作者: 深圳市昂洋科技有限公司发表时间:2025-04-16 14:12:15浏览量:56【小中大】
厚声贴片电阻作为电子电路中应用最广泛的元件之一,其失效可能导致电路性能下降甚至系统崩溃。据统计,电阻器失效占电子元件故障的30%以上。因此,深入研究其失效模式及预防策略,对提高电子产品的可靠性具有重要意义。
厚声贴片电阻的失效模式分析
1. 开路失效
开路失效是电阻器最严重的失效模式之一,表现为电阻器失去应有的阻值,在测试时呈现开路状态。其失效机理主要包括电极脱落、电极熔蚀和电阻膜层断裂。电极脱落的原因包括电极层与基片附着强度不够、电极层耐焊性差以及焊接时受到过大的机械应力或热应力导致的电极锡流失现象。电极熔蚀则可能由中间电极层厚度不够或保护玻璃釉层厚度不够,导致内电极层外露,在焊接过程中锡铅焊料与银钯浆料共融,或长时间使用过程中发生银离子迁移或硫化反应,进而出现空洞、缝隙,严重时导致开路。电阻膜层断裂则通常是由于电阻膜层受到超过其承受极限的电应力(功率)而过热,膜层中间部位热量集中,严重时发生崩裂而开路。
2. 机械损伤失效
机械损伤失效是贴片电阻常见的失效模式,表现为基体断裂、端电极受损和电阻膜层受损等。这种失效大多是由于电阻器在焊接、安装或转运过程中受到不当的机械应力作用而受损,而后又受到电、热和机械(冲击、振动和三防等)环境应力的作用所导致的。
3. 阻值漂移失效
阻值漂移失效是指电阻器在调试、使用过程中发生阻值超差、阻值跳变或电阻温度特性超差等现象。电阻受环境温度和其他试验条件(如焊接、潮湿和加电工作等)的影响,可能会发生标准允许的细微变化。此外,受到意外应力(如机械损伤、过电熔蚀等)的作用而损伤到电阻膜层,也会发生不可逆的阻值异常漂移。
4. 硫化失效
厚膜贴片电阻的内部电极采用了银,如果有硫黄成分气体从保护膜和电镀层之间的缝隙侵入,就会发生硫化反应,慢慢生成硫化银。由于硫化银不导电,因此随着电阻被硫化,电阻值慢慢增大,直至最终成为开路。
5. 氧化失效
氧化是长期起作用的因素,与吸附不同的是,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空气中氧气的影响。氧化的结果是电阻值增大,电阻膜层愈薄,氧化影响就更明显。
6. 气体吸附与解吸失效
电阻的电阻膜在晶粒边界上,或导电颗粒和黏结剂部分,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。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。由于气体吸附与解吸发生在电阻体的表面,所以对膜式电阻器的影响较为显著,阻值变化可达1%—2%。
厚声贴片电阻失效的预防策略
1. 针对开路失效的预防
优化焊接工艺:选择适合回流焊的电阻,确保其能承受的温度范围和机械强度满足焊接要求。控制焊接温度和时间,避免温度过高或时间过长导致电阻失效。同时,在焊接过程中应避免对电阻造成机械损伤。
提高电极质量:改进电极层与基片的附着工艺,提高电极层的耐焊性。增加中间电极层和保护玻璃釉层的厚度,防止内电极层外露。
2. 针对机械损伤失效的预防
规范操作流程:在电阻器的焊接、安装和转运过程中,严格按照操作规程进行,避免对电阻器施加不当的机械应力。
优化电路板设计:合理布局电路板上的元件,减少电阻器受到的机械冲击和振动。
3. 针对阻值漂移失效的预防
选择高质量电阻:选用具有良好温度特性和稳定性的电阻器,确保其在不同环境条件下阻值变化在允许范围内。
避免过载使用:在电路设计中,充分考虑电阻器的功率耗散和散热问题,避免电阻器长时间在极限条件下工作。
4. 针对硫化失效的预防
增加保护层:采用增加保护层的措施,如增加与二次保护层相同的材质的C4保护层,避免电极与保护层之间产生缝隙,从而防止含硫气体进入发生硫化反应。
选用抗硫化电极材料:如采用金作为抗硫化的电极材料,提高电阻的抗硫化能力。
改善焊接工艺:优化电阻的焊接工艺,减少机械应力对电阻造成损伤,防止二次保护层与外电极镀层间缝隙变大。
控制物料选择:避免使用含有硫元素的PCB绿油、导线封胶、电子油漆等物料,防止其在工作过程中释放含硫物质导致电阻硫化。
5. 针对氧化失效的预防
选用耐氧化材料:对于易氧化的电阻材料,可采用表面镀层等处理方法,提高其抗氧化性能。
控制使用环境:尽量避免电阻器在高温、高湿等易加速氧化的环境中使用。
6. 针对气体吸附与解吸失效的预防
优化封装工艺:改进电阻器的封装工艺,减少电阻膜层与气体的接触面积,降低气体吸附与解吸对阻值的影响。
控制使用环境:避免电阻器在温度和气压变化剧烈的环境中使用。
厚声贴片电阻的失效模式多样,对电路性能影响重大。通过深入分析失效机理,并采取针对性的预防措施,如优化焊接工艺、提高电极质量、选择高质量电阻、增加保护层、选用抗硫化电极材料、改善焊接工艺、控制物料选择、选用耐氧化材料、优化封装工艺等,可有效降低电阻器的失效风险,提高电子产品的可靠性。在实际应用中,应根据具体的使用环境和要求,综合考虑各种因素,制定合理的预防策略。