下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
1.THT常用的引脚材料
在现代电子工业中，将元器件以高速度成批地焊接在PCB上，要求元器件引出线具有瞬间可焊性并在相当长的储存期内保持其可焊性是非常重要的，特别是无铅化元器件尤其如此。
1）Sn包铜线
（1）引线特点。
镀锡铜线主要用作电阻引出线，具有良好的焊接性和耐腐蚀性，表面光亮镀Sn层厚度要求为：
● 低档产品为应控制在3～8μm；
● 高档产品为10～20μm。
（2）镀层工艺。
① 热浸Sn。
铜线热浸Sn主要工序：酸洗→水洗→浸助焊剂→浸Sn→冷却→清洗。
当采用真空热浸Sn时，可减少Sn的氧化损耗，能确保Sn层光亮。热浸Sn具有下述优点：
● 减少了锡须形成的可能性；
● 生产效率高，从而导致了成本的降低。
热浸锡的最小厚度为2.4μm。
② 电镀Sn。
电镀Sn铜线的优点是良好的低温可焊性、耐蚀性、镀层均匀、节约金属。推荐的最小镀层厚度为5μm。当在电子工业大生产中采用瞬刻间自动焊接（如波峰焊焊接）工艺时，通常需要8μm的Sn镀层。
2）Sn-Cu包黄铜线
（1）引线特点。
在黄铜（Cu-Zn合金）线上直接镀Sn时，由于Zn比较活泼，极易向Sn镀层中扩散，而使可焊性急剧变坏。为了阻止 Zn 的扩散，必须在黄铜上先电沉积一层纯 Cu（或纯 Ni）的阻挡层，其厚度应大于2.4μm，然后再电沉积Sn镀层。
（2）镀层工艺（略）。
3）Sn-Cu包钢丝
（1）引线特点。
Sn-Cu包钢丝，常用作电解电容器、涤纶电容器、中频变压器等引线和引出脚。它具有良好的可焊性、导电性、机械强度、铁磁性和成本较低等特点，适用于元器件自动化流水线生产。此类引出线，20世纪60年代开始大量推广应用。
（2）镀层工艺。
镀Sn铜包钢丝，是以低碳钢为芯线，外层依次镀Cu、Sn而构成。
4）Sn-Cu包铁线
（1）引线特点。
Sn-Cu包铁线主要用在小直径引线[Φ（1～1.27）mm]的电解电容器上。
（2）镀层工艺（略）。
5）Sn-Cu包（Fe-Ni）合金线
（1）引线特点。
Sn-Cu包（Fe-Ni）合金线的代表性合金是42合金，由于它机械强度大、热膨胀系数小，广泛应用于陶瓷封装芯片的引脚（电极）材料及玻璃釉电容器等元器件上。
（2）镀层工艺（略）。
2.THD常用的引脚材料
1）Ni-Au包Fe-Ni-Co合金
引线特点如下。
Fe-Ni-Co合金常称科瓦（可伐）合金，常用的成分主要如下：
● 54%Fe-29%Ni-17%Co；
● 54%Fe-28%Ni-18%Co；
● 52%Fe-28%Ni-19%CoX。
这三种品牌当初都是作为玻璃封装用的合金而开发的。由于其热膨胀曲线与IC芯片的Si是近似的，而且还可将其作为Au-Si系钎接的焊材进行直接焊接。因此，MOS系器件中普遍采用其作为引脚材料。
金属壳封装的半导体器件（如晶体二极管、晶体三极管）和密封继电器等，其引出线是采用玻璃封结的方法固定在底座上的。所以其引出线普遍采用封结合金——可伐合金，如SJ-29（52%Fe-28%Ni-19%CoX）。然而可伐合金软钎接性能极差，其可焊性的获得就完全取决于镀层的选择和质量。
可伐合金与纯Fe的最大差异是膨胀系数不同，可伐合金膨胀系数小。
2）镀层工艺
（1）Ni-Au镀层。
可伐合金引出线一般采用先镀Ni再镀Au。其镀层厚度：
● 军品——镀层总厚度约为9.8～10μm。
● 民品——镀层总厚度约为3～6μm。
对化学镀Ni-Au的最基本要求是可焊性和焊点的可靠性，且需经受2～3次焊接。
就该镀层的实质而言，化学镀Ni是主体，化学镀Au只是为了防止Ni层的钝化而存在。化学镀Ni层厚度为3～5μm，含P（6～10）%，无定形结构，非磁性。化学镀Au纯度为99.99%，薄金层又称浸金、置换金，其厚度为（0.025～0.1）μm。化学镀厚Au层又称还原Au，厚度为（0.3～1）μm，一般在0.5μm左右，镀层硬度HV 0.1 60，它应在薄Au层上施镀。
（2）光泽预镀Cu后镀Ag钝化镀层。
由于Fe、Ni的标准电极电位比Ag负得多，故可伐合金接触镀Ag溶液后极易发生置换反应。这样得到的Ag层非常疏松，与可伐合金基体结合力差，可焊性不好。故在镀Ag前必须予镀一层标准电极电位介于Fe和Ag之间的金属，以提高镀层与基体金属间的结合力。预镀Cu就是为此目的。
由于镀Ag层易与硫化物、卤化物等作用生成硫化银、卤化银，所以必须进行钝化处理。所谓钝化处理，就是特意使Ag层表面生成一层由Cr（OH） 3 、Cr（CrO 4 ） 3 钝化膜，该膜既有良好的可焊性，又可防止镀Ag层与硫化物、卤化物的作用。
据资料介绍光泽镀Ag并经钝化处理的镀层在储存两年后，表面虽有少许变色现象，但可焊性仍然很好。虽然镀Ag成本较高，但比Au便宜。镀Ag厚度以7～10μm为宜。此工艺应用于航天器用密封继电器中。
1.SMC类
1）电阻
（1）矩形固定电阻。
① 外形结构：矩形固定电阻的外形结构如图2.6所示。小型电阻组的常见结构如图2.7所示。
② 电极构成：端头电极要求可焊性、耐焊性好，与陶瓷基片、电阻膜附着力强。采用三层结构：
● 内层电极为 Ag-Pd 合金层，采用印刷、烧结而成，厚度多 20～30μm，与电阻膜接触电阻小，与陶瓷基片结合力强。Pd有抑制Ag离子迁移的作用，使电阻器稳定性好。
● 中间层电极采用电镀Ni，由于Ni的熔点高达1455℃，可防止内层电极中Ag离子在高温、高湿和电场作用下迁移。还可防止当焊接时Ag和Sn之间的扩散、渗透而生成合金，造成端头电极从电阻膜端头脱离，故该层又称为阻挡层。
● 外层电极又称为可焊层，采用电镀Sn或Sn-Pb合金，Sn-C合金，可延长端头电极的保存期和避免Pb对环境的污澡染。
图2.6 矩形固定电阻
图2.7 小型电阻体的常见结构
（2）圆柱形固定电阻。
① 外形结构：圆柱形固定电阻的外形结构如图2.8所示。
图2.8 圆柱形固定电阻
② 电极构成：镀Sn的Fe-Ni（42）合金或黄铜帽盖。
2）电容
（1）矩形瓷介电容。
① 外形结构：表面安装的矩形瓷介电容外形结构如图2.9所示。
图2.9 矩形瓷介电容
② 电极构成：作为电极材料的白金、Pd或Ag的浆料印刷在生坏陶瓷膜上，经叠层烧结，再涂覆外电极（Ag-Pd）。外电极常用三层结构：
● 内层Ag或Ag-Pd（80%Ag，20%Pd），厚度为20～30μm。
● 中间镀Ni或Cd，厚度为1～2μm，主要作用是阻止Ag离子迁移。
● 外层镀Sn或Sn-Pb，厚度为1～2μm，以改善焊接性，改善焊接处的耐湿性。
（2）钽电容。
① 矩形钽电容。
在各种电容器中钽电容具有最大的单位体积容量，容量超过 0.33μF 的表面安装电容通常需要使用钽电容。钽电容的电解质响应速度快，故在大规模IC 等需要高速运算处理的场合，使用钽电解电容器为好。
● 外形结构：表面安装矩形钽电解电容的外形结构如图2.10所示。
图2.10 矩形钽电解电容
● 电极构成：矩形钽电解电容以高纯度的钽金属粉末为原料，与黏合剂混合后，将钽引线埋入，加压成型，在1800～2000℃的真空炉中烧结，形成多孔性的烧结体作为阳极。应用硝酸锰发生的热解反应，使烧结体表面被覆固体电解质的二氧化锰作为阴极。在被覆二氧化锰的烧结体上涂覆接触电阻很小的石墨层和涂 Ag 的合金层，焊接阳极端子和阴极端子封装成型。
② 圆柱形钽电容。
● 外形结构：表面安装圆柱形钽电容的外形结构如图2.11所示。
● 电极构成：阳极采用非磁性金属，阴极采用磁性金属，传送时可根据磁性自动判别。
圆柱形钽电解电容器由阳极、固体半导体阴极组成，采用环氧树脂封装。将作为阳极引线的钽金属放入钽金属粉末中加压成型，然后在1650～2000℃的高温真空炉中烧结成阳极芯片，将芯片放入磷酸等赋能电解质中进行阳极氧化，形成介质膜。通过钽金属线与非磁性阳极端子连接后作成阳极，然后浸入硝酸锰等溶液中，在200～400℃的气浴炉中进行热分解，形成二氧化锰固体电解膜作阴极。被膜后，在二氧化锰层上沉积一层石墨，再涂Ag浆，用环氧树脂封装。
图2.11 圆柱形钽电容
（3）铝电解电容。
① 圆柱形铝电解电容。
● 外形结构和电极构成：表面安装圆柱形铝电解电容的外形结构和电极构成如图2.12所示。
图2.12 圆柱形铝电解电容
② 矩形铝电镀电容。
● 外形结构和电极构成：表面安装矩形铝电解电容的外形结构和电极构成如图 2.13所示。
图2.13 矩形铝电解电容
（4）表面安装云母电容。
外形结构和电极构成：表面安装云母电容的外形结构和电极构成如图2.14所示。
图2.14 表面安装云母电容
（5）薄膜电容。
① 矩形薄膜电容。
表面安装矩形薄膜电容的外形结构和电极构成如图2.15所示。
图2.15 矩形薄膜电容
下面介绍两种典型产品。
● 松下薄膜电容（一）：
外形结构——松下薄膜电容（一）的外形结构如图2.16所示。
图2.16 松下薄膜电容（一）
电极构成——内部电极通常采用蒸发铝膜制成。外部电极底层采用镀黄铜，外层则用无铅合金（Sn/Ag/Cu）制成可焊性保护涂层。为了阻断底层中的Zn向表层扩散影响表层的可焊性，在它们之间再涂覆了一层磷青铜系合金作为中间涂层。
磷青铜系合金本身在大气和海水中耐蚀性极好。
● 松下薄膜电容（二）：
外形结构——松下薄膜电容（二）的外形结构如图2.17所示。
电极构成——与松下薄膜电容（一）基本相同，唯一的区别就在于外电极中的中间镀层用导电树脂胶替代了磷青铜系合金。
② 圆柱形薄膜电容。
外形结构和电极构成：表面安装圆柱形薄膜电容的外形结构和电极构成如图2.18所示。
图2.17 松下薄膜电容（二）
图2.18 圆柱形薄膜电容
（6）双层叠装式电容器。
① 外形结构：双层叠装式电容的外观如图2.19所示。
② 电极构成：双层式电容器的内部结构如图2.20所示。内部电极采用活性炭制成，中间用隔离，上盖和下外壳作为外部电极。
图2.19 双层叠装式电容器
图2.20 双层式电容器
图2.21 MIP系列电感器外形图
3）贴片电感器
（1）外形结构。
MIP系列电感器外形如图2.21所示。绕线式电感器和层叠式电感器内部结构分别如图2.22和图2.23所示。
图2.22 绕线式电感器内部结构
图2.23 层叠式电感器内部结构
（2）电极构成。
对Cu线圈引线或电极来说可以直接涂覆Sn，而对铜线圈引脚或电极则须先镀Cu或Ni作为中间层后再镀Sn。
2.SMD
（1）外形结构。
PQFP封装的引脚框芯片外形结构，如图2.24所示。
图2.24 PQFP封装的引脚框芯片
（2）电极构成。
首先使用黏接或焊接工艺将芯片固定在引脚框上，然后将引线键合形成有源芯片接点再与封装引脚连接。机械切剪分离引脚与引脚框上的芯片安装平台后，芯片与引脚经注塑模压成常见的黑色塑封体。最后将引脚加工成形为“鸥翼型”或其他标准形式。
封装器件用的引脚框的基本结构是设计成带有定位排、孔的金属带或板，这样的结构使得芯片一旦装片完成，器件被切割分离后，引脚框的一部分就可作为最终塑封器件的引脚。
低价位器件的引脚框常用Cu或Cu-Be（铜-铍）合金制造。引脚框金属带表面镀覆Sn-Pb合金、纯Sn或Ag金属。Sn-Pb合金一般采用热熔涂覆或焊膏再流工艺。
价位高的或精密的芯片，引脚框采用定位孔金属板结构。引脚框材料有Cu、Cu合金，通常是Cu芯金属带表面镀Ni，闪Au、Pd或Au-Pd复合层，最近也有采用镀Ag的。
引脚表面镀覆镀层用于防腐蚀，提供比Ni更好的可焊性，且当Ni中含有各种磷化合物时，存在严重的反润湿现象。