一、厚膜電阻的基本構(gòu)成
厚膜電阻并非通過(guò)物理“厚度”來(lái)定義,而是相對(duì)于薄膜電阻而言的。厚膜電阻的電阻層是將導(dǎo)電性糊料(主要含金屬氧化物)通過(guò)絲網(wǎng)印刷等方式印刷在陶瓷基板上,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)形成一層較厚(一般在10~25微米)的電阻膜層。
主要結(jié)構(gòu)包括:
陶瓷基板:一般采用氧化鋁(Al?O?);
電阻膜層:由釕氧化物(RuO?)、鉑金屬顆粒等構(gòu)成;
導(dǎo)電端電極:銀/鈀/鉑等漿料;
保護(hù)層:玻璃或環(huán)氧樹(shù)脂,起到防潮、耐化學(xué)腐蝕的作用;
端頭鍍層:利于焊接,常為鎳/錫層。
二、厚膜電阻的制造工藝流程
厚膜電阻的制造主要分為以下幾個(gè)步驟:
1. 陶瓷基板準(zhǔn)備(Substrate Preparation)
陶瓷基板通常選用高純度的氧化鋁陶瓷。制造前需要進(jìn)行嚴(yán)格的清潔處理,去除表面雜質(zhì)與油污,確保后續(xù)印刷附著力良好。
主要步驟:
超聲波清洗;
去離子水漂洗;
高溫烘干。
2. 絲網(wǎng)印刷(Screen Printing)
這是厚膜電阻最核心的工藝。采用絲網(wǎng)印刷技術(shù),將不同功能的漿料(如導(dǎo)電漿、電阻漿、保護(hù)漿)逐層印刷到基板上。
印刷順序通常為:
印刷底部導(dǎo)電電極(Ag/Pd);
印刷電阻漿料(RuO?基);
印刷保護(hù)涂層(玻璃漿或環(huán)氧);
印刷標(biāo)識(shí)標(biāo)記(如電阻值、批次號(hào));
最后是端頭接觸層(Ag或NiSn)。
控制要點(diǎn):
網(wǎng)版張力、厚度;
印刷速度、刮刀壓力;
漿料粘度與穩(wěn)定性。
3. 干燥(Drying)
印刷后的漿料含有有機(jī)溶劑,需要通過(guò)加熱蒸發(fā)掉,以保證后續(xù)燒結(jié)成膜的質(zhì)量。
參數(shù)設(shè)置:
溫度:100℃~150℃;
時(shí)間:5~15分鐘;
熱風(fēng)對(duì)流或紅外干燥方式。
4. 燒結(jié)(Firing)
電阻膜層與導(dǎo)體漿料需要在高溫下進(jìn)行燒結(jié),使金屬顆粒在陶瓷基板表面固化并形成致密膜層。
常用工藝參數(shù):
燒結(jié)溫度:800℃~900℃;
保溫時(shí)間:10~20分鐘;
氣氛控制:常為空氣環(huán)境。
此環(huán)節(jié)決定了電阻膜的電性能穩(wěn)定性和附著力,是品質(zhì)控制的關(guān)鍵步驟。
5. 電阻值修調(diào)(Laser Trimming)
由于印刷和燒結(jié)過(guò)程存在誤差,實(shí)際電阻值往往偏離目標(biāo)值,因此需要通過(guò)激光修調(diào)技術(shù)對(duì)電阻值進(jìn)行微調(diào)。
修調(diào)方式:
激光在電阻膜上切割微小缺口;
通過(guò)改變電阻通路長(zhǎng)度來(lái)提升電阻值;
精度可達(dá)±1%。
6. 終端處理(End Termination)
在厚膜電阻兩端印刷并燒結(jié)完電極后,需要通過(guò)電鍍或再印刷進(jìn)行端頭處理,提升可焊性與耐腐蝕性。
常見(jiàn)方法:
鍍鎳-鍍錫;
噴錫;
銀漿印刷后再加保護(hù)層。
7. 加保護(hù)層(Coating)
為提升厚膜電阻的防潮性、耐化學(xué)腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度,常在其表面涂覆一層保護(hù)層。
常見(jiàn)保護(hù)材料:
玻璃漿;
環(huán)氧樹(shù)脂;
聚酰亞胺涂層。
8. 編碼與包裝(Marking & Packaging)
在電阻表面印刷電阻值、精度等級(jí)(E24、E96等)后,統(tǒng)一進(jìn)行外觀(guān)檢測(cè)、尺寸測(cè)量、電阻值抽檢、老化測(cè)試等,再進(jìn)行卷帶、盤(pán)裝、吸塑等包裝。
三、影響厚膜電阻性能的關(guān)鍵工藝因素
電阻漿料配方:決定電阻溫度系數(shù)(TCR)與長(zhǎng)期穩(wěn)定性;
激光修調(diào)控制精度:影響成品率與容差范圍;
燒結(jié)曲線(xiàn)設(shè)計(jì):影響膜層致密性、導(dǎo)電性與附著力;
基板清潔度:影響電阻膜層均勻性和可靠性;
印刷工藝穩(wěn)定性:漿料厚度均勻性直接決定電阻一致性。
四、厚膜電阻制造的環(huán)保與發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)前厚膜電阻的生產(chǎn)正朝向以下幾個(gè)方向發(fā)展:
無(wú)鉛化制造:響應(yīng)RoHS環(huán)保標(biāo)準(zhǔn);
高精度化:精度等級(jí)從±5%向±1%、±0.5%過(guò)渡;
微型化趨勢(shì):封裝向0402、0201甚至01005小型化發(fā)展;
自動(dòng)化生產(chǎn):實(shí)現(xiàn)高速絲網(wǎng)印刷、在線(xiàn)激光修調(diào)與AOI自動(dòng)檢測(cè)。
此外,針對(duì)高頻、高壓、汽車(chē)級(jí)應(yīng)用的新型厚膜電阻材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也在不斷推出。
結(jié)語(yǔ)
厚膜電阻作為電子行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的貼片電阻,其制造過(guò)程融合了材料科學(xué)、精密印刷、熱處理工藝與精密加工等多個(gè)學(xué)科的技術(shù)。掌握其制造流程不僅有助于理解厚膜電阻的性能特性,更對(duì)元器件選型、品質(zhì)把控、成本控制等具有重要意義。
通過(guò)深入了解厚膜電阻的制造工藝,我們能更科學(xué)地評(píng)估產(chǎn)品的性能,選擇更合適的器件以滿(mǎn)足特定電路設(shè)計(jì)的要求。