随着为高工作温度优化的焊接材料在市场上出现,现已有了可以用在高达140~150℃焊点温度下的高温焊锡合金,而且不会损失可靠性。,让工程师能够更自由地在更高环境条件中使用无铅电子产品。这些条件包括汽车内的引擎仓(UTH)、传动或刹车系统,以及钻井、采矿设备或工业驱动装置等其他应用。
然而,还有一些因素会在热循环过程中影响焊点的可靠性。这些因素不仅包括焊锡合金的特性,也包括器件端接的设计和电镀质量。事实上,在无铅焊接中,这些与器件有关的因素比在SnPb组装中更加重要。
锡须生长和焊点的破裂是无铅组装中引发故障的主要原因。业界开发出了一种被称为“安全端接”的工艺,这种工艺能够严格控制镀的厚度和涂层,还使用了镍衬层来减轻这些效应。在安全端接中使用低扩散的镍合金提高了这种阻断层的整体性。此外,密切控制镀锡工艺,包括电流密度以及电解液的成分和纯度,就能够实现zui优的镀锡厚度,从而减少锡须的生长。
这种方法对端接进行优化能够有效地改进无铅焊点的可靠性,前提条件是能够对电镀特性进行足够的控制。这只是能让设计者采用新的高温焊接合金制造出用于更苛刻环境的系统的因素之一。但是也必须考虑器件本身的热性能,尤其是涉及到薄膜电阻等大批量市场的器件时。与绕线电阻或功率密度更低的大尺寸厚膜电阻等相对较贵的专用器件相比,使用这类器件能够节省空间和成本。
必须克服的一个关键难题与此类器件必须承受的zui高中心温度有关。对于通用的电阻,制造商一般把125℃作为zui高温度,或者是155℃。假设采用0102或 0805这样常用的工业标准外形尺寸的小尺寸,在有负载的情况下,电阻内散发的功率足以使已经工作在接近150 ℃的zui高焊点温度下的器件变得过热。
因此需要对薄膜电阻进行进一步的改进,才能使其能够承受更高的膜温。研究的核心问题是提高薄膜材料的特性,以及制造薄膜贴片电阻时所采用的电绝缘系统。
通用薄膜电阻的主要成分是使用镍铬技术的镍铬合金器件,新研究已经找出改进这种基础化合物的方法,使器件在相同的温度和湿度范围内具有更高的可靠性。这种方法是向镍铬基体中添加了第三种成分,优化了基体并使电阻参数均匀分布。
这种新一代的薄膜使制造商能够生产出可以承受175℃表面温度的薄膜电阻,并且在达到或高于增强型无铅焊锡合金的zui高允许工作温度155 ℃时也很稳定。这种新混合物还进行了工程处理,具有更高的活化能量,可提高稳定性(系数为10)和可靠性。
通过采用优化的端接和新的薄膜技术及封装材料,使新一代的薄膜电阻实现了在以往同等外形尺寸的大批量市场电阻上不曾见过的稳定性、可靠性和高负载,以及相应的采用0805和0603封装的商用电阻的性能,与厚膜技术相比,HT增强型电阻具有明显高出一筹的带负载能力,在基础功率密度上要优于薄膜技术。
通用薄膜电阻的主要成分是使用镍铬技术的镍铬合金器件,新研究已经找出改进这种基础化合物的方法,使器件在相同的温度和湿度范围内具有更高的可靠性。这种方法是向镍铬基体中添加了第三种成分,优化了基体并使电阻参数均匀分布。
这种新一代的薄膜使制造商能够生产出可以承受175℃表面温度的薄膜电阻,并且在达到或高于增强型无铅焊锡合金的zui高允许工作温度155 ℃时也很稳定。这种新混合物还进行了工程处理,具有更高的活化能量,可提高稳定性(系数为10)和可靠性。
通过采用优化的端接和新的薄膜技术及封装材料,使新一代的薄膜电阻实现了在以往同等外形尺寸的大批量市场电阻上不曾见过的稳定性、可靠性和高负载,以及相应的采用0805和0603封装的商用电阻的性能,与厚膜技术相比,HT增强型电阻具有明显高出一筹的带负载能力,在基础功率密度上要优于薄膜技术。