	8.2	1	HVRBSP78
MOX950	12.5	40	103.2	8.2	1	HVRBSP103
MOX960	15.5	50	123.7	8.2	1	HVRBSP124
MOX970	19.4	60	153.7	8.2	1	HVRBSP154