(更新版)题目11_片式电阻主要失效模式与失效机理

1、片式电阻的主要失效模式 及失效机理片式电阻片式电阻片式电阻，全称：厚膜片片式电阻，全称：厚膜片式固定电阻器，也称为贴片式固定电阻器，也称为贴片电阻、晶片电阻、片状电阻，电阻、晶片电阻、片状电阻，简称：片阻。简称：片阻。分类：常规系列、超低阻系列、超高阻系列、高精度系列、功率型系列以及厚膜片式网络电阻器系列（片式排阻）等。片式电阻片式电阻常见失效模式与失效机理开路：开路：电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。阻值漂移超规范：阻值漂移超规范：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂

2、层不良。层不良。引线断裂：引线断裂：电阻体焊接工艺缺陷，焊点污染，引线机械应力损伤。电阻体焊接工艺缺陷，焊点污染，引线机械应力损伤。短路：短路：银离子迁移，电晕放电。银离子迁移，电晕放电。 图1 电阻膜被腐蚀开路 图2 阻值漂移超规范失效模式失效模式 图3 面电极有断裂空洞 失效机理分析失效机理分析导电材料的结构变化导电材料的结构变化 薄膜片式电阻的导电膜层一般用气相淀积方法获得，在一薄膜片式电阻的导电膜层一般用气相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构。按热力学观点，无定型结构均有结定程度上存在无定型结构。按热力学观点，无定型结构均有结晶化趋势。在工作条件或环境条件下，导电膜中的无定型结构

3、晶化趋势。在工作条件或环境条件下，导电膜中的无定型结构均以一定的速度趋向结晶化，也即导电材料内部趋于致密化，均以一定的速度趋向结晶化，也即导电材料内部趋于致密化，常会引起电阻值的下降。常会引起电阻值的下降。 图图4 薄膜片式电阻薄膜片式电阻 结晶化速度随温度升高而加快。电阻膜在制备过程中会承受结晶化速度随温度升高而加快。电阻膜在制备过程中会承受机械应力，使其内部结构发生畸变，膜层越薄，应力影响越显著。机械应力，使其内部结构发生畸变，膜层越薄，应力影响越显著。一般可采用热处理方法消除内部应力，残余内应力则可能在长时间一般可采用热处理方法消除内部应力，残余内应力则可能在长时间使用中逐步消除，电阻阻

4、值则可能因此发生变化。使用中逐步消除，电阻阻值则可能因此发生变化。 结晶化过程和内应力消除过程均随时间推移而减缓，但不可能结晶化过程和内应力消除过程均随时间推移而减缓，但不可能在使用期间终止。可以认为电阻在工作期间这两个过程近似恒定的在使用期间终止。可以认为电阻在工作期间这两个过程近似恒定的速度进行。与它们有关的阻值变化约占原阻值的千分之几。速度进行。与它们有关的阻值变化约占原阻值的千分之几。失效机理分析失效机理分析气体吸附与解吸气体吸附与解吸 膜式电阻的电阻膜在晶粒边界上，或导电颗粒和粘结剂部分，膜式电阻的电阻膜在晶粒边界上，或导电颗粒和粘结剂部分，总可能吸附非常少量的气体，它们构成了晶粒之

5、间的中间层，阻总可能吸附非常少量的气体，它们构成了晶粒之间的中间层，阻碍了导电颗粒之间的接触，从而明显影响阻值。碍了导电颗粒之间的接触，从而明显影响阻值。 合成膜片式电阻在常压下制成，在真空或低压工作时，将解合成膜片式电阻在常压下制成，在真空或低压工作时，将解吸部分附气体，改善了导电颗粒之间的接触，使阻值下降。同样，吸部分附气体，改善了导电颗粒之间的接触，使阻值下降。同样，在真空中制成的热分解碳膜电阻直接在正常环境条件下工作时，在真空中制成的热分解碳膜电阻直接在正常环境条件下工作时，因气压升高而吸附部分气体，使电阻值增大。如果将未刻的半成因气压升高而吸附部分气体，使电阻值增大。如果将未刻的半成

6、品预置在常压下适当时间，则会提高电阻成品阻值稳定性。品预置在常压下适当时间，则会提高电阻成品阻值稳定性。 温度和气压是影响气体吸附与解吸的主要环境因素。对于物温度和气压是影响气体吸附与解吸的主要环境因素。对于物理吸附，降温可增加平衡吸附量，升温则反之。由于气体吸附与理吸附，降温可增加平衡吸附量，升温则反之。由于气体吸附与解吸发生在电阻体的表面，所以对膜式电阻的影响较为显著，阻解吸发生在电阻体的表面，所以对膜式电阻的影响较为显著，阻值变化可达值变化可达1% - 2% 1% - 2% 。失效机理分析失效机理分析氧化是长期起作用的因素氧化是长期起作用的因素 氧化过程是由电阻体表面开始，逐步向内部深入

7、。除氧化过程是由电阻体表面开始，逐步向内部深入。除了贵金属与合金薄膜电阻外，其他材料的电阻体均会受到了贵金属与合金薄膜电阻外，其他材料的电阻体均会受到空气中氧的影响。氧化的结果是阻值增大。电阻膜层越薄，空气中氧的影响。氧化的结果是阻值增大。电阻膜层越薄，氧化影响就越明显。氧化影响就越明显。 防止氧化的根本措施是密封（金属、陶瓷、玻璃等无防止氧化的根本措施是密封（金属、陶瓷、玻璃等无机材料）。机材料）。采用有机材料（塑料、树脂等）涂覆或灌封，采用有机材料（塑料、树脂等）涂覆或灌封，不能完全防止保护层透湿和透气，虽能起到延缓氧化或吸不能完全防止保护层透湿和透气，虽能起到延缓氧化或吸附气体的作用，但

8、也会带来与有机保护层有关的新的老化附气体的作用，但也会带来与有机保护层有关的新的老化因素。因素。失效机理分析失效机理分析有机保护层的影响有机保护层的影响 有机保护形成过程中，放出缩聚作用的挥发物或溶剂蒸汽。热有机保护形成过程中，放出缩聚作用的挥发物或溶剂蒸汽。热处理过程使部分挥发物扩散到电阻体中，引起阻值上升。此过程处理过程使部分挥发物扩散到电阻体中，引起阻值上升。此过程可持续可持续1 21 2年，但显著影响阻值的时间约为年，但显著影响阻值的时间约为2 82 8个月，为了个月，为了保证成品的阻值稳定性，把产品在库房中搁置一段时间再出厂时保证成品的阻值稳定性，把产品在库房中搁置一段时间再出厂时比

9、较适宜的。比较适宜的。机械损伤机械损伤 电阻的可靠很大程度上取决于其机械性能。电阻体、引线帽等电阻的可靠很大程度上取决于其机械性能。电阻体、引线帽等均应具有足够的机械强度，基体缺陷、引线帽损坏或引线断裂均均应具有足够的机械强度，基体缺陷、引线帽损坏或引线断裂均可导致电阻失效。可导致电阻失效。失效机理分析失效机理分析（1 1）尽量小的形、位偏差）尽量小的形、位偏差 尺寸细小后，尽管偏差量很小，但由它引起的相对误差会较大，会使电阻值增减量惊人。所以，在设计、制造中要重视外形和位置的精准性。（2 2）高机械强度）高机械强度 片式电阻必须能安装过程中对其造成的机械应力，电路板的挠曲还会使其承受附加应力

10、，所以要求有足够的机械强度。（3 3）耐受焊接热）耐受焊接热 元器件要通过焊接实现电路连接和机械支撑，焊接采用的再流焊和波峰焊的焊接温度分别被控制在240和260以上，作用时间约10s，电阻元件待焊接端接受焊接时被加热至焊接温度。在这一过程中，片式电阻的可焊性应不变坏，构成材料不发生不可逆性能变化等。片式电阻使用要求片式电阻使用要求 （4 4）良好的抗热震（热冲击）性）良好的抗热震（热冲击）性-热膨胀系数（热膨胀系数（CTECTE）间的）间的匹配匹配 抗震是指急速的升温或降温，即升、降温过程短、变化快的温度突变过程，会形成电阻内部、电阻和其他部件间产生很大的冲击应力。片式电阻多为无引线结构，焊端导热途径短，引起的热应力、热应力突变和破坏都会加剧。 （5 5）低发热、高导热、快散热）低发热、高导热、快散热 表面安装电路板的组装密度很高，众多元器件产生的热量又会由于元器件的阻挡，难于通过对流向外界散发。所以，片式电阻产生的热量应尽量少，而且又能快速传递并向环境散发；焊接过程中焊接部位的高热也要求快速、均匀传递。 （6 6）良好的电引出可靠性）良好的电引出可靠性-可焊性良好的三层端引结构可焊性良好的三层端引结构 电引出的可靠性包含克服银迁移、避免内电极被焊料“熔 蚀”、耐受焊接热和热冲击及良好的可焊性。 （7 7）良好的耐溶蚀