칩 저항기란?
칩 저항기는 표면 실장 저항기라고도 하며, 작은 세라믹 기판 위에 금속막을 저항체로 형성한 직육면체의 저항기입니다.
일반적으로 칩 부품은 소형 표면 실장형 수동 부품 전반을 말합니다. 콘덴서, 저항기, 퓨즈, 코일, 변압기 등으로 칩 부품이 만들어지는데, 모두 고정 전극을 갖추고 있는 것이 특징입니다.
기존의 저항기는 인쇄기판의 구멍에 삽입하기 위해 유연한 리드선을 전극으로 사용했지만, 칩 저항기는 고정 전극을 인쇄기판 표면에 직접 납땜하는 방식입니다.
칩 저항기의 사용 용도
저항은 커패시터, 코일과 함께 전자 회로에서 가장 기본적인 수동 소자입니다. 칩 저항은 전류 제한, 전압 감지, 바이어스 전압 설정 등 다양한 역할을 수행하며 모든 전자기기에서 사용되고 있습니다.
특히 최근에는 휴대폰과 스마트폰을 중심으로 한 이동통신 분야에서 수요가 급증하고 있습니다. 칩저항기는 목적과 용도에 따라 다양한 제품이 판매되고 있기 때문에 요구 성능에 따라 저항기의 성능과 특징을 잘 파악하여 사용해야 합니다.
칩 저항기의 원리
칩 저항기는 세라믹 기판 위에 형성하는 저항체에 따라 다음 세 가지로 분류됩니다.
1. 후막 칩 저항기
후막 칩 저항은 금속 유약을 저항체로 사용하여 수 μm 정도의 두께의 피막을 형성합니다. 후술할 박막 칩 저항기보다 두껍기 때문에 후막 칩 저항기라고 부릅니다.
금속 유약막을 형성한 후, 저항체의 일부를 다듬어 저항값을 조정할 수 있습니다. 스크린 인쇄법을 이용하여 금속 유약막을 세라믹 기판 위에 단번에 형성할 수 있기 때문에 비교적 저렴하고 범용적인 저항기입니다. 상수와 크기는 다양한 종류가 있습니다.
2. 박막 칩 저항기
구조는 후막 칩 저항기와 거의 동일하지만, 저항체는 금속 합금이며, 진공 증착법을 사용하여 세라믹 기판 위에 저항체를 형성합니다. 이 저항체의 두께는 수 nm 정도로 매우 얇습니다. 그래서 박막 칩 저항기라고 합니다.
박막 칩 저항은 공칭 저항값에 대한 오차가 작고(±1% 이하), 온도 계수도 작기 때문에 정확한 저항값이 필요한 경우에 채택됩니다. 또한 저항값의 노화 변화가 적은 것도 특징 중 하나입니다.
3. 금속판 칩 저항기
금속판 칩 저항은 금속판을 저항체로 사용한 것으로, 작은 저항값의 저항기를 제조할 수 있습니다. 전류 검출용으로 1mΩ 이하의 저항도 판매되고 있습니다. 또한 방열성이 우수하고 열용량이 크기 때문에 비교적 큰 전류를 흘릴 수 있습니다.
반면, 높은 저항값은 제작이 어렵고 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 또한, 저항기의 기반이 되는 세라믹 기판은 주로 산화물계 세라믹인 알루미나로 형성되어 강도와 열전도율, 절연성이 우수합니다.
칩 저항기의 종류
시장의 요구에 따라 칩 저항기에도 다음과 같은 고기능 제품이 공급되고 있습니다.
1. 내황성 칩 저항기
일반적인 칩 저항기의 내부 전극에는 은이 사용되며, 황이 포함된 대기 중에 방치되면 그 은이 황과 반응하여 절연체인 황화은이 형성되고, 그 성장으로 인해 내부 전극이 전도불량이 될 가능성이 높습니다.
따라서 활화산 근처 등 대기 중에 황 성분이 포함된 환경이나 황을 함유한 물질의 근처에서 사용하는 경우에는 황화방지 대책이 적용된 저항기를 사용해야 합니다.
구체적으로 내부 전극을 은이 아닌 황과 반응하지 않는 재료로 변경한 제품이 개발되고 있습니다.
2. 내서지, 내펄스 칩 저항기
스위칭 회로나 정전기 방전이 발생하기 쉬운 회로 등 저항기에 서지 전압이나 펄스가 자주 인가되는 경우, 순간적으로 큰 전력이 가해져도 쉽게 손상되지 않는 저항기를 사용해야 합니다. 따라서 서지 및 펄스 내성 칩 저항도 판매되고 있습니다.
3. 측정 정밀도가 높은 칩 저항기
계측기나 제어기기 등 정밀기기에서는 저항값 오차(저항값 공차)나 온도에 따른 저항값 변화(저항값의 온도 계수)가 작은 고정밀 저항기가 요구됩니다.
4. 전류 검출용 칩 저항기
전류 검출용 저항기는 작은 저항값으로 과전류나 배터리 잔량을 감지하기 위한 전류 검출용으로 주로 금속판 칩 저항기가 사용됩니다.
또한, 회로 내 전력 소비를 줄이기 위해 더 낮은 저항을 가진 제품이나 가혹한 온도 환경에서도 우수한 저항 온도 계수를 확보할 수 있는 고정밀 저항기에 대한 요구도 높아지고 있습니다.
5. 장변 전극 타입의 칩 저항기
칩 저항기는 원래 짧은 쪽에 전극이 배치되어 있었습니다. 저항체 자체의 방열성이 낮기 때문에 전극을 통한 방열이 칩 저항기의 정격 전력을 크게 좌우합니다.
그래서 일부 저항기 제조사들은 칩 저항의 장변에 전극을 배치하여 전극의 면적을 늘려 방열성을 높인 제품을 판매하고 있습니다. 이러한 칩 저항기는 ‘장변 전극 타입’ 또는 ‘장변 칩 저항기’ 등으로 불리고 있습니다.
또한, 구분을 위해 기존의 칩 저항기를 ‘단변 전극형’이라고 부르기도 합니다.
칩 저항기의 기타 정보
칩 저항기의 크기
칩 저항기의 대표적인 크기는 다음과 같습니다.
6.mm×3.mm
5.0mm×2.5mm
4.5mm×3.2mm
3.2mm×2.5mm
3.2mm×1.6mm
2.0mm×1.25mm
1.6mm×0.8mm
1.0mm×0.5mm
0.6mm×0.3mm
0.4mm×0.2mm
0.3mm×0.15mm
그러나 정격 전압과 정격 전력은 크면 클수록 유리하므로 크기를 마음대로 정할 수 없습니다. 반면, 비교적 낮은 전압으로 동작하는 회로에서는 소형 저항을 선택할 수 있지만, 대응할 수 있는 실장 장치(마운터 등)에 제약이 있을 수 있습니다.
칩 저항기 중 가장 출하량이 많은 사이즈는 ‘1005:1.0mm×0.5mm)’ 사이즈이며, 이전 주역이었던 ‘1608:1.6mm×0.8mm’ 사이즈는 수량이 줄어들고 있습니다. 반면 향후 주류가 될 ‘0603:0.6mm×0.3mm’ 사이즈는 수량을 늘리고 있습니다.
또한, 소형 칩 저항기로서 2011년 10월에 ‘03015:0.3mm×0.15mm’ 사이즈가 제품화되었고, ‘0201:0.2mm×0.125mm’ 사이즈의 개발이 각 저항기 메이커에서 진행되고 있습니다.