在貼片電阻(如厚膜電阻、薄膜電阻、合金電阻)或其他片式電阻器的實(shí)際觀察中,常常會(huì)發(fā)現(xiàn)電極兩端并不是完全覆蓋整個(gè)元件的寬度,而是留有一部分基板(通常是陶瓷基板)裸露在外。這種“電極兩端露出空白基板”的設(shè)計(jì)并不是工藝瑕疵,而是有意為之的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下面我從材料、工藝、電性能和可靠性等幾個(gè)角度做一個(gè)深度探究:
1. 工藝制造角度
印刷/濺射對(duì)準(zhǔn)誤差
電極通常通過(guò)厚膜漿料絲網(wǎng)印刷或薄膜濺射工藝形成,如果電極覆蓋至基板邊緣,稍有對(duì)準(zhǔn)偏差就可能導(dǎo)致電極斷裂或翹邊。留出一部分空白,可以容忍工藝誤差,提升良率。
燒結(jié)/電鍍延伸限制
電極需要燒結(jié)或電鍍鎳/錫層以便焊接,如果覆蓋到基板最邊緣,燒結(jié)收縮或電鍍擴(kuò)散時(shí)可能導(dǎo)致應(yīng)力集中和剝離。留白區(qū)可以作為“緩沖區(qū)”。
2. 電性能與可靠性角度
防止爬電與擊穿
電阻在高壓工作時(shí),若電極延伸至邊緣,可能產(chǎn)生沿基板表面的爬電放電。留白相當(dāng)于增加了電極之間的有效絕緣距離,提高耐壓性能。
降低焊接應(yīng)力
SMT焊接時(shí),焊錫潤(rùn)濕會(huì)延伸到電極部分。如果電極延伸至邊緣,焊錫可能爬上元件的側(cè)壁,造成焊料應(yīng)力集中,甚至“立碑”現(xiàn)象。保留空白基板能緩解焊料爬升,提升焊點(diǎn)可靠性。
3. 封裝與標(biāo)準(zhǔn)化角度
尺寸標(biāo)準(zhǔn)化要求
片式電阻如 0402、0603、0805 等封裝尺寸是指整體陶瓷基板的尺寸,而不是電極覆蓋的尺寸。留白有助于在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下,電極長(zhǎng)度保持一致,便于自動(dòng)貼裝與焊接。
識(shí)別與標(biāo)識(shí)需要
某些電阻在上表面會(huì)印字或激光刻碼,如果電極包邊到基板邊緣,可能導(dǎo)致識(shí)別位置不均。留出空白區(qū)讓外觀更規(guī)則,利于機(jī)器視覺(jué)識(shí)別。
4. 熱管理與機(jī)械應(yīng)力角度
熱膨脹緩沖
陶瓷基板和金屬電極的熱膨脹系數(shù)不同,邊緣若被金屬電極覆蓋,熱循環(huán)下容易產(chǎn)生微裂紋。留白區(qū)可以緩沖熱應(yīng)力,延長(zhǎng)壽命。
避免機(jī)械剝離
在切割(dicing)過(guò)程中,邊緣區(qū)域承受最大應(yīng)力。如果電極包到最邊緣,很容易在切割時(shí)被剝離。留白讓電極避開(kāi)切割應(yīng)力區(qū)。
? 結(jié)論
電阻電極兩端露出空白基板是一種兼顧工藝可制造性、絕緣可靠性、焊接穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
這種結(jié)構(gòu)看似“浪費(fèi)”,實(shí)際上是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、量產(chǎn)穩(wěn)定性和產(chǎn)品可靠性的必然選擇。