車用插座面板電阻值的厚膜解決方法

周維義

摘要：車用插座面板上面要求增加電阻，且電阻阻值要求小于10Ω，本文將介紹用厚膜的工藝解決車用插座面板電阻的一種方法。

關(guān)鍵詞：車用插座；電阻；厚膜解決方法

引言

車用插座使用在車用逆變器的輸出端，根據(jù)其使用國家不同其輸出交流電壓為100V、110V或者220V，50HZ或者60HZ。由于其處于一個(gè)相對(duì)狹小的家用汽車空間中，插座面板表面可能會(huì)滴上液體（飲料、茶水、氣霧水珠等），這樣面板可能會(huì)帶電。乘車人員特別是小孩可能觸摸到該帶電面板。為了使人接觸帶電的面板而不會(huì)出現(xiàn)人身傷害，插座面板電阻值需要小于10Ω，上面集聚的電壓才可能小，這樣接觸時(shí)流過人體的電流小才不會(huì)出現(xiàn)人身傷害。

根據(jù)插座面板電阻測(cè)試原理圖（見下圖一、圖二所示）及計(jì)算方法Itouch=U2/500，即接觸電流Itouch需要不大于0.5mA。

1）連接插座，接入可調(diào)電源端口，如圖2指示燈亮；

2）設(shè)計(jì)一種測(cè)量儀器，如圖一所示。測(cè)試端子引導(dǎo)兩個(gè)探針接觸插座表面測(cè)量電壓（圖二A、B），u2引導(dǎo)兩條線路連接示波器探針。

3）啟動(dòng)后，倒入液體（此處以可口可樂作實(shí)驗(yàn)液體），如圖二指示處，用探針（A、B）接觸插座表面，探針可以通過可口可樂連接到插頭接點(diǎn)。觀察電壓U2示波器電壓。

流過RB的電流即是接觸電流，從相關(guān)資料可知接觸電流不大于0.5mA時(shí)，人才不會(huì)有感覺，RAB電阻必須小于10Ω，且越小越好。

一、要求

根據(jù)以上要求分析出以下一些潛在的要求：

1、電阻和插座面板結(jié)合良好，即電阻附著力需要滿足要求；2、電阻能夠長時(shí)間裸露在空氣中，不會(huì)和空氣發(fā)生反應(yīng)，其顏色不會(huì)變化；3、車輛所處的環(huán)境溫度可能為負(fù)幾度和幾十度之間，在這樣環(huán)境中電阻值幾乎不變化；4、插座面板為塑料材料，查詢其材質(zhì)其耐溫為130度左右，故電阻漿料固化溫度必須小于其耐溫。

二、厚膜解決方法

根據(jù)以上要求，結(jié)合厚膜材料特點(diǎn)。決定選用厚膜的低溫碳漿系列漿料。圖形設(shè)計(jì)：從供應(yīng)商得知碳漿系列漿料方阻，碳漿最小方阻為10Ω/□，在一個(gè)面積為約50mm*50mm的插座上，假設(shè)接觸面板時(shí)為2個(gè)指母，考慮接觸點(diǎn)面積為5mm*5mm～20mm*20mm（后續(xù)簡稱接觸點(diǎn)），接觸點(diǎn)之間的距離為任意的，只要兩個(gè)接觸點(diǎn)間的面積和碳漿厚度的積大于1方，則其電阻值即大于10Ω。則只印刷一層碳漿的方案被否定。在面板表面印刷一層銀層，由于銀漿的電阻值為極低（幾毫歐姆），則任意兩接觸點(diǎn)之間的電阻值只能到達(dá)幾十至幾百毫歐姆，完全滿足要求，但是銀層不能長時(shí)間存放在空氣中，會(huì)和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，且銀層顏色由銀灰色逐漸變成黑色，不能滿足要求。故采用銀漿和碳漿兩者相結(jié)合的方式，在插座面板上先印刷一層銀層，再在銀層上面印刷一層碳層，且碳層必須完全將銀層覆蓋。為了增加碳層的附著力，計(jì)劃將銀層設(shè)計(jì)為網(wǎng)狀，考慮任意大小的接觸點(diǎn)接觸在任意位置其電阻值均需要滿足要求，故將銀層的導(dǎo)線寬度設(shè)計(jì)為15mil，間距為15mil，且網(wǎng)狀邊緣必須是封閉的；這樣任意大小的接觸點(diǎn)距離底層的銀層的距離才是最短的，此時(shí)兩個(gè)接觸點(diǎn)之間的電阻值由單一的碳層電阻值變?yōu)榻佑|點(diǎn)電阻*2+接觸點(diǎn)下面銀層之間的電阻值，見下圖三所示，故其電阻值應(yīng)該較小故決定選用100Ω/□的碳漿漿料。

說明：由于銀漿電阻和接觸點(diǎn)間電阻并聯(lián)，且銀漿電阻阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于接觸點(diǎn)間電阻，所以此電阻等效于接觸點(diǎn)電阻*2+銀漿電阻。

三、方法驗(yàn)證

1、常溫電阻值：印刷后將接觸點(diǎn)面積分別為5mm*5mm和20mm*20mm測(cè)試任意兩處的電阻值，其電阻值均小于1Ω；按照?qǐng)D一所示方式測(cè)試計(jì)算接觸電流小于0.5mA，滿足要求。

2、附著力：印刷好的插座面板按照TL226要求作百格試驗(yàn)，滿足測(cè)試等級(jí)1級(jí)。

3、模擬在不同環(huán)境下之后的電阻值：按照VW8000作低溫存放實(shí)驗(yàn)（-40度96小時(shí)）、高溫存放實(shí)驗(yàn)（120度96小時(shí)）、高低溫沖擊實(shí)驗(yàn)（-40度～120度，100次），實(shí)驗(yàn)前后測(cè)試插座面板上面任意三處電阻值，電阻值前后變化小于等于0.1Ω，滿足要求。

4、通過實(shí)驗(yàn)前后，檢查產(chǎn)品外觀無變化，滿足要求。

5、接觸電流驗(yàn)證：按照?qǐng)D一、圖二所示測(cè)試電阻的接觸電流小于0.1mA，滿足要求。

綜上，車用插座面板電阻值按照厚膜的生產(chǎn)工藝，采用銀漿和碳漿相結(jié)合的方式，按照一定的圖形設(shè)計(jì)，完成能夠滿足要求。

參考文獻(xiàn)

[1]《電氣工程專業(yè)知識(shí)》1999年第22期，網(wǎng)址：https：//elektroniktutor.de/elektrophysik/schutz.html

[2]《塑料標(biāo)準(zhǔn)大全塑料基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)與通用方法》2013年8月1日出版

一般情況下，人體電阻可按1000-2000歐考慮。

人體對(duì)0.5mA以下的工頻電流一般是沒有感覺的。

（作者單位：重慶川儀微電路有限公司）