玻璃粉对片式电阻面电极耐焊性的影响

玻璃粉对片式电阻面电极耐焊性的影响

赵科良;梅元;徐小艳;党莉萍;陆冬梅

【摘要】The effects of two kinds of frits, Ca-Si-Al-B and Bi-Si-Al-B on resistivity of chip resistor surface electrode (C1) were studied before and after dealing with soldering. The results show that C1 products have good electrical property and excellent solder-resistance property when mass fraction of Ca-Si-Al-B glass powder is 4%-6%. The analyses of the SEM and EDS declare that the silver layer of the C1 is well-stacked and continuous, which contains Ca-Si-Al-B glass powder after solder-resistance. This is mainly due to the silver being cordoned off by the calcium feldspar needle structure during the Ca-Si-Al-B glass powder sintering and the larger surface tension of the solder.%研究了Ca-Si-Al-B和Bi-Si-Al-B两种不同玻璃粉对片式电阻面电极(C1)耐焊处理前后电阻率的影响.结果表明,当Ca-Si-Al-B玻璃质量分数为4%~6%时,C1产品具有良好的电性能以及优异的耐焊特性.SEM和EDS分析表明含有Ca-Si-Al-B玻璃的C1经耐焊处理后导体层保留有较厚且连续的银层,这主要是由于Ca-Si-Al-B玻璃粉在烧结时形成的钙长石针状结构对银的"封锁"和与钎料较大的表面张力造成.

【期刊名称】《电子元件与材料》

【年(卷),期】2017(036)010

【总页数】5页(P37-40,45)

【关键词】银浆;片式电阻;面电极;耐焊性;玻璃粉;无铅钎料

【作者】赵科良;梅元;徐小艳;党莉萍;陆冬梅

【作者单位】西安宏星电子浆料科技有限责任公司,陕西西安 710065;西安宏星电子浆料科技有限责任公司,陕西西安 710065;西安宏星电子浆料科技有限责任公司,陕西西安 710065;西安宏星电子浆料科技有限责任公司,陕西西安 710065;西安宏星电子浆料科技有限责任公司,陕西西安 710065

【正文语种】中文

【中图分类】TQ174

近年来，片式元件是电子元件发展的主流和方向，其中片式电阻器技术已进入到一个迅速升级换代的时期，全球片式电阻器的年需求量已经超过了1万亿只[1-2]。就片式电阻器的发展方向来讲，主要有超小型化、绿色环保化、高精度化、低温度系数化以及贱金属化[3]。

片式电阻器通过丝网印刷面电极、电阻、背电极浆料以及保护浆料，经高温烧结制作而成。其在使用过程中需要进行焊接，焊接时无铅钎料对片式电阻面电极（简称C1）存在侵蚀，降低面电极银层的性能，更为严重者导致片式电阻产品断路[4-10]。传统面电极浆料中均含有钯，因钯元素对面电极抵抗钎料侵蚀有良好的保护作用。但随着行业发展低成本要求，各大厂商提出了产品无钯化的需求。为此，各浆料厂商纷纷展开对无钯耐焊型面电极浆料研究。

国内对无钯耐焊型面电极浆料研究较少，为适应片式电阻器低成本高可靠性的发展要求，本文研究了片式电阻器面电极浆料粘结剂性能，制备了无钯耐焊型片式电阻器用面电极浆料，该浆料具有优异的抗钎料侵蚀特性，可较好满足片式电阻器行业的低成本高性能要求。

1.1 原材料及设备

银粉（平均粒径0.5 μm）纯度为99.8%、Ca-Si-Al-B系玻璃粉末(平均粒径3 μm，简称F-Ca)、Bi-Si-Al-B系玻璃粉末(平均粒径3 μm，简称F-Bi)均为自制，乙基

纤维素、松油醇均为分析纯，纯度96%的Al2O3陶瓷基板、无铅钎料

（“96.5Sn3.0Ag0.5Cu”）、助焊剂（主成分松香，中性体系）。

捷克TESCAN VEGA 3LMH扫描电子显微镜；牛津INCA x-cat 51-ADD0007能谱仪；马尔文HYDRO2000MU激光粒度分析仪；贝士德仪器科技3H-2000BET-A比表面积分析仪；SURFCON 480B表面粗糙测试仪；Agilent 34410A电阻率

测试仪。

1.2 样品制备与测试方法

按一定质量比例称取银粉、玻璃粉以及乙基纤维素和松油醇的混合物，搅拌均匀，经三辊轧机轧制成浆料，细度控制在10 μm以下。

浆料通过丝网印刷在Al2O3陶瓷基板上形成100方（1方为长和宽为1 cm的正

方形）的电极，经烘干，850 ℃烧结10 min形成待测电极。

采用电阻率测试仪测试电极阻值，计算方阻（方阻=阻值/方数）。

耐焊处理：将电极浸蘸一定的助焊剂，浸于260 ℃的无铅钎料槽中，停留10 s取出，清洗后测其阻值并计算方阻。

1.3 钎料侵蚀原理

片式电阻产品在电镀镍、电镀锡时，由于包封层导电性差，在电镀层和包封层之间存在间隙，使产品在后期电路焊接过程中，钎料沿缝隙玻璃进入C1层如图1所示，对C1层形成侵蚀，甚至断路。

由图1可以看出，随着侵蚀程度的增加，C1层持续被破坏，直至断路。

2.1 玻璃质量分数对C1电性能的影响

目前由于片式电阻行业降成本要求，在满足电性能即较低的方阻（5~10 mΩ/□，

7 μm）的同时，无钯化及贵金属含量降低已成为研究的主流。为此，研究了两种