车用插座面板电阻值的厚膜解决方法

周维义

摘要：车用插座面板上面要求增加电阻，且电阻阻值要求小于10Ω，本文将介绍用厚膜的工艺解决车用插座面板电阻的一种方法。

关键词：车用插座；电阻；厚膜解决方法

引言

车用插座使用在车用逆变器的输出端，根据其使用国家不同其输出交流电压为100V、110V或者220V，50HZ或者60HZ。由于其处于一个相对狭小的家用汽车空间中，插座面板表面可能会滴上液体（饮料、茶水、气雾水珠等），这样面板可能会带电。乘车人员特别是小孩可能触摸到该带电面板。为了使人接触带电的面板而不会出现人身伤害，插座面板电阻值需要小于10Ω，上面集聚的电压才可能小，这样接触时流过人体的电流小才不会出现人身伤害。

根据插座面板电阻测试原理图（见下图一、图二所示）及计算方法Itouch=U2/500，即接触电流Itouch需要不大于0.5mA。

1）连接插座，接入可调电源端口，如图2指示灯亮；

2）设计一种测量仪器，如图一所示。测试端子引导两个探针接触插座表面测量电压（图二A、B），u2引导两条线路连接示波器探针。

3）启动后，倒入液体（此处以可口可乐作实验液体），如图二指示处，用探针（A、B）接触插座表面，探针可以通过可口可乐连接到插头接点。观察电压U2示波器电压。

流过RB的电流即是接触电流，从相关资料可知接触电流不大于0.5mA时，人才不会有感觉，RAB电阻必须小于10Ω，且越小越好。

一、要求

根据以上要求分析出以下一些潜在的要求：

1、电阻和插座面板结合良好，即电阻附着力需要满足要求；2、电阻能够长时间裸露在空气中，不会和空气发生反应，其颜色不会变化；3、车辆所处的环境温度可能为负几度和几十度之间，在这样环境中电阻值几乎不变化；4、插座面板为塑料材料，查询其材质其耐温为130度左右，故电阻浆料固化温度必须小于其耐温。

二、厚膜解决方法

根据以上要求，结合厚膜材料特点。决定选用厚膜的低温碳浆系列浆料。图形设计：从供应商得知碳浆系列浆料方阻，碳浆最小方阻为10Ω/□，在一个面积为约50mm*50mm的插座上，假设接触面板时为2个指母，考虑接触点面积为5mm*5mm～20mm*20mm（后续简称接触点），接触点之间的距离为任意的，只要两个接触点间的面积和碳浆厚度的积大于1方，则其电阻值即大于10Ω。则只印刷一层碳浆的方案被否定。在面板表面印刷一层银层，由于银浆的电阻值为极低（几毫欧姆），则任意两接触点之间的电阻值只能到达几十至几百毫欧姆，完全满足要求，但是银层不能长时间存放在空气中，会和空气中的氧气发生反应，且银层颜色由银灰色逐渐变成黑色，不能满足要求。故采用银浆和碳浆两者相结合的方式，在插座面板上先印刷一层银层，再在银层上面印刷一层碳层，且碳层必须完全将银层覆盖。为了增加碳层的附着力，计划将银层设计为网状，考虑任意大小的接触点接触在任意位置其电阻值均需要满足要求，故将银层的导线宽度设计为15mil，间距为15mil，且网状边缘必须是封闭的；这样任意大小的接触点距离底层的银层的距离才是最短的，此时两个接触点之间的电阻值由单一的碳层电阻值变为接触点电阻*2+接触点下面银层之间的电阻值，见下图三所示，故其电阻值应该较小故决定选用100Ω/□的碳浆浆料。

说明：由于银浆电阻和接触点间电阻并联，且银浆电阻阻值远远小于接触点间电阻，所以此电阻等效于接触点电阻*2+银浆电阻。

三、方法验证

1、常温电阻值：印刷后将接触点面积分别为5mm*5mm和20mm*20mm测试任意两处的电阻值，其电阻值均小于1Ω；按照图一所示方式测试计算接触电流小于0.5mA，满足要求。

2、附着力：印刷好的插座面板按照TL226要求作百格试验，满足测试等级1级。

3、模拟在不同环境下之后的电阻值：按照VW8000作低温存放实验（-40度96小时）、高温存放实验（120度96小时）、高低温冲击实验（-40度～120度，100次），实验前后测试插座面板上面任意三处电阻值，电阻值前后变化小于等于0.1Ω，满足要求。

4、通过实验前后，检查产品外观无变化，满足要求。

5、接触电流验证：按照图一、图二所示测试电阻的接触电流小于0.1mA，满足要求。

综上，车用插座面板电阻值按照厚膜的生产工藝，采用银浆和碳浆相结合的方式，按照一定的图形设计，完成能够满足要求。

参考文献

[1]《电气工程专业知识》1999年第22期，网址：https：//elektroniktutor.de/elektrophysik/schutz.html

[2]《塑料标准大全塑料基础标准与通用方法》2013年8月1日出版

一般情况下，人体电阻可按1000-2000欧考虑。

人体对0.5mA以下的工频电流一般是没有感觉的。

（作者单位：重庆川仪微电路有限公司）