研究目的
开发一种经济高效且高性能的组装技术,使用低银含量焊膏连接ZnO压敏电阻的Cu/Al双层电极与引线,并评估其润湿能力、机械性能、微观结构及电学特性,与高银含量替代方案进行对比。
研究成果
采用低银含量焊膏并配以适当助焊剂活性的组装技术具有成本效益,在铺展能力、机械强度和电气性能方面与高银含量焊膏表现相当。关键发现包括:助焊剂活性比银含量更重要——高活性会导致银电极腐蚀,而低活性则造成铜/铝电极氧化层清除不彻底。配备铜/铝电极的氧化锌压敏电阻具有更优的浪涌性能,且所有测试样品均符合行业标准。未来研究可拓展材料体系范围并评估长期耐久性。
研究不足
该研究仅限于特定焊膏和电极类型;结果可能不适用于其他材料。Cu/Al电极的电弧喷涂工艺会引入表面粗糙度和氧化层,可能影响可焊性。助焊剂活性是关键因素,但最佳水平可能因不同配方而异。长期可靠性及环境因素未作评估。
1:实验设计与方法选择:
本研究评估了不同焊膏在Ag和Cu/Al双层电极上形成的焊点润湿能力、机械性能、微观结构及电学特性。方法包括回流焊接、润湿面积测量、剥离力测试、SEM与光学显微镜的微观结构分析以及浪涌性能评估。
2:样品选择与数据来源:
采用市售方形与圆盘形ZnO压敏电阻(配备Ag或Cu/Al双层电极)。焊膏包含SAC305-1、SAC305-2及自制SAC0307-SM。镀锡铜引线框架作为引线。通过多样品数据采集取平均值。
3:SAC305-2及自制SAC0307-SM。镀锡铜引线框架作为引线。通过多样品数据采集取平均值。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括回流焊炉、图像分析软件(Image-Pro Plus)、配备能谱仪的扫描电子显微镜(ProX–Phenom)、光学显微镜(DM2500P,徕卡)及浪涌性能测试系统。材料包含ZnO压敏电阻、焊膏、引线及封装用环氧树脂。
4:实验流程与操作步骤:
将焊膏印刷于电极,在265°C下回流5分钟。通过图像分析测量润湿面积,机械法进行剥离力测试,SEM与光学显微镜分析微观结构,环氧封装后施加50KA脉冲电流评估浪涌性能。
5:数据分析方法:
润湿面积与剥离力取多样品平均值,微观结构进行定性评估,浪涌性能通过压敏电压变化率量化并与行业标准对比。
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Measuring spreading areas of solder pastes
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solder paste
SAC305-1
Commercial
Soldering electrodes and lead wires, with low activity flux
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solder paste
SAC305-2
Commercial
Soldering electrodes and lead wires, with high activity flux
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solder paste
SAC0307-SM
Self-made
Soldering electrodes and lead wires, low Ag-containing with high activity flux
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ZnO varistor
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Base material for electrodes and soldering tests
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Tin coated copper lead frame
Commercial
Interconnecting with electrodes via soldering
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