宋毅華，劉 宏，谷云峰

(四平市吉華高新技術(shù)有限公司，吉林四平136001)

隨著3G業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，帶來了產(chǎn)品技術(shù)的新一輪升級(jí)換代。在現(xiàn)有的技術(shù)中，微波通訊高頻電阻通常是以軸向或徑向插件電阻形式存在的，此種封裝形式的電阻結(jié)構(gòu)在性能、價(jià)格和裝配效率上都無(wú)法滿足現(xiàn)階段工業(yè)化大批量的生產(chǎn)之需。電子元器件的行業(yè)實(shí)踐證明，表面貼裝技術(shù)是一個(gè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。近年來，被動(dòng)元件特別是阻容基礎(chǔ)元件貼片化已經(jīng)成為行業(yè)的主流。阻容元件的貼片化帶來了產(chǎn)品品質(zhì)、成本和效率上的極大提升和改觀，十分有利于規(guī)?；笈抗I(yè)化生產(chǎn)。元器件的貼裝化設(shè)計(jì)反過來又推動(dòng)表面貼裝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，兩者相輔相成。被動(dòng)阻容元件技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)表明，傳統(tǒng)的軸向或徑向插件阻容元件由于性能、成本以及效率上的劣勢(shì)，目前已經(jīng)成為夕陽(yáng)技術(shù)，并正在被新型表面貼裝元件逐步替代。目前已有的貼片電阻器在中低頻電磁環(huán)境中，性能相當(dāng)穩(wěn)定，已在中低頻電磁環(huán)境中廣泛應(yīng)用，然而在MHz、GHz乃至更高的頻率段電路中受現(xiàn)有貼片電阻的封裝結(jié)構(gòu)限制，兩端頭焊接面積過小，在微波通信部件中作為功率負(fù)載或阻抗電阻使用時(shí)，很容易產(chǎn)生趨膚效應(yīng)和寄生特性或出現(xiàn)功率不足的現(xiàn)象，因而無(wú)法大批量推廣使用。

我公司長(zhǎng)期以來一直從事厚膜電阻、厚膜電路、厚膜傳感器等厚膜產(chǎn)品的研發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)，公司擁有完整的生產(chǎn)設(shè)備、先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、規(guī)范的企業(yè)管理體系。尤其是近幾年來，在廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司的全力支持下，積極與國(guó)內(nèi)有關(guān)院校、科研院所通力合作，吸收和借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)3G業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展的契機(jī)，全面開展高頻功率貼片電阻器的研發(fā)工作，取得了顯著的成績(jī)。我公司技術(shù)人員通過改變電阻器的結(jié)構(gòu)，改變了貼片電阻器的焊接方式，從而克服了傳統(tǒng)貼片電阻器在微波通信部件里出現(xiàn)的缺點(diǎn)，研制出了一種性能穩(wěn)定、成本低廉、可廣泛適用于微波高頻通信電路組件中的高頻功率電阻器的芯片。

1 試制過程

1.1 前期分析與策劃

傳統(tǒng)的貼片電阻器在高頻電路中受設(shè)計(jì)上的限制，導(dǎo)致產(chǎn)品的微波輸出信號(hào)很容易失真，另外由于傳統(tǒng)貼片電阻器的兩個(gè)端頭面積相對(duì)較小，使得焊接面積有限，在微波通信部件中作為功率負(fù)載使用很容易導(dǎo)致產(chǎn)品功率不足或焊接失敗。要想高頻電路中使用貼片電阻就要改變貼片電阻的結(jié)構(gòu)，使之可適用于微波高頻通信電路。

1.2 初步設(shè)計(jì)

為了克服傳統(tǒng)片阻在高頻電路中的缺點(diǎn)，此次設(shè)計(jì)準(zhǔn)備采用增大背電極面積的辦法來提高焊接可靠性，將基片的背面用背電極進(jìn)行全覆蓋，以此來提高焊接的，在基片的正表面上印刷兩端的“工”字形電極，然后在兩個(gè)表電極之間印刷電阻體，再將表電極的一端經(jīng)側(cè)導(dǎo)電極與背電極連接。在電路中使用時(shí)，先將芯片通過背電極焊接到銅質(zhì)的法蘭片上，再用螺釘固定到電路中，表電極通過磷青銅引線焊接到電路中。通過“工”字形表電極圖形設(shè)計(jì)，減少了微波高頻電磁環(huán)境所產(chǎn)生的趨膚效應(yīng)和寄生電感效應(yīng)，使得電阻的高頻特性相對(duì)穩(wěn)定。

1.3 確定主要材料和初步工藝流程

為了試制的順利首先要確定使用的材料，初步準(zhǔn)備用以下材料進(jìn)行試制，基片采用96%的三氧化二鋁陶瓷基片，電極漿料采用銀鈀電極漿料，電阻漿料采用釕系漿料，保護(hù)層采用玻璃釉漿料。確定主要材料后，根據(jù)生產(chǎn)常規(guī)厚膜片阻的經(jīng)驗(yàn)，初步確定了射頻電阻芯片的生產(chǎn)工藝，具體流程如圖1。

圖1 射頻電阻芯片初始工藝流程圖

1.4 試生產(chǎn)及樣品性能測(cè)試

按照已經(jīng)確定的主要材料和生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行試生產(chǎn)，試生產(chǎn)時(shí)各工序工藝參數(shù)都參照常規(guī)片阻執(zhí)行，由于公司有長(zhǎng)期制作常規(guī)片阻的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，所以試制過程比較順利，此次試生產(chǎn)做的樣品阻值為50 Ω，單只大小為4 mm×4 mm，制成樣品后制成射頻電阻成品，進(jìn)行性能測(cè)試，具體測(cè)試數(shù)據(jù)如下:

阻值:50 Ω;

阻值精度≤±2%;

功率為 10.7 W;

TCR≤ ±240 PPM/℃;

駐波比為1.05～1.20 。

1.5 試生產(chǎn)出現(xiàn)問題的解決及最終工藝流程的確定

從以上數(shù)據(jù)可以看出，制成的成品測(cè)試的各項(xiàng)性能都能符合客戶的要求，但是在用芯片加工成成品的過程中出現(xiàn)了一點(diǎn)問題，主要是在芯片往法蘭片上焊接的時(shí)候出現(xiàn)了少量的背電極被焊錫膏侵蝕的現(xiàn)象，經(jīng)過分析，產(chǎn)生這一問題的原因是背電極的耐焊性不夠好造成的，為了提高背電極的耐焊性，按照常規(guī)片阻的電鍍工藝對(duì)二次分割后電阻芯片的電極進(jìn)行電鍍，先鍍上一層鎳層作為隔熱層，提高電極的耐焊性，再在鎳層上鍍上一層錫，提高電極的可焊性。

經(jīng)過增加電鍍工序后，很好地解決了背電極可焊不良的問題，使射頻電阻芯片生產(chǎn)工藝更加完善，生產(chǎn)出來的射頻電阻芯片的可靠性更好。至此，射頻電阻芯片的生產(chǎn)工藝已經(jīng)可以確定，具體流程如圖2。

圖2 射頻電阻最終生產(chǎn)工藝流程圖

按照以上工藝流程再進(jìn)行生產(chǎn)，然后對(duì)生產(chǎn)出來的射頻電阻芯片制作成成品進(jìn)行測(cè)試，并拿到相關(guān)部門去進(jìn)行環(huán)保檢測(cè)，此次產(chǎn)品性能較試生產(chǎn)時(shí)有一定提高，特別是射頻電阻芯片的電極的耐焊性有了顯著的提高，在焊接法蘭盤的過程中，再也沒出現(xiàn)過背電極被侵蝕的現(xiàn)象，同時(shí)電極的可焊性也有了明顯的提高，給無(wú)鉛焊接打下了良好的基礎(chǔ)。至此我們完成了射頻電阻芯片的研制開發(fā)任務(wù)，我公司已經(jīng)有能力生產(chǎn)全系列射頻電阻芯片，產(chǎn)品性能符合客戶要求，其生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)處領(lǐng)先水平，具體產(chǎn)品性能和優(yōu)點(diǎn)如下:

阻值:1 Ω ～200 Ω;

阻值精度≤±2%

功率為1 W～50 W;

TCR≤±300 PPM/℃，最低TCR為±100 PPM/℃;

適應(yīng)SMT，耦合特性好;

機(jī)械強(qiáng)度高、高頻特性優(yōu)越，駐波比為1.05～1.25;

在環(huán)保方面符合ROHS指令要求。

2 結(jié)論與展望

通過這次對(duì)射頻電阻芯片制造工藝試驗(yàn)成功，在此工藝條件下生產(chǎn)出來的射頻電阻芯片性能完全可以滿足客戶的要求，其生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。由于傳統(tǒng)的軸向或徑向插腳電阻器無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速表面貼裝，在實(shí)際組裝過程中存在效率低、穩(wěn)定性差、合格率低等缺點(diǎn)，不適應(yīng)現(xiàn)階段通信電子大規(guī)模生產(chǎn)，在一定程度上制約了通信電子的發(fā)展。我公司研制生產(chǎn)的射頻電阻芯片實(shí)現(xiàn)了射頻電阻在高速表面貼裝技術(shù)上的應(yīng)用和發(fā)展，有利于提高組裝密度，使產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、合格率和穩(wěn)定性都有大幅提高，相信在不久的將來通訊領(lǐng)域一定會(huì)出現(xiàn)更多更好的產(chǎn)品，加快我國(guó)通信電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程，推動(dòng)我國(guó)通信電子技術(shù)，提高我國(guó)通信電子參與國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。