电阻器的工艺问题探索

1应力对重用电阻器可靠性的影响 目前在电子产品中表贴式电阻器为使用的主流，因此本文主要以表贴式电阻器为分析对象。表贴式电阻器制造工艺有厚膜和薄膜技术，厚膜电阻器传统的工艺及结构是首先进行氧化铝基板切割，接着将正反面印刷电极浆料，进行电极烧结后依次进行电阻体印刷、烧结、印制玻璃保护膜1、电阻值调整、印制玻璃保护膜2、第一次切割、形成侧电极（主要为镍或铬）、第二次切割和侧电极电镀（锡或锡铅）加厚等其他工序，厚膜片式电阻器结构示意图如图1所示。
表贴式电阻器具有体积小、质量轻、组装密度高、容易标准化、性能优良和易于自动化装配等优点，但是表贴式电阻器的制造工艺决定了它结构脆、容易出现破裂或裂纹和对应力敏感的特点。而表贴式电阻器在其制造、运输、贴片、焊接、测试、使用以及拆装、再次焊接与重使用等过程中都不可避免地存在机械应力与热应力的作用，因此应力的作用对重用电阻器的可靠性会产生影响，这类影响主要表现在电阻器磁体出现裂纹甚至开裂，而开裂与裂纹带来电阻器的失效模式为电阻阻值增大，严重时甚至出现开路失效。
因此对于拆卸后的电阻器是否可以重用，第一步要做的就是外观检验，可以通过放大镜观察电阻器外观是否有明显的应力损伤与裂纹，确认没有明显的外观损伤后再对其进行阻值测试。如果电阻阻值超出误差范围，则此电阻器可能已经出现了裂纹，这些微小裂纹在后续的生产或使用过程中应力的作用下会进一步扩展，最终导致瓷体开裂，引发失效。
如果电阻阻值严重超出了标称值，则此电阻器可能已经出现了严重的开裂，这类出现裂纹的电阻器已经不具备重用的价值。图2所示就是表贴式电阻器瓷体开裂的典型形貌，图2中显示陶瓷基板靠近电极一端已经开裂，造成电阻端电极与电阻本体产生裂纹而开路，图3所示为电阻端电极与本体产生裂纹后电阻器的整体外观。
2环境腐蚀对重用电阻器可靠性的影响 目前表贴式电阻器中端电极和面电极所用的浆料一般为银或银钯合金。由于银具备良好的导电性能、可焊性能以及相对其他贵金属（如Au、Pt和Pd等）较低的成本等优势，因此在各类电极浆料中导电相主要以银或不同比例的银-钯浆料的应用为主，其他成分则为玻璃粉、有机粘合剂和松油醇等成分[3]。
由于重用电阻器的使用环境多样，且过程不可追溯，因此即使光学外观检查正常的器件，其内部是否存在腐蚀也无法断定，特别是当硫化腐蚀已经发生，但是还没有造成完全开路时，从电性能测试只是阻值增大，还没有达到完全开路的状态，此时就更难以分析判断。因此硫化腐蚀造成的电极腐蚀是另一个影响重用电阻器可靠性的因素，在分析时可以从电阻阻值变化来判断是否有腐蚀的发生以及发生的程度。
3IMC生长对重用电阻器可靠性的影响 焊点是实现电阻器与PCB焊盘连接的主要部分，焊接过程中焊料与焊盘和器件焊端发生化学反应和物理扩散形成金属间化合物（IMC），IMC是影响焊点可靠性的重要因素。金属间化合物具有硬脆的特性，IMC生长厚度较小时可以在焊料和焊端间形成较好的冶金连接，但是金属间化合物的过度生长将严重影响焊点的性能[4-6]。
对于重用的表贴电阻器来说，其焊端IMC最早在首次焊接过程中形成，其后还要经过老化过程、长期使用过程、高温拆装过程以及再次组装过程等多个热过程，这些热过程都会造成IMC的进一步生长和变化。IMC微结构的演化会严重影响焊点的力学性能，IMC越厚、界面越粗糙，对焊点强度的弱化作用就越显著，甚至在无外载荷作用的情况下，IMC的生长可能引起自身的开裂[7,8]，因此对于重用电阻器来说，焊端IMC的生长状况是影响其长期可靠性的又一个重要方面。
金属间化合物对电阻器重用可靠性的影响主要是由于IMC在多次受热过程中的生长造成的IMC过厚，引起焊点界面变脆和强度下降，从而使焊点的寿命无法满足重用后的产品寿命要求。因此分析重用电阻器焊端IMC对可靠性的影响，主要就是分析其IMC生长状况及其对寿命的影响。
由于IMC的生长过程是非常复杂的过程，不仅跟焊接过程的工艺参数（如温度、时间和升降温速率）、焊接材料的成分和焊接次数等有直接关系，还跟产品使用过程的温度条件也有关系，而电阻器组装过程的工艺参数信息和使用过程的温度条件等详细信息往往难以获得，因此对于重用电阻器的IMC生长评估很难建立准确的计算模型，但是可以根据常见的表贴式电阻器组装工艺状况建立粗略的分析模型，按照极端条件进行评估；如果按照极端条件评估，电阻器焊端IMC生长状况仍然可以满足后续电子产品的可靠性要求，则未达到极端情况下的电阻器也必然可以满足工艺可靠性的要求，这对于工程实现来说是具有现实意义的。比如对于计划重用的电阻器，如果其首次组装过程是双面回流工艺（这也是大多数电路板的组装工艺），则这块电路板上的部分电阻器已经经历过两次回流过程，这样的电阻器再从电路板上拆卸下来时又经历一次重熔过程（类似一次回流），当这样的电阻器又被用在新的电路板上时，可能又要经历两次回流过程，因此对于重用电阻器来说，极端的情况是要经历5次回流过程，其焊端IMC在这5次回流过程中的生长状况对后续焊点的可靠性会产生较大的影响。
当然金属间化合物在老化过程、工作过程也会有生长和变化，只是这些过程生长速度相对较为缓慢，对IMC整体生长的影响较小。 4结束语

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