厚膜电阻硫化

厚膜电阻硫化

Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

空气中的硫---电阻杀手

有一批现场仪表在某化工厂使用一年后，仪表纷纷出现故障。经分析发现仪表中使用的厚膜贴片电阻阻值变大了，甚至变成开路了。把失效的电阻放到显微镜下观察，可以发现电阻电极边缘出现了黑色结晶物质，进一步分析成分发现，黑色物质是硫化银晶体。原来电阻被来自空气中的硫给腐蚀了。

（电极边缘的硫化银晶体光颉供图）

那么这个过程是怎样发生的呢。通常厚膜电阻的结如下：

（图片来源：风华高科）

其中面电极是连接二氧化钌电阻体和焊接端头用的内部电极。这种电极一般是银钯合金。由于电阻表面的二次保护层和焊接端头不是严丝合缝的。导致面电极部分暴露在空气中。因此当空气中含有大量硫化气体时，银被硫化物反应成硫化银。由于硫化银不导电，所以随着电阻被硫化，电阻值逐渐增大，直至最终成为开路。

实际上，并非只有用在化工厂的电阻会被硫化，在矿业、火力发电厂中的电阻同样存在被硫化的危险，甚至在某些场合仅仅因为在封闭环境中使用了含硫的橡胶、油也会导致在高温下释放的硫导致电阻硫化。因此汽车电子中也逐渐开始重视电阻的硫化。

为了防止电阻的硫化人们开始进行抗硫化电阻的研制。一般说来，薄膜电阻是由镍铬合金或氮化钽制成，这种薄膜电阻中不含银，所以天生就具有良好的抗硫化能力。所以一般而言，抗硫化电阻常常指的是厚膜电阻。厚膜电阻的抗硫化设计一般采用调整面电极成分和调整厚膜电阻结构的方法进行。

面电极是银钯合金，提高钯的含量可以增强抗硫化性能。但是增加钯后银钯合金的熔点会升高，会对工艺产生一定影响。所以目前主要生产抗硫化电阻的厂家都在调整电阻结构上下足了功夫。

防止面电极直接暴露在空气中是目前通过调整电阻结构来实现抗硫化设计的主要方法。这种方法是在面电极上再使用一种不易被腐蚀的材料做成一个保护性中间层。中间层填补了二次保护膜和焊接端头之间的空隙，以避免面电极直接暴露。最常见的一种结构是采用金质材料做中间层。如下为AAC公司出品的抗硫化电阻结构。

如图所示，在内部的面电极（图中为Inner Electrode）外部使用了金质导电层作为面电极的保护层。由于金属于贵金属所以这种抗硫化电阻的成本比较高。

为了降低成本，电阻厂商在这层中间保护层成分上开始想办法，比如而Rohm公司的抗硫化电阻是用特殊的树脂材料代替金，另外一些公司则根据自己技术、工艺的特点使用镍铬作为金的替代品。

而风华高科在结构上不仅采用了中间层保护面电极，而且还改进工艺，将焊接端头包裹住二次保护膜的边缘，以防止内部电极的暴露。目前抗硫化电阻价格较普通厚膜电阻要昂贵，一般抗硫化电阻用于前文所述的化工、矿业、火力发电、汽车电子外，还用于某些对可靠性要求严格的高端应用中，如电信等行业。