龔國剛,陳德舜,張弦
(中國振華集團(tuán)云科電子有限公司,貴州貴陽550018)
“三防”對片式厚膜電阻器阻值的影響探討
龔國剛,陳德舜,張弦
(中國振華集團(tuán)云科電子有限公司,貴州貴陽550018)
院通過對不同性質(zhì)的三防材料和涂敷工藝對片式厚膜電阻器阻值的影響開展分析和試驗(yàn)驗(yàn)證,提出了三防材料選用和涂敷工藝改進(jìn)建議,供使用者參考,以提高片式厚膜電阻器在三防環(huán)境下的使用可靠性遙
院片式厚膜電阻器曰三防曰熱膨脹系數(shù)
近年來,屢有線路板野三防冶后其片式厚膜電阻器的阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象出現(xiàn),究其原因,70%以上與三防材料的選用和三防涂敷工藝[1]有關(guān)遙
本文選用不同性質(zhì)(硬質(zhì)堯軟質(zhì))的三防材料進(jìn)行不同工藝的三防涂敷,并通過高低溫沖擊試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,分析不同性質(zhì)的三防材料和三防涂敷工藝對片式厚膜電阻器阻值的影響機(jī)理,并提出了三防材料選用和涂敷工藝的改進(jìn)建議,供使用者參考,以提高片式厚膜電阻器在三防環(huán)境下的使用可靠性[2-3]遙
抽取0805型片式厚膜電阻器(阻值1 k贅,精度依1%,數(shù)量300只),經(jīng)回流焊接在PCB板上后,采用酒精清洗,在50益溫度下烘干4 h,恢復(fù)至常溫后進(jìn)行電阻值初始測量和樣品編號(hào)遙
分別采用S01-6型(硬質(zhì))堯DC1-2577(軟質(zhì))三防漆進(jìn)行不同工藝的三防涂敷遙涂敷工藝為:噴涂環(huán)境溫度25益曰固化條件為:40益烘干8 h曰涂層干燥厚度分別為:100~150滋m堯150~200滋m堯200~250滋m,每種厚度范圍的樣品的數(shù)量均為100只遙
對試驗(yàn)樣品進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn),試驗(yàn)條件為: -55~150益,極限溫度下保持1 h,循環(huán)30次,轉(zhuǎn)移時(shí)間臆1 min,回復(fù)時(shí)間臆1 min[5]遙試驗(yàn)后進(jìn)行外觀檢查和常溫阻值測量遙
2.1 外觀檢查
在30倍的顯微鏡下進(jìn)行外觀檢查,發(fā)現(xiàn)除1只涂敷厚度在200~250滋m范圍內(nèi)的1#-S01-6型(硬質(zhì))三防漆的樣品的保護(hù)玻璃體已損傷脫落(如圖1所示)外,其余樣品的外觀均未出現(xiàn)異常遙
圖1 保護(hù)玻璃體損傷脫落樣品的形貌圖
2.2 常溫阻值的最終測量
除1只涂敷厚度在150~200滋m之間的1#-S01-6型(硬質(zhì))三防漆的樣品的阻值變化超出+ 1%堯2只涂敷厚度在200~250滋m之間的1#-S01-6型(硬質(zhì))三防漆的樣品阻值變化超出+5%外,其余樣品的阻值均在依1%精度范圍內(nèi),無異常變化遙
對本次試驗(yàn)選用的兩種三防漆和片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體進(jìn)行熱膨脹系數(shù)測定發(fā)現(xiàn):S01-6型(硬質(zhì))三防漆的熱膨脹系數(shù)為148.24ppm,DC1-2577型(軟質(zhì))三防漆的熱膨脹系數(shù)為56.40ppm,片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體的熱膨脹系數(shù)為8.35ppm遙由此可以看出:兩種三防漆的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體的熱膨脹系數(shù),尤其是S01-6型(硬質(zhì))三防漆,其熱膨脹系數(shù)約為片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體的18倍遙
2.3 機(jī)理分析
片式電阻器的結(jié)構(gòu)如圖2所示,其加工流程為:在陶瓷基板上印刷正面電極寅印刷背面電極寅高溫?zé)Y(jié)寅印刷電阻體寅高溫?zé)Y(jié)寅印刷一次保護(hù)玻璃寅高溫?zé)Y(jié)寅激光調(diào)阻寅印刷二次保護(hù)玻璃寅印刷標(biāo)志寅端面(側(cè)面)電極加工寅高溫?zé)Y(jié)寅電鍍鎳寅電鍍錫或錫-鉛,最終形成一個(gè)有機(jī)結(jié)合牢固的實(shí)體遙當(dāng)如圖1所示的表面保護(hù)玻璃體損傷脫落時(shí),由于片式電阻器保護(hù)玻璃和電阻體是通過高溫?zé)Y(jié)有機(jī)結(jié)合而成的,因而會(huì)造成內(nèi)部電阻膜層的表面連帶損傷脫落,使片式電阻器的有效電阻膜層面積減少遙根據(jù)電阻器的原理公式R=ρL/S得知,當(dāng)S減小時(shí),電阻器的阻值會(huì)變大,這就是電阻器阻值變大的根本原理遙
通過上述分析發(fā)現(xiàn),造成涂敷三防漆后片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體損傷脫落進(jìn)而表現(xiàn)為阻值異常變化的原因在于:三防漆和片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體的熱膨脹系數(shù)存在較大的差異,在溫度沖擊應(yīng)力的作用下,三防漆膜層對片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體反復(fù)施加拉伸應(yīng)力,當(dāng)該應(yīng)力超過保護(hù)玻璃體所能承受的極限應(yīng)力[7]時(shí),保護(hù)玻璃產(chǎn)生裂紋破損,而保護(hù)玻璃與電阻膜層是通過高溫?zé)Y(jié)牢固結(jié)合的,保護(hù)玻璃損傷破裂時(shí)連帶導(dǎo)致電阻膜層破裂或損傷脫落,減少了電阻膜層的有效面積,最終表現(xiàn)為阻值異常變大[8]遙
圖2 片式電阻器的結(jié)構(gòu)圖
上述研究表明:不同性質(zhì)(硬質(zhì)堯軟質(zhì))的三防材料的熱膨脹系數(shù)有著明顯的差異,并且均遠(yuǎn)大于片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體的熱膨脹系數(shù)遙由于硬質(zhì)三防材料的熱膨脹系數(shù)更大,因此更容易造成片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體表面損傷,嚴(yán)重時(shí)甚至產(chǎn)生破裂,進(jìn)而導(dǎo)致電阻膜層破裂或損傷脫落,最終表現(xiàn)為阻值異常變化遙當(dāng)三防材料的涂敷厚度增加時(shí),片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體受損的概率會(huì)進(jìn)一步地增大遙
因此,建議使用者盡量地選用軟質(zhì)三防材料(例如:DC1-2577型三防漆)曰如必須使用硬質(zhì)三防材料,則建議在涂敷三防材料前先涂敷一層軟質(zhì)保護(hù)層(例如:硅膠堯低溫樹脂等),以對硬質(zhì)三防材料與片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體之間進(jìn)行隔離緩沖,從而降低硬質(zhì)三防材料損傷片式厚膜電阻器保護(hù)玻璃體的概率曰同時(shí)應(yīng)控制三防材料涂敷的厚度和均勻性,尤其是硬質(zhì)三防材料,涂敷厚度應(yīng)控制在100滋m以內(nèi)遙
本文從筆者長期從事電子元器件研發(fā)制造堯試驗(yàn)檢測和失效分析工作中所得到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā),針對不同性質(zhì)的三防材料和涂敷工藝對片式厚膜電阻器阻值的影響進(jìn)行了研究,并就三防材料的選用和涂敷工藝的改進(jìn)提出了一些淺見,受限于知識(shí)和理論水平,本文難免存在一定的局限甚至錯(cuò)漏,敬請讀者指正遙
院
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Discussion on the Influence of Three-proofing Lacquer on the Resistance of Chip Thick Resistor
GONG Guogang,CHEN Deshun,ZHANG Xian
(China Zhenhua Group Yunke Electronics Co.,Ltd.,Guiyang 550018,China)
The improvement suggestions for the selection of three-proofing materials and coating process are put forward by conducting analysis and test verification of the influence of different kinds of three-proofing materials and coating processes on the resistance of chip thick resistor.Users can refer to these suggestions to improve the use reliability of chip thick resistor while used under the three-proofing environment.
chip thick resistor曰three-proofing lacquer曰thermal expansion coefficient
院TM 54+.4
院A
院1672-5468(2017)03-0014-03
10.3969/j.issn.1672-5468.2017.03.003
院2016-11-10
院2016-11-17
院龔國剛(1980-),男,貴州遵義人,中國振華集團(tuán)云科電子有限公司質(zhì)量部副部長、質(zhì)量工程師,主要從事片式電阻器可靠性試驗(yàn)和失效分析工作。