TDK：NTC热敏电阻故障表现及其对策

负温度系数 (NTC) 热敏电阻是一种电阻值会随着温度的升高而减小的半导体电阻器，并且电阻变化率很大。其应用广泛，主要用途包括电子设备内的温度检测和各类应用中的温度补偿，比如模块化产品。

当我们在使用NTC热敏电阻时，必须确保其使用方式的正确。不正确的使用方式会导致产品无法充分发挥其潜力，在最坏的情况下还可能出现故障。

本文将列举两种因使用方式的错误而导致NTC热敏电阻出现故障的表现：“裂缝”和“基底熔化”，阐述其故障形成的原因并给出相应的对策，希望能有助于您在产品设计上解决此类问题。

一、概要

图1：故障表现和原因

二、故障表现：裂缝

最常见的故障表现是“裂缝”。裂缝可能是由于基板安装时或基板安装后的机械应力导致，原因多为“焊锡过量”和“安装后存在应力”这两种。

图2：故障表现①<裂缝>

1、原因一：焊锡过量

图3：焊锡过量

在基板上安装NTC热敏电阻时，如果焊锡过量，容易导致裂缝。焊锡量的增加会加大对NTC热敏电阻产生的压力，这是由焊锡产生的收缩压力导致的，从而导致裂缝。但如果焊锡量过少，则会存在接触不良或贴片脱落的危险。因此，使用适当的焊锡量非常重要。

图4：推荐的焊锡量

对策：

在设计基板的焊盘图案时，设置正确的图案形状及尺寸，以便使用适量的焊锡。比如，TDK针对尺寸为1.6x0.8mm的NTC热敏电阻推荐以下焊盘图案和尺寸。

图5：推荐的焊盘尺寸示例

2、原因二：安装后存在应力

图6：安装后存在应力

将NTC热敏电阻焊接到安装基板后，基板因为折板或螺纹止动的影响而变形时，其产生的应力可能会导致裂缝。

特别是在折板附近，往往会对NTC热敏电阻施加较大的应力，这点需要重点关注。

对策：

根据NTC热敏电阻的贴片配置和安装在基板上的位置不同，基板挠曲导致的应力也会有很大变动。

图7：基板的挠曲应力和贴片的配置

如图所示，相比起垂直于折板面配置，平行配置时产生的应力会更小，并且离折板部分越远，所承受的压力也会越小。

图8：贴片的配置和应力

像这样，通过设计基板使得NTC热敏电阻的配置有利于应对挠曲应力，能大幅降低裂缝产生的风险。此外，除了折板，基板弯曲、掉落和冲击导致的挠曲应力也可能会产生裂缝。请注意不可对已安装NTC热敏电阻的基板施加外部应力。

二、故障表现：基底融化

第二种常见故障表现，则是基底融化。由于NTC热敏电阻是温度检测元件，为确保温度测量精度，应尽可能抑制自热。若持续施加过大的电气负载，会使得热敏电阻的温度超过基底的熔点，进而导致“基底熔化”。

图9：故障表现②<基底熔化>

原因：过电流

如上所述，基底熔化是由于对NTC热敏电阻施加的电气负载较大。

图10：因过电流导致的自热和温度测量精度下降

由于NTC热敏电阻的电阻值会随着温度的升高而减少，因此当电流过大时产生的自热会使其电阻值减小。鉴于这一电气特性，当电流远大于允许工作电流时，有可能会导致“热失控”，即自热引起的温升会导致电阻值减小;反过来电阻值减小会使得电流增大，这两种现象可能会反复交替发生。而一旦元件的内部温度超过陶瓷基底的熔点时，则会引发基底熔化。

对策：

为了避免施加的电流超过允许工作电流，须正确选择元件和电路设计。比如，TDK的尺寸为1.0x0.5mm的NTC热敏电阻，允许工作电流约为0.03mA~0.21mA。(注意：在实际使用中，允许工作电流会受到焊盘图案、焊锡量和基板材质等因素的影响。)

此外，使用固定电阻的分压电路能有效解决过电流的问题。

四、总结

图11：NTC热敏电阻故障表现及其对策总结

因使用方法不当导致的NTC热敏电阻故障表现多种多样，并不仅限于文中介绍的情况。当您在使用TDK的产品时，建议仔细通读所有产品目录和产品随附的规格书，以确保安全、高效使用NTC热敏电阻。

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