电阻器常见的失效模式与 失效机理
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。
表贴电阻典型的失效模式及机理分析
表贴电阻典型的失效模式及机理分析范士海【摘要】针对表贴电阻典型的失效模式,选取了几个案例进行分析,通过磨抛制样,X 射线检查,扫描电镜及能谱分析等手段,对各种失效模式,阐述了其失效机理,并有针对性提出了控制失效发生的具体措施.【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2019(037)004【总页数】6页(P75-79,99)【关键词】表贴电阻;失效机理;失效分析【作者】范士海【作者单位】航天科工防御技术研究试验中心,北京 100854【正文语种】中文【中图分类】TN605引言表贴电阻器具有轻重量、小体积、高组装密度、性能优良和易于装配自动化等优点，随着表面组装技术（Surface Mount Technology, SMT）的迅猛发展与大量应用，以及对电子产品轻量化、小型化和高可靠性要求的不断提高，表贴电阻在电子产品中的应用越来越多、越来越广。
但是由于其本身的材料特性及结构特点等多方面的原因，表贴电阻在实际应用中容易发生失效。
例如，表贴电阻器陶瓷基体脆弱，容易开裂，导致电阻器开路失效。
在筛选、焊装以及装机使用时，要尽量避免使其受到过大的温度冲击应力与机械应力。
下面针对表贴电阻的典型失效模式进行归纳总结，分析其失效机理。
为进一步提高表贴电阻器的应用可靠性提供有益的依据。
在介绍具体的失效案例之前，先简要介绍一下表贴电阻的结构。
表贴电阻的结构如图1所示，形状为长方体。
当它们焊装在PCB板上时，与传统的轴向电阻相比，占用不到50 %的空间。
表贴电阻两端为端电极，从里到外为三层结构，最内层为银或银钯合金，中间层为镍或铬金属，最外层电极为电镀锡或锡铅。
电阻体的中间部分也是三层结构，最下一层为电阻膜，电阻膜之上为两层玻璃釉保护膜。
1 表贴电阻典型失效案例表贴电阻的主要失效模式是阻值增大甚至开路。
造成电阻失效原因包括：氧化铝陶瓷基体开裂，以及端电极开路失效等，下面通过案例详细说明。
图1 表贴电阻结构示意图1.1 瓷体基体开裂失效某整机所用的RMK3216型表贴电阻是国内厂家生产的产品，整机进行调试时，发现一只该规格表贴电阻失效（在测量其顶部两端电阻时，开路；测量其侧部两端电阻时，阻值正常）。
电容器失效模式和失效机理
金属化纸介电容器在高湿环境中工作时,电容器正端引线根部会遭到严重腐蚀,这种电解性腐蚀导致引线机械强度降低,严重时可造成引线断裂失效.
(6)、铝电解电容器的失效机理
铝电解电容器正极是高纯铝,电介质是在金属表面形成的三氧化二铝膜,负极是黏稠状的电解液,工作时相当一个电解槽.铝电解电容器常见失效模式有:漏液、爆炸、开路、击穿、电参数恶化等,有关失效机理分析如下.
产生低电平失效的原因主要在于电容器引出线与电容器极板接触不良,接触电阻增大,造成电容器完全开路或电容量幅度下降.
精密聚苯乙烯薄膜电容器一般采用铝箔作为极板,铜引出线与铝箔极板点焊在一起.铝箔在空气中极易氧化;极板表面生成一层氧化铝半导体薄膜,在低电平条件下氧化膜层上的电压不足以把它击穿,因而铝箔间形成的间隙电容量的串联等效容量,间隙电容量愈小,串联等效容量也愈小.因此,低电平容量取决于极板表面氧化铝层的厚薄,氧化铝层愈厚,低电平条件下电容器的电容量愈小.此外,电容器在交流电路中工作时,其有效电容量会因接触电阻过大而下降,接触电阻很大时有效电容量可减小到开路的程度.即使极板一引线间不存在导电不良的间隔层,也会产生这种后果.
② 电解液沿引线渗漏,使引线遭受化学腐蚀;
③ 引线在电容器制造过程中受到机械损伤;
④ 引线的机械强度不够.
(6) 引起电容器绝缘子破裂的主要原因
① 机械损伤;
② 玻璃粉绝缘子烧结过程中残留热力过大;
③ 焊接温度过高或受热不均匀.
(7) 引起绝缘子表面飞弧的主要原因
① 绝缘了表面受潮,使表面绝缘电阻下降;
⑧ 在机械应力作用下电介质瞬时短路.
(2) 引起电容器开路的主要失效机理
① 引线部位发生“自愈“,使电极与引出线绝缘;
细叙各类电子元器件的失效模式与机理
细叙各类电子元器件的失效模式与机理
电子元器件的主要失效模式包括但不限于开路、短路、烧毁、爆炸、漏电、功能失效、电参数漂移、非稳定失效等。
对于硬件工程师来讲电子元器件失效是个非常麻烦的事情，比如某个半导体器件外表完好但实际上已经半失效或者全失效会在硬件电路调试上花费大把的时间，有时甚至炸机。
硬件工程师调试爆炸现场
所以掌握各类电子元器件的实效机理与特性是硬件工程师比不可少的知识。
下面分类细叙一下各类电子元器件的失效模式与机理。
电阻器失效模式与机理失效模式：各种失效的现象及其表现的形式。
失效机理：是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。
1、电阻器的主要失效模式与失效机理为1) 开路：主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。
2) 阻值漂移超规范：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。
3) 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。
4) 短路：银的迁移，电晕放电。
2、失效模式占失效总比例表
(1)、线绕电阻
失效模式占失效总比例开路90%阻值漂移2%引线断裂7%其它1%
(2)、非线绕电阻
失效模式占失效总比例开路49%阻值漂移22%引线断裂17%其它7%
3、失效机理分析
电阻器失效机理是多方面的，工作条件或环境条件下所发生的各种理化过程是引起电阻器老化的原因。
(1)、导电材料的结构变化
薄膜电阻器的导电膜层一般用汽相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构。
按热力。
电子元器件的失效机理和失效模式分析
电子元器件的失效机理和失效模式分析摘要：电子元器件在运行过程中，经常由于失效与故障的发生影响到电子设备的正常运转。
元器件不仅是电子设备最为基础的组成结构，而且也是提高系统性能的主要载体。
一般来说，电子设备中的许多问题都是由电子元件的问题引起的。
为了确保电子设备可以正常工作，我们必须对常见设备中电子元器件的失效机理与常见故障情况有一个清晰的认知。
关键词：电子元器件；失效；机理；缺陷；故障1.电子元器件的失效机理一般来说，设计方案存在破绽，制作工艺不完善，使用方法不当，以及环境方面存在问题都会导致电子元器件出现故障。
我们将通过以下几个方面来分析探索电子元器件发生故障的缘由。
（一）电阻器的失效原理电阻作为电子设备的加热元件，是电子设备中使用时间最长的设备。
在电子设备的使用过程中，因电阻器故障造成电子设备发生故障的缘由占总数的15%。
电阻器的失效机理，对电子设备的结构和工艺特性有着决定性的意义。
当电阻出现问题后，人们通常不会将其修复，而是会思考：我们为什么不用一条新的电阻线代替呢？当电阻丝烧毁时，在某些情况下，烧毁的区域可以重新焊接，然后使用。
电阻劣化大多是由于其散热性差、湿度过大或制造存在漏洞等缘由引起的，而烧坏则是由于电路异常引起的，如短路、过载等缘由。
常见的电阻烧坏情形有两种：一种是电流过载和电阻高温引发的电阻烧坏，此时很轻易便可以发觉电阻表面出现损伤。
另一种则是瞬时高压加到电阻上引起的电阻开路或电阻值增大，一般情况下，此时电阻的表面变化不明显，这种故障电阻在高压电路中经常出现[1]。
电阻失效通常是因为致命故障和漂移参数故障。
结合电子设备的实际使用情况我们发现，由前者原因引发电阻器故障的占比可高达90%，包含了短路，机械损伤，接触损坏等等情形，而一般只有10%的电阻故障是由漂移参数故障引起的。
另外接触不良非常容易引起故障，而出现接触不良的情形主要是因为：（1）接触压力太大导致弹簧片松弛，接触点偏离轨道。
常见的电子元器件失效机理与分析
常见的电子元器件失效机理与分析电子元器件的主要失效模式包括但不限于开路、短路、烧毁、爆炸、漏电、功能失效、电参数漂移、非稳定失效等。
对于硬件工程师来讲电子元器件失效是个非常麻烦的事情，比如某个半导体器件外表完好但实际上已经半失效或者全失效会在硬件电路调试上花费大把的时间，有时甚至炸机。
硬件工程师调试爆炸现场所以掌握各类电子元器件的实效机理与特性是硬件工程师比不可少的知识。
下面分类细叙一下各类电子元器件的失效模式与机理。
电阻器失效失效模式：各种失效的现象及其表现的形式。
失效机理：是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。
电阻器的失效模式与机理▶开路：主要失效机理为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：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。
▶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。
▶短路：银的迁移，电晕放电。
失效模式占失效总比例表▶线绕电阻：▶非线绕电阻：失效模式机理分析电阻器失效机理是多方面的，工作条件或环境条件下所发生的各种理化过程是引起电阻器老化的原因。
▶导电材料的结构变化：薄膜电阻器的导电膜层一般用汽相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构。
按热力学观点，无定型结构均有结晶化趋势。
在工作条件或环境条件下，导电膜层中的无定型结构均以一定的速度趋向结晶化，也即导电材料内部结构趋于致密化，能常会引起电阻值的下降。
结晶化速度随温度升高而加快。
电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应力，使其内部结构发生畸变，线径愈小或膜层愈薄，应力影响愈显著。
一般可采用热处理方法消除内应力，残余内应力则可能在长时间使用过程中逐步消除，电阻器的阻值则可能因此发生变化。
结晶化过程和内应力清除过程均随时间推移而减缓，但不可能在电阻器使用期间终止。
可以认为在电阻器工作期内这两个过程以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。
电负荷高温老化：任何情况，电负荷均会加速电阻器老化进程，并且电负荷对加速电阻器老化的作用比升高温度的加速老化后果更显著，原因是电阻体与引线帽接触部分的温升超过了电阻体的平均温升。
简述片式厚膜电阻器的典型失效模式、机理及原因
简述片式厚膜电阻器的典型失效模式、机理及原因摘要：首先，本文对片式厚膜电阻器的工艺流程及片式薄膜电阻器薄膜层形成原理进行了简单的介绍；然后；对片式厚膜电阻器典型的失效模式和失效机理进行了总结；最后，通过案例，对片式厚膜电阻器两种典型的失效现象的原因进行了分析，对于相关工作人员了解片式厚膜电阻器的失效原因和机理，从而改善其工艺过程具有一定的参考价值。
关键词：片式厚膜电阻器；工艺流程；形成原理；失效模式；失效机理；失效分析引言近年来，随着电子设备朝短小轻薄的方向发展，片式电阻器行业也得到了迅速的发展，其可靠性问题也引起了人们越来越多的关注。
虽然片式电阻器的工艺流程得到了很大的改善，但当产品投入市场使用时，其失效现象仍时有发生，因此，本文对片式厚膜电阻器的典型失效模式、机理和原因进行了研究，以供相关工作人员参考。
一、片式厚膜电阻器工艺简述片式厚膜电阻器的工艺流程为：在已预制沟槽的陶瓷基板上印刷背电极→ 印刷面电极→ 高温烧结→ 印刷电阻体→ 高温烧结→ 印刷保护玻璃→ 高温烧结→激光调阻→ 印刷保护玻璃→ 印刷标记→ 折条→端电极溅射→折粒→ 电镀镍锡→成品测量→ 筛选→质量一致性检验→ 测试和包装→入库交付。
二、片式薄膜电阻器薄膜层形成原理目前世界上合金薄膜层的制备方法包括离子镀、真空蒸镀和溅射镀膜，其中溅射镀膜主要是离子束溅射。
离子束溅射的方法具有溅射薄膜纯度高、质量好，可溅射金属或者合金，并且多数离子以离子态沉积使得薄膜层与衬底附着力强，采用离子束溅射的优势还包括可以分别精准控制离子源的电流和能量等参数指标。
因此采用离子束溅射方式是目前制备片式薄膜电阻器薄膜层最理想的一种方式。
离子束溅射的原理是让工作气体（Ar气）进入离子束溅射镀膜机中的离子枪中，电离后产生离子流Ar+。
当离子流Ar+经屏栅栅网加速后，持续轰击合金靶材，溅射出的靶材原子飞出靶材后沉积在衬底（基板）上，然后晶粒逐渐生长形成连续的薄膜层。
电阻失效分析精选全文完整版
片式厚膜电阻器—电极断裂开路1) 样品名称：片式厚膜电阻器2) 背景：型号为5.6K Ω/1206和47K Ω/1206，在使用一年后发现失效。
3) 失效模式：阻值超差和开路。
4) 失效机理：面电极的银层断裂是样品开路和阻值增大的原因。
5) 分析结论：电极的银层断裂是由于焊接时，在Pb-Sn 焊料边缘的面电极Ag 大量熔于焊料中，形成边缘的Ag 层空洞，在长期工作过程Ag 的迁移和腐蚀造成空洞的扩大甚至断开而导致电子开路。
6) 分析说明：失效品外观显示，端电极焊接不良（图1）。
X-RAY 观察分析，在端电极和面电极相连的区域发现面电极有断裂空洞（图2），在与端电极焊料边缘相连的面电极Ag 层部分，都有不连续的现象，形成一条把银层断开的空洞；同时，样品研磨切面也可见到银层空隙，开封都能观察到面电极银层不连续带状空隙（图3），因此，面电极在焊料边缘的空隙造成银层不连续是造成样品电阻增大和开路的真正原因。
面电极在焊料边缘出现不连续或空洞的原因是在焊接过程中，靠近端电极的面电极中的Ag 在焊接过程中大量损耗掉，“熔化”在焊料之中，形成边缘面电极局部区域的Ag 层空洞。
在长时间的使用过程中，由于Ag 迁移或者被腐蚀，空洞的扩大导致银层开路。
图1 样品的典型外貌 图2面电极有断裂空洞图3 面电解银层不连续带状空隙端电极面电极厚膜浆料陶瓷基片面电极断裂面电极端电极断裂处氧化膜电阻器—电解腐蚀开路1) 样品名称：氧化膜电阻器2) 背景：标称值为22KΩ±5%/2W，使用过程中出现开路。
3) 失效模式：电阻开路。
4) 失效机理：在水汽和直流电场作用下，镍铬膜被电解腐蚀开路。
5) 分析结论：电阻器镍铬膜在水汽和直流电场作用下，发生电解腐蚀开路，包封料中有少量的K+、Cl－加速了电解腐蚀的发生。
6) 分析说明：10只样品具有相同的失效模式－开路。
开封表明：电阻膜由于局部被腐蚀而导致电阻开路。
具体的腐蚀过程如下：电阻器在潮湿环境工作时，水份透过包封材料吸附在导电膜或刻槽表面，在直流电场作用下会在导电膜有缺陷的地方首先产生电解腐蚀。
厚膜电阻失效模式
厚膜电阻失效模式
厚膜电阻失效模式主要包括参数漂移和参数不稳定。
其失效机理及原因可能有以下几种：
- 化学成分变化：Pd-Ag电阻器在湿热环境下，由于Pd、Ag元素被氧化或Ag被还原，导致其阻值不稳定。
- 封装材料影响：在工艺过程中，封装材料环氧树脂、黏合剂、焊剂可能释放氢气，若厚膜电阻表面保护层玻璃釉不良，则会触及氢气，导致参数发生变化。
- 界面应力作用：厚膜电阻在界面应力作用下导致开裂，这种应力可能来源于电阻膜与其保护玻璃釉膜界面之间的应力失配或灌封电路树脂固封时热胀冷缩对电阻膜产生的机械应力。
- 激光调阻引入缺陷：激光调阻可能会引入缺陷，造成阻值不稳定。
- 高压脉冲影响：厚膜电阻在高压脉冲作用下，会产生很大的阻值变化。
这可能是由于厚膜中导体金属与玻璃之间、导体金属颗粒之间存在不完全浸润，或者高压脉冲击穿局部膜层中的玻璃相引起电阻等效网络的阻值变化。
在使用厚膜电阻时，需要注意其工作环境和操作方式，以避免出现失效问题。
如果出现了失效情况，需要根据具体情况进行分析和处理。
金属膜电阻的常见失效形式
金属膜电阻的常见失效形式
金属膜电阻器（Metal Film Resistor）的常见失效形式主要包括以下几种：1.氧化与腐蚀：
氧化是金属膜电阻器常见的失效机理之一，由于长期暴露在空气中或高温环境下，金属膜表面可能会发生氧化，导致电阻值发生变化，影响其稳定性。
2.薄膜破裂或脱落：
金属膜在受到机械应力、热冲击或者长时间工作在温度循环变化的情况下，薄膜可能会出现裂纹甚至部分或完全剥离，这会显著改变电阻值或造成短路。
3.老化：
长时间工作后，金属膜材料可能因为疲劳、热效应等原因逐渐老化，表现为电阻值漂移或增加噪声。
4.电迁移：
在高电压和/或高温条件下，导体中的自由电子携带金属原子迁移，导致电阻网络内部结构改变，久而久之会使电阻值发生不可逆的变化。
5.过载失效：
当电阻器承受超过额定功率的电流时，可能导致金属膜熔断或烧毁，形成开路。
6.湿度影响：
高湿环境会导致电阻器吸湿，从而引起电阻值变化，严重时还会引发绝缘层性能下降，影响电阻器的电气性能和可靠性。
7.焊接热冲击：
在安装过程中，不适当的焊接温度和时间可能导致金属膜受损或封装材料损坏。
8.污染物与杂质：
来自周围环境或制造过程中的污染物和杂质附着在电阻膜上，也可能影响其电气特性。
这些失效模式通常可以通过合理的设计、选用高质量材料、严格的工艺控制以及恰当的应用条件来减缓或避免。
片式膜电阻器过电应力失效模式及机理研究
片式膜电阻器过电应力失效模式及机理研究作者：龚国刚冯刘洪陈思纤来源：《物联网技术》2016年第02期摘要：通过对片式膜电阻器在不同环境条件下进行的过电应力试验，研究了其过电应力失效模式及失效机理，为指导用户正确选用片式膜电阻器提供了参考，同时提高了片式膜电阻器的使用可靠性。
关键词：片式膜电阻器；失效模式；失效机理；可靠性中图分类号：TB114 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）02-00-020 引言近年来，屡有针对片式膜电阻器在使用过程中因过电应力[1]失效的案例，其中80%以上与用户选型使用不当有关。
因此，有必要开展片式膜电阻器在不同环境条件下进行过电应力试验，研究其过电应力（系指超过电阻器额定电压（额定功率）的电应力）失效模式及失效机理，为指导用户正确选用片式膜电阻器提供参考，提高片式膜电阻器的使用可靠性。
1 研究过程1.1 试验步骤（1）抽取片式膜电阻器典型代表型号RM3216型厚膜、薄膜各2个共4个规格样品，其中：片式厚膜—510 Ω、3 300 Ω，阻值精度±1%，额定功率0.25 W；片式薄膜—470 Ω、3 900 Ω，阻值精度±0.1%，额定功率0.25 W。
（2）样品经回流焊接在PCB板上后，用酒精清洗，50℃烘干6小时，备用。
（3）抽取样品，在常温（25℃±5℃）下按短时间过载试验方法[2]，分别施加2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.2倍、4.6倍、4.8倍额定电压保持5S。
通过外观检查和数据处理，分析片式膜电阻器过电应力试验后阻值变化趋势，估计片式膜电阻器临界失效（阻值变化率超标）电压、极限失效[3]（阻值开路或电阻体断裂）电压。
（4）抽取样品，分别在低温（-50℃、-70℃）、高温（70℃、100℃、150℃）及热真空（70℃、6×10-3Pa）条件下，施加临界失效电压。
通过数据处理，分析片式膜电阻器过电应力试验后阻值变化趋势。
电子元器件的失效机理和常见故障分析
电容器常见的失效模式主要有： 击穿、开路、参 数退化、电解液泄漏及机械损伤等。导致这些失效 的主要原因有以下 3 个方面。
1） 击穿。介质中存在疵点、缺陷、杂质或导电 离子； 介质材料的老化； 电介质的电化学击穿； 在高 湿度或低气压环境下极间边缘飞弧； 在机械应力作 用下电介质瞬时短路； 金属离子迁移形成导电沟道 或边缘飞弧放电； 介质材料内部气隙击穿或介质电 击穿； 介质在制造过程中机械损伤； 介质材料分子 结构的改变以及外加电压高于额定值等。
6） 使用问题引起的损坏，指静电损伤、电浪涌 损伤、机械损伤、过高温度引起的破坏、干扰信号引 起的故障、焊剂腐蚀管脚等。
1 电阻器类
电阻器类元件包括电阻元件和可变电阻元件， 固定电阻 通 常 称 为 电 阻，可 变 电 阻 通 常 称 为 电 位 器。电阻器类元件在电子设备中使用的数量很大， 并且是一种发热消耗功率的元件，由电阻器失效导 致电子设备故障的比率比较高，据统计约占 15% 。 电阻器的 失 效 模 式 和 原 因 与 产 品 的 结 构、工 艺 特 点、使用条件等有密切关系。电阻器失效可分为两 大类，即致命失效和参数漂移失效。现场使用统计
如第二、三、四次碰时表针均不动，则说明电容器是 好的。如果第一次相碰时表针就摆到终点，则说明 电容器已经被击穿。另外，对于容量为 1 ～ 20 μF 的电容器，有的数字万用表可以测量。
3） 容量为 1 μF 以下的电容器检查。可以使用数 字万用表的电容测量挡较为准确地测得电容器的实 际数值。若没有带电容测量功能的数字万用表，只能 用欧姆挡检查它是否击穿短路。用好的相同容量的 电容器与被怀疑的电容器并联，检查它是否开路。
0引言
电子设备中绝大部分故障都是由于电子元器 件故障引起的。如果熟悉了元器件的故障类型，只 要通过简单的电阻、电压测量即可找出故障［1］。
薄膜电阻器常见失效模式的分析和改进途径
［ 关键词 ］ 薄膜 电阻器； 失效模 式； 失效机理 ； 分析改进途径 ；失效分析技 术的延伸 ［ 中图分 类号 ］ Ｍ ４ Ｔ ５４ ［ 文献标 识码 ］ Ｂ
薄膜 电 阻 是 一 种 应用 领 域 比较 广 泛 的通 用 电子 元 件，其制造过程一般是在陶瓷等绝缘基体上被上一层均 匀的导电膜层， 然后在基体的两端压上带有引线的帽盖， 通过 对导 电膜 层进 刻槽 ， 阻值放 大 ， 而达到 所 需要 的 使 从
２０ 年第 ５ ０８ 期 安徽 电子信 息 职 业 技 术 学 院 学报 Ｎ ．２０ ０ ０ ８ ５ 第 ７ 总第 ３ 期） ］Ｒ Ｌ Ｈ ＣＩＡ Ｏ ＧＯ ＬＴＮＳＩ Ｒ ＴＮ ＣＯ Ｇ ｅｅａ Ｎ ． ０ ７ 卷（ ８ Ｏ ＮＯＡＵ ＯＴ Ｌ Ｌ ＥＦ ＥＲ Ｉ＆ ＦＭ Ｏ ＥＮＯ Ｇ ｎ ｒ ｏ ８ １ Ｕ ＡＦ Ｉ Ａ Ｎ Ｌ ＥＣＯＣ Ｎ Ａ Ｈ Ｌ Ｙ Ｎ Ｖ Ｏ ＣＥ ＯＩＴ ｌ ３ｖ ．
电阻器 没烘 干 阻
值
膜 层和 基 体 被 污 染 制造过程 中被杂质污染
超 差
膜层有小块 剥落 碱 金属离子侵蚀、 层附着 膜 力 差 槽 纹为锯齿 型、 断 设备故障 槽 切 割工 具 问 题
、
察 分析 ， 层脱 落 、 毁、 如膜 烧 划伤及 槽 纹质 量 等。一般情 况 下 ，电 阻膜 层脱 落 是 由于碱 金属 离 子 的侵蚀 造 成 了金 属 电迁 移 ， 这样 可 以造 成 电阻膜 层 附着 力 变差 ， 显 微镜 下 在 以观 察到 膜层 脱 落的状况 。当膜层 大 片脱 落 时 ， 以形 可 成 电阻开 路 ， 层小 块脱 落 时就 导致 电阻值超 出规 范 ， 膜 出 现偏 差。电 阻膜 层烧 毁是 由于 电 负荷 过 大 ， 电应 力给膜 过 层 造成 了损 伤 ，在 显微镜 下观 察 可 以辨 别 出膜 层 烧毁 的 状 况 。 电阻膜层 的 划伤 、 纹 不整 齐 呈锯 齿状 和 断槽 ， 槽 这 些损伤 用放 大镜观 察都 可 以一 目了然。
失效机理分析
失效机理分析故障模式是故障的表现形式，通常被描述成故障发生时产品的状态，相当于“病症”。
故障原因是引起产品产生故障的过程、事件和状态，是对故障模式的解释，相当于“病因”。
故障机理是引起产品产生故障的物理、化学和生物等变化的内在原因，相当于“病理”o 在分析装备故障时，一般把失效看作事件，而把故障作为状态。
一个产品已经不具备完成规定功能的能力，那么该产品就失去了应有的效用，这样的事件就称为失效。
产品失效后，就不能执行规定的功能，该产品就处于故障状态。
因此，一般把故障机理叫做失效机理。
失效机理研究装备发生故障的内在原因及其发展规律，即劣化理论。
失效机理往往由于装备、零部件（元器件）、材料、使用环境的差别而不同。
下面介绍机械零件和电子元器件的失效机理。
2.2.1 机械零件失效机理机械零件失效机理一般表现为磨损、变形、断裂、膺蚀与材料老化等。
下面介绍机械零件磨损、变形、断裂、腐蚀的失效机理、影响因素及其预防对策。
2.2.1.1 磨损摩擦与磨损是自然界的一种普遍现象。
当零件之间或零件与其他物质之间相互接触并产生相对运动时，就称为摩擦。
零件的摩擦表面上出现材料损耗的现象称为零件的磨损。
材料损耗包括两个方面：一是材料组织结构及性能的损坏；二是尺寸、形状及表面质量（粗糙度）的变化。
如果零件的磨损超过了某一限度，就会丧失其规定的功能，引起设备性能下降或不能工作，这种情形称为磨损失效。
据统计，装备故障约有123是由零件磨损失效引起的。
例如，发动机汽缸磨损失效后，会导致油耗激增，承载能力下降，曲轴箱窜气，机油烧损，冲击振动等。
根据摩擦学理论，零件磨损按其性质可以分为磨料磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损和腐蚀磨损。
下面将分别分析前四种磨损，而腐蚀磨损将在腐蚀失效中介绍。
1．磨损的一般规律零件磨损的外在表现形态是表层材料的磨耗。
在一般情况下，总是用磨损量来度量磨损程度。
不论摩擦系统有多复杂，零件摩擦表面的磨损量总是随摩擦时间延续而逐渐增长。
失效模式和失效机理
失效模式和失效机理
失效模式是指设备或机器发生故障的方式，这是导致失效的基本材料行为。
典型的失效模式包括过早的操作、未能在规定的时间内操作、未按规定时间停止等。
失效机理则是指导致失效的具体原因或过程，例如电子元器件的主要失效模式包括开路、短路、烧毁、爆炸、漏电、功能失效、电参数漂移、非稳定失效等。
失效分析技术及经典案例中提到，失效机理要求在产品的设计初期就开展此项工作，评估每一种失效机理的风险、失效模式和采取的纠正措施。
贴片式电阻失效机理实例分析
贴片式电阻失效机理实例分析作者：郭新江来源：《中国科技博览》2015年第07期[摘要]通过实际案例分析了贴片式电阻器件因硫化腐蚀导致失效的失效机理和失效模式。
采用SEM、电子能谱分析手段对腐蚀生成物的形貌及成份进行分析，阐述了硫化腐蚀现象产生的机理；结合贴片式电阻的结构和生产工艺分析了元器件的失效模式，并提出一些控制硫化腐蚀现象产生的有效应对措施。
[关键词]贴片式电阻失效机理实例分析中图分类号：G123 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0320-02引言电子技术是极富生命力的技术领域，它的飞速发展对各个行业以及人们的生活都有着巨大的影响。
尤其是近年来表面组装技术（Surface Mount Technology，SMT）的迅速发展与广泛应用，为电子产品进一步的微型化、轻量化和高性能提供了广阔的前景。
其中贴片式电子元器件以其体积小、质量轻、节省原材料、组装密度高、容易实现标准化、性能优良、综合成本低等优点成为SMT工艺中使用最广泛的元器件。
虽然贴片式电子元器件在SMT上应用的优点众多，但是实际应用中也出现了许多导致元器件失效等问题，如：结构脆、容易出现裂纹和破裂、烧结空洞多引起耐压降低和焊接不良等问题。
特别是贴片式元器件的可焊性、耐焊接性、金属端子耐腐蚀性和锡晶须的生长等问题导致的元器件失效严重影响了产品组件的稳定性，同时也埋下了极大的安全隐患[1]。
贴片电子元器件失效一般分为随机性失效和批次性失效，随机性失效指的是工艺上的随机性缺陷引起失效，不构成批次性缺陷，它在使用过程中构成早期失效，通过元器件筛选可以剔除；批次性失效：主要机理有封装密封性差以及密封封装内部水汽含量高、电极粘接不良、环氧树脂涂层在高温或变温条件下引起拉脱拉断内连接、结构设计或工艺缺陷、机械磨损、可动离子沾污等引起的失效[2]。
具有批次性缺陷的产品造成巨大损失，只能通过更换批次或生产厂家来解决。
贴片电阻端电极硫化腐蚀导致的失效是近来被人们倍加关注的问题，本文通过实际案例对此类失效机理进行研究和分析，为预防出现此类失效问题提出一些建议措施。
金属膜电阻器的开路失效机理
金属膜电阻器的开路失效机理王锡清信息产业部电子五所广州1501信葙5分箱j膏要：幸文I；(R卜0．25W--330KCl垒属蔗电阻器为悄，探讨了高强盎属膜电阻纂的开路失效机理．研究结皋表明，导电胰的电解腐蚀引起导电膜开路导致是盎晨膜电阻器在整机使用中开路失效的蓐园．关键词：金属膜电阻嚣开路失效机理-LL-一刖吾金属膜电阻器由于电阻值精度高，电阻温度系数小，高阻温度高、体积较小，是电子设备中使用很广泛的电子元件。
开路是高阻(>lookQ)金属膜电阻器最常见的失效模式。
本文概述了RJ—电．25W一330Ko金属膜电阻器在VCD电子设备中使用后失效的情况。
探讨了金属膜电阻器的开路失效机理。
1．失效样品概况RJ珈．25W一330K o金属膜电阻器失效分析样品由深圳X××电阻有限公司提供．用1f YCD等电子设备使用一段时间后金属膜电阻嚣开路失效。
委托单位要求分析在使用过程中金属膜电阻器开路失效的原因，。
2．检测分析结果2．1失效样品参数测试及外观检查经测试．送检的18件分析样品有2件电阻值正常(其电阻值为332．19KQ及330．83／[o)．其余16件样品均为开路。
样品外观无异常。
2．2金属膜电阻器的解剖分析对送检的开路失效金属膜电阻器样品进行了解剖分析。
以确定样品的开路失效部位。
首先，使用有机溶剂去除样品的包封油漆，在显微镜下仔细观察其导电膜的形貌并用仪表逐圈检测导电膜的电阻。
图l开路失效样品导电膜形貌(×10)图2开路失效样品导电膜形貌(×8)图1和图2为整机使用过程中开路失效的RJ--O ．25W--330K Q 金属膜电阻 器导电膜形貌的显微照片。
图1～图2表明了导电膜电解腐蚀导致电阻器开路的形貌．照片中的黑圈为 金属膜电阻器的螺旋形导电膜。
仔细观察图1，在第三圈导电膜上有条白痕(如箭 头所示)，白痕已贯穿整个导电膜，白痕已将螺旋形导电膜二端断开，在显微镜下采 用仪表检测确定了该处就是电阻器的开路失效部位。
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电阻器常见的失效模式与失效机理失效模式:各种失效的现象及其表现的形式。
失效机理:是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。
1、电阻器的主要失效模式与失效机理为:
1)开路:主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。
2)阻值漂移超规范:电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。
3)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。
4)短路:银的迁移，电晕放电。
2、失效模式占失效总比例表
(1)、线绕电阻
失效模式占失效总比例
开路90%
阻值漂移2%
引线断裂7%
其它1%
(2)、非线绕电阻
失效模式占失效总比例
开路49%
阻值漂移22%
引线断裂17%
其它7%
3、失效机理分析
电阻器失效机理是多方面的，工作条件或环境条件下所发生的各种理化过程是引起电阻器老化的原因。
(1)、导电材料的结构变化:
薄膜电阻器的导电膜层一般用汽相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构。
按热力学观点，无定型结构均有结晶化趋势。
在工作条件或环境条件下，导电膜层中的无定型结构均以一定的速度趋向结晶化，也即导电材料内部结构趋于致密化，能常会引起电阻值的下降。
结晶化速度随温度升高而加快。
电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应力，使其内部结构发生畸变，线径愈小或膜层愈薄，应力影响愈显著。
一般可采用热处理方法消除内应力，残余内应力则可能在长时间使用过程中逐步消除，电阻器的阻值则可能因此发生变化。
结晶化过程和内应力清除过程均随时间推移而减缓，但不可能在电阻器使用期间终止。
可以认为在电阻器工作期内这两个过程以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。
电负荷高温老化:任何情况，电负荷均会加速电阻器老化进程，并且电负荷对加速电阻器老化的作用比升高温度的加速老化后果更显著，原因是电阻体与引线帽接触部分的温升超过了电阻体的平均温升。
通常温度每升高10℃，寿命缩短一半。
如果过负荷使电阻器温升超过额定负荷时温升50℃，则电阻器的寿命仅为正常情况下寿命的1/32。
可通过不到四个月的加速寿命试验，即可考核电阻器在10年期间的工作稳定性。
直流负荷-电解作用:直流负荷作用下，电解作用导致电阻器老化。
电解发生在刻槽电阻器槽内，电阻基体所含的碱金属离子在槽间电场中位移，产生离子电流。
湿气存在时，电解过程更为剧烈。
如果电阻膜是碳膜或金属膜，则主要是电解氧化;如果电阻膜是金属氧化膜，则主要是电解还原。
对于高阻薄膜电阻器，电解作用的后果可使阻值增大，沿槽螺旋的一侧可能出现薄膜破坏现象。
在潮热环境下进行直流负荷试验，可全面考核电阻器基体材料与膜层的抗氧化或抗还原性能，以及保护层的防潮性能。
(2)、气体吸附与解吸:
膜式电阻器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。
合成膜电阻器是在常压下制成，在真空或低气压工作时，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，在真空中制成的热分解碳膜电阻器直接在正常环境条件下工作时，将因气压升高而吸附部分气体，
使阻值增大。
如果将未刻的半成品预置在常压下适当时间，则会提高电阻器成品的阻值稳定性。
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%。
(3)、氧化:
氧化是长期起作用的因素(与吸附不同)，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的影响。
氧化的结果是阻值增大。
电阻膜层愈薄，氧化影响就更明显。
防止氧化的根本措施是密封(金属、陶瓷、玻璃等无机材料)。
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或透气，虽能起到延缓氧化或吸附气体的作用，但也会带来与有机保护层有关的些新的老化因素。
(4)、有机保护层的影响:
有机保护层形成过程中，放出缩聚作用的挥发物或溶剂蒸气。
热处理过程使部分挥发物扩散到电阻体中，引起阻值上升。
此过程虽可持续1~2年，但显著影响阻值的时间约为2~8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是比较适宜的。
(5)、机械损伤:
电阻的可靠很大程度上取决于电阻器的机械性能。
电阻体、引线帽和引出线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可导致电阻器失效。
摘录《可靠性物理》姚立真
第10章阻容元件的失效模式和失效机理
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