表面組裝基礎(chǔ)論文

1、片式電阻片式電阻 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢主講：何振林Outlineu主要敘述了片式電阻器的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)u討論了幾種新型的片式電阻的微型化，集成化，多樣化，智能化等多方面的變化u預(yù)測未來片式電阻器的發(fā)展趨勢。1.11.1片式電阻的參數(shù)片式電阻的參數(shù)u定義：片式電阻用金屬漿料和玻璃漿料，采用絲網(wǎng)印刷法印在基板上制成的電阻器u規(guī)格尺寸：按公制標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)有：1005、1608、2012、3216等；按英制標(biāo)準(zhǔn)可分為：0201、0402、0603、0805、1206、1210、2010、2512。圖1 0402的封裝尺寸u片式電阻的阻值和片式電阻的阻值和精度精度：片阻的阻值范圍在0R200

2、MR之間。其中，一般認(rèn)為10MR以上為超高阻，0R1R之間為超低阻。片阻的阻值精度主要分為：高精度系列的有0.5%、0.25%、0.1%、0.05%、0.01%等u片式電阻的額定功率和片式電阻的額定功率和溫度系數(shù)溫度系數(shù)：片式電阻的額定功率大小主要與規(guī)格尺寸相關(guān)，從0201型的1/20W至2512型的1W，逐步遞增；片式電阻的溫度系數(shù)與規(guī)格尺寸和阻值大小均有關(guān)聯(lián)，常規(guī)產(chǎn)品以K檔（100ppm/）為主，其溫度系數(shù)主要有：W檔(200ppm/)、L檔(250ppm/)、U檔(400ppm/)等。1.21.2片式片式電阻的結(jié)構(gòu)電阻的結(jié)構(gòu) 矩形片式電阻由4部分組成，基片，電阻膜，玻璃釉保護(hù)層和端頭電極

3、?；蠖鄶?shù)采用高強(qiáng)度的氧化鋁陶瓷或者玻璃，具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性。電阻膜通常用氧化釕等電阻漿料印刷在基片上。在燒結(jié)而成，保護(hù)層直接覆蓋在電阻膜的上面，在用玻璃漿料印刷燒結(jié)成釉。 電極采用3層結(jié)構(gòu)，中間的Ni阻擋層主要用來阻止銀離子向外層的Sn-Pb焊料遷移，可有效防止對電極的侵蝕作用。內(nèi)層為Ag-Pb合金，附著在電阻膜上面，外層為焊層，一般鍍錫或者Sn-Pb合金。1.31.3片式片式電阻的生產(chǎn)流程電阻的生產(chǎn)流程 電阻的生產(chǎn)過程比較麻煩，下面以厚膜片式電阻為例。片式厚膜電阻的生產(chǎn)流程一般需要經(jīng)歷如下幾個(gè)過程：基板刻槽、電極印刷與燒結(jié)、電阻印刷燒結(jié)、一次玻璃體形成、調(diào)阻、二次玻璃體形成、基板

4、一次切割、端電極形成、基板二次切割、端頭制作、絲印與包裝。u 1基板刻槽 一般情況下基板采用高純度Al2O3陶瓷制成,電阻對基板的基本要求就是要有較高的熱傳導(dǎo)性、較小的熱膨脹性，此外還要有較高的機(jī)械強(qiáng)度。 u 2電極印刷 需要印刷的電極為面電極和背電極。這兩種電極是采用絲網(wǎng)印刷的方法將銀鈀漿料印刷在基板上。印刷完成后，經(jīng)過燒結(jié)，將電極牢固的粘附在陶瓷基板上。u 3電阻印刷與燒結(jié) 電阻體也是采用絲網(wǎng)印刷的手段在陶瓷基板上將Ru2O3漿料印刷在陶瓷基板上，而后再次放入燒結(jié)爐中燒結(jié)成型。u 4一次玻璃體形成 為了保護(hù)電阻體也為了調(diào)阻的需要，仍然采用絲網(wǎng)印刷的方法在電阻體上印刷并燒結(jié)一層玻璃材料。u

5、5調(diào)阻 雖然電阻體被燒結(jié)到了基板上，但是電阻值還可能出現(xiàn)超差的問題。因此需要對電阻體的阻值進(jìn)行調(diào)整。這種方法是通過邊測量電阻，邊用激光對電阻體進(jìn)行燒灼，從而調(diào)整電阻值。u 6二次玻璃體形成 經(jīng)過激光調(diào)阻后，電阻的一次玻璃體也會(huì)被激光所燒掉。為了保護(hù)暴露出的部分，這里需要再在電阻上燒結(jié)一層玻璃。u 7基板一次切割 到這步工序前，所有的電阻體都還在同一片基板上。雖然在電極印刷工序中，已經(jīng)產(chǎn)生的面電極和背電極。但是在沒有形成溝通上下兩面電極的端電極。因此在這道工序中，首先將基板縱向切開。u 8端電極形成 切開后，在基板側(cè)面制作溝通面電極和背電極的端電極。u 9基板二次切割 端電極形成后，將基板橫向切

6、割，此時(shí)一個(gè)個(gè)電阻就出現(xiàn)了。u 10端頭制作 由于端電極很薄，而且為了保證可焊性，需要制作用于焊接的端頭。這種端頭的一般為三層結(jié)構(gòu)。最內(nèi)面是端電極。然后為了提高耐焊性，再端電極上鍍一層鎳，作為中間電極。最后再鍍一層可焊性良好的錫。u 11絲印與包裝 最后電阻被印刷上阻值，并被包裝入庫。1.4片式片式電阻的特點(diǎn)電阻的特點(diǎn) 貼片電阻是一種體積小，重量輕，電性能穩(wěn)定，可靠性高，裝配成本低，機(jī)械強(qiáng)度高、高頻特性優(yōu)越諸多優(yōu)點(diǎn)積與一身的產(chǎn)品。其尺寸規(guī)格系列化，適用于表面貼裝，適用于電橋電路、RC振蕩器和有源濾波器等整機(jī)設(shè)備。2 片式電阻的市場現(xiàn)狀片式電阻的市場現(xiàn)狀 近年來全球電阻片式化率逐年上升，2012

7、年全球片式電阻的產(chǎn)量占電阻總產(chǎn)量的比率已超過90%，片式電阻的發(fā)展對電阻行業(yè)的整體發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。隨著全球手機(jī)進(jìn)入3G、4G、多媒體及智能型手機(jī)時(shí)代，計(jì)算機(jī)進(jìn)入64位及多核芯CPU時(shí)代，彩電進(jìn)入大屏幕平板時(shí)代，使用的無源元件劇增，包括片式電容、片式電阻、片式電感等均比上一代整機(jī)增加50%甚至幾倍，片式電阻的需求隨之不斷增加。根據(jù)智研中心數(shù)據(jù)預(yù)測，2012年全球片式電阻的市場規(guī)模約為13.48億美元，同比增長約2%，至2019年將達(dá)到15.49億美元，年均平均增長率約2%。中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也顯示，2012年全球片式電阻總產(chǎn)銷約21,150億只，同比增長約7%，其中中國片式電阻生產(chǎn)

8、能力超過15,450億只，占同期全球片式電阻總生產(chǎn)能力的73.05%，已成為全球片式電阻生產(chǎn)大國。隨著片式元件的快速發(fā)展，片式電阻的需求將進(jìn)一步增加，預(yù)計(jì)全球2019年片式電阻的產(chǎn)量將達(dá)29062億只，未來4年的平均增長率約為5%。 氧化鋁陶瓷基片作為片式電阻的核心部件，應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在片式電阻行業(yè)。2013電阻進(jìn)出口平均片式化率約為93.47%，片式化率逐年提升。片式電阻主要應(yīng)用領(lǐng)域是電腦、通信、家電、手機(jī)、數(shù)碼消費(fèi)品、汽車電子、照明等等，這些行業(yè)近年來保持了較快增長，這些領(lǐng)域?qū)ζ璧男枨蟛粩嘣黾?，刺激著片式電阻行業(yè)的發(fā)展。為了從不斷上升的市場需求分得一杯羹，越來越多的廠家擴(kuò)大片式電阻的生

9、產(chǎn)規(guī)模，將生產(chǎn)重心轉(zhuǎn)向片式產(chǎn)品。隨著如風(fēng)華高科等本土企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)量迅速壯大及國際電阻廠商紛紛將生產(chǎn)基地向中國大陸轉(zhuǎn)移，中國片式電阻產(chǎn)業(yè)得到了高速發(fā)展。目前，在全球的移動(dòng)通信、電腦及周邊、消費(fèi)數(shù)碼和汽車電子等產(chǎn)業(yè)對片式電阻需求的驅(qū)動(dòng)下，中國本地供應(yīng)商對這類電阻器十分看好，尤其是便攜電子設(shè)備對小型電阻需求不斷上升，小型化電阻的前景可期。 國產(chǎn)片式電阻器尺寸各異，用于消費(fèi)電子、IT和通訊產(chǎn)品的0603片式電阻器是當(dāng)前中國本地電阻器的主力，小型化的潮流趨勢將刺激0402等更小尺寸片式電阻的生產(chǎn)。鑒于這樣的市場需求，廠家預(yù)計(jì)0603以及0805、1206等大尺寸電阻的產(chǎn)量在未來幾年甚至未來幾個(gè)月會(huì)有所

10、下滑。0402片式電阻在手機(jī)、MP3、MP4播放器、數(shù)碼相機(jī)、便攜式數(shù)碼攝像機(jī)、便攜式GPS設(shè)備和筆記本電腦等電子產(chǎn)品中的使用頻率越來越高。隨著手機(jī)等數(shù)碼設(shè)備的日趨小型化，制造商認(rèn)為在這些電子產(chǎn)品上所使用的片式電阻中，有八成為0402型。 綜上分析，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以及人們生活水平的提高，對于片式電阻等元件的需求量增多，市場空間較大。3新型的片式電阻新型的片式電阻 新型的片式電阻器是指采用新原理，新工藝，新材料，新封裝形式研制而成，在先前未曾有過或者在性能和功能等方面較先前同類的產(chǎn)品有較大的提升或者重大突破的片式電阻器。3.1Vishay公司新型片式電阻 Vishay推出在惡劣環(huán)境下具有極

11、高可靠性的新系列薄膜片式電阻陣列。采用金端接，可用于導(dǎo)電膠合的新系列精密薄膜片式電阻陣列-ACAS0606ATAU，該電阻陣列把兩個(gè)電阻集成在一個(gè)襯底上，可在155高溫下工作，相對公差低至0.05%，相對TCR低至5ppm/K。除了優(yōu)異的高溫性能，ACAS0606ATAU系列對惡劣的環(huán)境條件還具有極好的耐受能力，且具有優(yōu)秀的耐潮能力-在85和85%相對濕度下經(jīng)過1000小時(shí)后|R/R1|小于0.5%。器件的ESD保護(hù)達(dá)到1000V，工作電壓為75V，每個(gè)電阻芯的最大額定散熱功率達(dá)到0.125W。這些電阻通過AEC-Q200認(rèn)證，可用于汽車應(yīng)用。3.1.1新系列薄膜片式電阻陣列3.1.2新型大尺

12、寸電爆破點(diǎn)火片式電阻 為滿足爆破的苛刻要求，Vishay推出新型大尺寸電爆破點(diǎn)火片式電阻（MEPIC），通過焦耳效應(yīng)或閃光點(diǎn)火，使點(diǎn)火時(shí)間縮短到250s以下。MEPIC電阻也被認(rèn)為是電橋電阻，是能夠按照精確的電熱曲線將電能轉(zhuǎn)換為熱能的電阻芯，通過受控的能量反應(yīng)，引發(fā)一連串的爆破。適用于汽車安全系統(tǒng)中的電點(diǎn)火應(yīng)用，用來安裝和使用氣囊和其他安全設(shè)備；采礦當(dāng)中的數(shù)字爆炸裝置；在煙花中更好地實(shí)現(xiàn)煙花、音樂和特殊效果的同步。 3.1.3可邦定的薄膜片式電阻可邦定的薄膜片式電阻 Vishay推出業(yè)內(nèi)首款可邦定的薄膜片式電阻-CS44系列，電阻的占位僅有40mil*40mil。該系列具有50ppm/的低TC

13、R和0.5%的容差。CS44系列器件采用鉻硅薄膜電阻芯，與同檔的薄膜器件相比，具有更高的密度、更高的阻值和更高的性能。電阻在額定功率和+70下工作2000小時(shí)后仍具有誤差0.1%的優(yōu)異穩(wěn)定率，可用于高可靠性的工業(yè)、醫(yī)療、軍工和航天設(shè)備。在這些應(yīng)用中，CS44電阻可以替換數(shù)個(gè)20mil* 20mil的電阻，從而提高系統(tǒng)可靠性并減小系統(tǒng)體積和重量。CS44系列的阻值范圍為400k100M，典型噪聲小于-20dB，熱EMF小于0.01V/。器件符合RoHS，在+70、100V極限芯體電壓下的額定功率為0.380W，工作和儲(chǔ)存溫度為-55+155。3.2 SUP美隆電子公司新型片式電阻美隆電子公司新型

14、片式電阻3.2.1 01005超微型貼片電阻 微型片式電阻“SUP美隆電子01005超微型貼片電阻”更是極致超薄，是目前世界上體積最小的貼片元件。與0402和常見的0201尺寸的芯片電阻相比，01005芯片電阻的尺寸為0.4（長度）0.2（寬度）mm，面積僅分別為前兩者的16、44，體積則僅為前兩者的6、30。據(jù)了解，目前一臺(tái)iPhone約需要1百多顆01005晶片電阻，而iPad更需要2、3百顆，目前多數(shù)智慧手機(jī)已經(jīng)使01005晶片電阻，包括臺(tái)系、韓系、美系，但是以目前的技術(shù)量產(chǎn)困難。 除此之外，美隆電子公司還開發(fā)了普通厚膜貼片電阻，高阻值貼片電阻，高壓貼片電阻，防硫化貼片電阻，抗浪涌貼片電

15、阻，寬電極貼片電阻，厚膜貼片電阻，薄膜電流檢測貼片電阻，薄膜高精度貼片電阻，合金貼片電阻，普通電流檢測貼片電阻，金屬膜柱狀貼片電阻等，在消費(fèi)電子，工業(yè)，照明，汽車，家電，醫(yī)療，電源等方面均有很大的應(yīng)用。3.3 羅姆羅姆公司新型片式電阻公司新型片式電阻3.3.1世界最小級別貼片電阻器SMR003 2014年3月中旬，在上海舉辦的慕尼黑電子展上，著名日本知名半導(dǎo)體制造商ROHM羅姆展示了已經(jīng)量產(chǎn)的世界最小級別貼片電阻器SMR003，實(shí)現(xiàn)了世界上最小的貼片尺寸03015尺寸(0.3mm0.15mm)。SMR003通過采用具有卓越耐腐蝕性的金電極,實(shí)現(xiàn)焊錫性以及可靠性，芯片尺寸精度從20m大幅提高到5

16、m 。SMR003 03015尺寸比之前的0402尺寸芯片面積減少44%。3.3.2分流電阻器分流電阻器“PSR系列系列” 2013年，羅姆開發(fā)出適合于車載和工業(yè)設(shè)備等需要大功率的整機(jī)電流檢測用途的、實(shí)現(xiàn)大功率與超低阻值的分流電阻器“PSR系列”。PSR系列新產(chǎn)品通過具備高生產(chǎn)性的獨(dú)家精密焊接技術(shù)，通過接合電阻體金屬和較厚的銅電極，實(shí)現(xiàn)了具有高散熱性和熱容量的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)于5W的大功率電阻。同時(shí)，電阻體金屬采用高性能合金材料，使產(chǎn)品在低阻值范圍也具備優(yōu)異的電阻溫度系數(shù)(TCR)。從而，在車載和工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域等要求嚴(yán)苛溫度保證的整機(jī)電路中，可輕松采用該系列產(chǎn)品，有助于減輕設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)。4 片式

17、電阻的發(fā)展趨勢片式電阻的發(fā)展趨勢4.1厚膜片式電阻器發(fā)展趨勢超小型化。目前，0402和0603尺寸的片式電阻器已成為市場的主流，但隨著電子產(chǎn)品尤其是數(shù)碼產(chǎn)品的小型化、輕型化，0201、01005產(chǎn)品的需求日益增加，尤其是01005，該產(chǎn)品的體積只有0.4毫米(長)0.2毫米(寬)0.125毫米(高)，重量只有0.04克，雖然目前只有少數(shù)日企和我國臺(tái)灣企業(yè)能夠生產(chǎn)，但是隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，片式電阻的尺寸將越來越小型化。 綠色環(huán)保化。歐盟“電子電氣設(shè)備廢棄物法令”(WEEE)和“關(guān)于在電子電氣設(shè)備中禁止某些有害物質(zhì)”的規(guī)定(RoHS)已經(jīng)在2005年8月和2006年7月1日生效。雖然片式元

18、件的玻璃釉膜屬于豁免范圍，但是盡量減少玻璃釉漿料的使用對企業(yè)來講是既能減少非環(huán)保材料的使用，也是節(jié)省開支降低能耗的一個(gè)好辦法。相信在在將來，片式電阻的制造將不會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。 超高阻化。超高阻值片式電阻器，主要應(yīng)用產(chǎn)品在高性能電子通信模塊，高精度精密電子儀器及特殊軍工產(chǎn)品上。阻值最高要求達(dá)1T，工作電壓最高要求達(dá)10kV，這類產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)有阻值精度、工作電壓、溫度系數(shù)、電壓系數(shù)、穩(wěn)定性等。要保證這些指標(biāo)達(dá)到要求，現(xiàn)在的技術(shù)水平很難達(dá)到，相信在將來，技術(shù)能夠突破制造的極限，滿足用戶的需求。 除此以外，還有高精度化、低溫度系數(shù)化，經(jīng)濟(jì)化等等4.2薄膜片式電阻器前景最被看好薄膜片式電阻器前景最被看好 薄膜片式電阻器是近幾年來發(fā)展最