片状电阻器开短路失效模式浅析

片状电阻器开短路失效模式浅析
发布时间：2022-10-30T07:57:47.005Z 来源：《科技新时代》2022年第12期6月作者：邢美丽高帅范诚[导读] 片式电阻器广泛用于控制器中，与传统电阻器相比，片状电阻具有重量轻、体积小、组装密度高、易于自动化装配等优点，在电子产品中应用越来越多
邢美丽高帅范诚
陕西华星电子集团有限公司陕西咸阳 712000
摘要：片式电阻器广泛用于控制器中，与传统电阻器相比，片状电阻具有重量轻、体积小、组装密度高、易于自动化装配等优点，在电子产品中应用越来越多。

本文重点对片状电阻失效机理进行浅析。

关键词：热敏电阻；失效分析；可靠性
片状电阻等片式元件作为电子电路中的基础元件，因SMT技术的发展广泛应用在各类型电子产品中。

片状电阻优点众多：体积小、重量轻、组装密度高、易标准化装配、成本低等，但是在实际应用中常出现很多问题，当片状电阻器出现开短路及值大、值小等性能问题时，会导致主控板检测电压信号不稳定，进而造成显示器上显示故障代码，直接影响用户对产品运行状态的错误判断，因此，结合过程和售后数据对片状电阻器失效机理及工作可靠性进行研究分析，具有非常重要的意义。

1片状电阻结构和主要失效模式
1.1片状电阻的结构
片状电阻一般由陶瓷基片、电阻膜、玻璃釉保护层和端电极组成[3]。

片状电阻端电极一般分为三层：①端电极外层，一般为电镀锡（Sn），保证良好的焊接；②中间电极阻挡层，一般为电镀镍（Ni），它起到隔离作用，能有效防止在焊接期间发生“锡吃银”；③端电极内层，端电极内层一般分为面电极、侧电极和背电极，面电极主要成分为银（Ag）或银钯（Ag/Pd）浆料，高温烧结而成，与陶瓷基板及电阻膜有良好的结合力和优良的导电性能。

侧电极一般是真空溅射镍铬（Ni/Cr）合金。

背电极一般为银（Ag）浆料。

电阻膜大多应用钌系浆料，例如二氧化钌浆料、钌酸盐浆料等等。

玻璃釉保护层主要是为了保护电阻膜，一是起到机械保护作用，并在电镀中间电极阻挡层过程中，防止电镀液对电阻膜侵蚀导致阻性变化；二是起到绝缘作用，防止电阻膜与周围导体接触而产生阻值变化。

1.2片状电阻开短路失效模式
片状电阻的失效模式一般有开路、短路等。

片状电阻开路的失效机理一般为陶瓷基片断裂、电阻膜裂开、电极脱落、电极断开、使用不当等。

陶瓷基片断裂一般是因机械损伤所致，电阻在焊接、安装或转运过程中受到不当的机械应力作用，再加上电应力、温度应力等环境应力的综合作用，导致基片产生裂纹甚至断裂；电阻膜裂开的主要原因是电阻膜遭受了过电应力而过热，膜层中间部位散热较差热量集中，超过了膜层承受极限至烧毁裂开；电极脱落、断开一般是由电极与陶瓷基片结合差、电极耐焊接性差或焊接时受到机械应力或热应力过大等引起。

片状电阻阻值漂移失效是指在调试、使用过程中出现阻值超差、阻值跳变或温度特性超差等现象。

片状电阻短路失效机理一般为电晕放电、金属迁移等。

片状电阻金属迁移一般是指银迁移，在电场及保护层与电极镀层交接处渗透进的水汽综合作用下，银离子从高电位向低电位迁移，形成絮状或枝状蔓延，在高低电位边界形成黑色氧化银，高导电率氧化银使面电极间本体连接，从而出现阻值变小甚至短路。

2可靠性提升解决方案
片状电阻器在日常使用中并没有像其他核心功率电子元器件一样得到重视，但往往异常的出现都是隐秘性、长期性和关键性的。

目前的电阻器件趋于小型化、多用化，对可靠性的要求越来越高，不仅考虑电阻器件的使用性，也要考虑实际生产、安装、维修等情况，经过对电阻失效采用高配放大镜、研磨-电镜分析、能谱分析等手段研究分析，确定了片状电阻器开、短路失效现象，进而从失效机理上有针对性地进行实验验证，从而提高物料的可靠性。

2.1从失效模式及可靠性试验（耐焊试验、模拟SMT试验、端头强度试验等）结果分析论证非片阻本身故障导致，为过程中存在外力损伤所致，生产过程中受机械应力（插件、装配）影响，电阻端子受镊子、剪刀等工具碰撞或板与板之间的摩擦，若作用在产品的外力超出产品端头的承受能力时，致使二次保护层与外电极镀层间缝隙变大，加速外界水汽通过二次保护层与电极镀层之间的交界处渗透到面电极，使面电极的Ag被氧化电离，生成了化合物Ag2O，在阻值上表现出“开路”的失效现象，需要对过程应力点进行整改排查杜绝，从而保证产品的可靠性。

2.2根据相关技术文献资料及试验表明，采用高含钯量的银钯电极浆可以有效地抑制银迁移及氧化现象发生，而且含钯量越高的电极浆抑制银迁移的能力越好，目前业内普遍使用的面电极浆是纯银或含钯量小于1%，提升面电极浆的含钯量可以提升片式电阻抑制银迁移的能力，当钯含量超过30%时，Ag-Pd中的银没有发生脱合金溶解，进一步提高了片状电阻的可靠性。

2.3陶瓷基板印刷背电极时，按规定要求进行严格外观检查，检查完成后放回机台的传送导轨，且在基板与导轨距离处进行软防护，可防止基板与导轨上相邻基板发生触碰，从而杜绝产品电镀时的浆料污染，进而提高了产品的可靠性。

3结语
针对片状电阻，简单介绍了结构和常见的失效模式，通过三个失效案例的具体分析过程，为片状电阻的可靠性提高提供支撑。

片状电阻焊接过程中，尽可能使用表面安装工艺，减少手工焊接过程对其造成的影响。

在使用过程中，根据需求，选择功率、耐压、散热等相匹配的型号，减少使用过程中的失效隐患，扬长避短，更好发挥片状电阻优势，保证可靠性。

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