所谓高阻通常指阻值高于10M,高压指在额定功率下,电阻器应能承受大于1000V的电压。因为能不能达到设计的高阻值,优质的高阻浆料相当关键,96%氧化铝基板,并采用三层端电极技术以确保片式电阻器的可焊性。基本工艺流程如下:
版图设计-光绘制版-印刷电极(正面和背面电极)-烧结-印刷电阻膜层浆料--烧结-烧结-涂保护层-烧结--激光微调阻值-裂片-印刷侧电极(端涂)-电镀-测试、标志、包装 。
基本工艺介绍如下:
*设计:片式电阻均为标准尺寸,即电阻的长度是一定的,而电阻的膜厚也是基本固定的,所以电阻设计只能通过宽度的调整来实现所需要的阻值。实际上,大多片式电阻的生产厂家在电阻宽度的设计上也是一样的,而是通过调配电阻的方阻值来达到所需要的电阻值。
*制版:工艺上主要要考虑的是不锈钢网丝径和目数(如325目网,丝径28μm,开孔约50μm),因为它有优良的尺寸稳定性,能够用于最精确的细线印刷,高目数的丝网能得到更细的线条和间隔,这样就能够获得极高的阻值,此外还的考虑乳剂膜厚(一般为25~40μm)等因素。
*印刷电极:一般采用银钯合金浆料,其对基板的附着力好,导通电阻低,焊接性能良好,价格相应较低。虽然自厚膜工艺出现以来,一直有人在研究以铜等贱金属材料代替金、钯、银等贵金属材料,但烧结过程中因易氧化,需在烧结充氮气进行保护,在成本上并未下降,所以未能得到推广应用。
*印刷电阻:在印刷后,放置10分钟,自然流平,烘干后测量膜厚,一般应控制在25μm左右。然后为850℃ 10分钟左右试烧,阻值结果应在控制在设计值的60%~100%为宜。电阻烧结后,为保证电阻的稳定性,一般还应印刷玻璃釉浆料,此浆料烧结温度低,一般为500℃。
*烧结:指固态物质在一定温度的变化下通过复杂的物理化学变化过程,产生收缩,多孔性大大减少,密度和机械强度增大,而膜中的有机物挥发,形成固定电特性的烧成膜。比如电阻、导带等在未烧前,无任何电特性,而烧结后即表现出各自的特性,因而烧结工艺也是厚膜技术的特征性工序,烧结参数对厚膜电阻器的电性能及阻值起到决定性的作用。烧结设备主要选用带式烧结炉、箱式烧结炉、推板式烧结炉等。烧结曲线应以各公司材料烧结曲线的要求而定,一般厚膜电路的导体、介质、电阻等烧结曲线基本上是一样的。
烧结需有一定的条件:PdAg、Au、Ag系列浆料烧结时,烧结炉中必须充以一定流量的无油、无水压缩空气,O2在烧结过程中参与反应,有的炉子先将充入的气体加热,在不同区域随着温度的变化而充入不同温度的气体,这样就能更好的减少炉中气体的影响。烧结炉的环境也必须净化,否则会有不净气体污染炉子。不干净的气体会导致烧结不好,如其中有卤素(F2、Cl2等)会腐蚀电阻膜。烧结是个很复杂的化学反应过程,银金属先氧化再还原,这其中氧气起重要作用。一般情况下,升温速率应稍慢,为30~40 oC/min,以便使反应充分; 降温50 oC/min,以减少反应过程。烧结过程中还需有个保温时间,保温时间的长短,主要保证反应充分、大小均匀,膜结构稳定,使玻璃相不处于应力或结晶状态。大多数厚膜浆料推荐为10min。含有玻璃相的厚膜导体浆料,保温时间不易太长,否则将使导体浆料中的玻璃上浮至厚膜元件表面,从而降低了厚膜导体与基片的附着力和可焊性,而电阻的保温时间不合适,将不能达到规定的电性能指标。在如此高的阻值基础上要得到好的温度系数(25ppm/c),要经过充分的试验和调整。
*激光调阻:经过印刷和烧结后,电阻的电特性已完全显现。但由于淀积的不一致性,电阻精度不可能达到设计要求,需要对电阻进行修正。一般修正的办法是对电阻体中刻槽或除去部分电阻体,使阻值升高的办法。这样网印的阻值应控制在小于设计电阻值,大都在60%~100%之间。通过激光在电阻体上刻出一个槽口,使电阻值升高,以达到所需要的阻值。通常厚膜电阻的切割采用L形切割,为了达到高阻值,本次激光调阻使用蛇形切割用以增加电流路径长度。
*裂片:一般采用绷膜、自动裂片机或手工杆片的方式即可。
*端涂:电阻器端头可采用印刷法或用端头沾涂机操作。对于军用产品,端头采用钯银浆料,这样可焊性会更好,也能用于压焊的工艺,但一般应用均使用纯银浆料,再通过电镀来提高可焊性。
*电镀:一般在银电极上先电镀镍,以提高金属附着力,再电镀铅锡合金材料,这样形成了端头的三层电极。电极应通过可焊性试验,以保证可靠性。
*测试、标志、包装:一般均采用自动设备进行,标志用国际标准来标注,包装为盘式扁带。
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