片式電阻的主要失效機(jī)理與失效模式

1、片式電阻的主要失效機(jī)理與失效模式1什么是片式電阻，片式電阻的概念。片式電阻器又稱為片式電阻，也叫表面貼裝電阻，它與它片式元器件（SMC及SMD）一樣，是適用于表面貼裝技術(shù)（SMT）的新一代無(wú)引線或短引線微型電子元件。其引出端的焊接面在同一平面上。片式電阻在電路內(nèi)的主要作用是降低電壓，分擔(dān)一部分電壓即分壓，限流保護(hù)電路，分流等，也可以用做時(shí)間電路元件和傳感器等。2.片式電阻的特性及分類。表面組裝的電阻器是表面組裝元?dú)饧慕M成之一，它屬于無(wú)

2、源元件，其作用主要供厚膜、薄膜電路作外貼元件用。它一般按兩種方式進(jìn)行分類。按特性與材料分類分為：厚膜電阻、薄膜電阻。按外形結(jié)構(gòu)分類分為：矩形片式電阻、圓柱片式電阻、異形電阻。矩形片式電阻的結(jié)構(gòu)如下圖（a）：（a）矩形片式電阻結(jié)構(gòu)示意圖2.1矩形片式電阻結(jié)構(gòu)介紹：矩形片式電阻由基板、電阻膜、保護(hù)膜、電極四大部分組成?；澹夯宀牧弦话闶褂?6％的Al2O3（三氧化二鋁）陶瓷。基本應(yīng)具體有良好的電絕緣性，在高溫下具有良好的導(dǎo)熱性、電性能和一

3、定強(qiáng)度的機(jī)械性能。電阻膜：電阻膜是用具有一定電阻率的電阻漿料印刷在陶瓷基本上的，在經(jīng)過(guò)燒結(jié)而形成厚膜電阻。電阻漿料一般用RuO2（二氧化釘）。近年來(lái)開始使用賤金屬系的電阻漿料，比如氧化系（TaNTa）、碳化系(WCW)和Cu系材料，目的是降低成本。保護(hù)膜：將保護(hù)膜覆蓋在電阻膜上，保護(hù)膜的主要作用是保護(hù)電阻。它一方面起機(jī)械保護(hù)作用，另一方面使電阻體表面具有絕緣性，避免電阻與鄰近導(dǎo)體接觸而產(chǎn)生故障。保護(hù)膜一般是低熔點(diǎn)的玻璃漿料，進(jìn)過(guò)印刷燒結(jié)

4、而成。電極：電極是為了保證電阻器具有良好的可焊性和可靠性，一般采用三層電極結(jié)構(gòu)：內(nèi)層電極、中間電極、外層電極。內(nèi)層電極作用：連接電阻體的內(nèi)部電極。中間電極是鍍鎳層，其阻擋作用，提高電阻散熱，緩沖焊接的熱沖擊。外層電極是錫鉛層，主要作用是使電極具有可焊性。3片式電阻常見的失效模式與失效機(jī)理。內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于致密化，這常常會(huì)引起電阻的下降。并且當(dāng)溫度升高時(shí)結(jié)晶化速度也會(huì)增加。電阻線或電阻膜在制備過(guò)程中都會(huì)承受機(jī)械應(yīng)力，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，線徑

5、愈小或膜層愈薄，應(yīng)力影響愈顯著。一般可采用退火等熱處理方法消除殘余的內(nèi)應(yīng)力，殘余內(nèi)的應(yīng)力可能會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中逐步消除，電阻器的阻值則可能因此發(fā)生變化。結(jié)晶化過(guò)程和內(nèi)應(yīng)力清除過(guò)程均隨時(shí)間推移而減緩，但不可能在電阻器使用期間終止?？梢哉J(rèn)為在電阻器工作期內(nèi)這兩個(gè)過(guò)程以非常緩慢的速度進(jìn)行。與它們有關(guān)的阻值變化約占原阻值的千分之幾。電負(fù)荷高溫老化：任何情況，電負(fù)荷均會(huì)加速電阻器老化進(jìn)程，并且電負(fù)荷對(duì)加速電阻器老化的作用比升高溫度的加速老化后果

6、更顯著，原因是電阻體與引線帽的接觸部分的溫升超過(guò)了電阻體的平均溫升。通常溫度每升高10℃，壽命縮短一半。如果過(guò)負(fù)荷使電阻器溫升超過(guò)額定負(fù)荷時(shí)溫升50℃，則電阻器的壽命僅為正常情況下壽命的132?？赏ㄟ^(guò)不到四個(gè)月的加速壽命試驗(yàn)，即可考核電阻器在10年期間的工作穩(wěn)定性。直流電電解的作用：在直流負(fù)荷作用下，電解作用會(huì)導(dǎo)致電阻器老化。電解發(fā)生在刻槽電阻器槽內(nèi)，當(dāng)存在濕氣時(shí)，會(huì)發(fā)生激烈的電解。如果電阻膜是碳膜或金屬膜，則主要是電解氧化；如果電阻膜

7、是金屬氧化膜，則主要是電解還原。對(duì)于高阻薄膜電阻器，電解作用的后果可使阻值增大，沿槽螺旋的一側(cè)可能出現(xiàn)薄膜破壞現(xiàn)象。在潮熱環(huán)境下進(jìn)行直流負(fù)荷試驗(yàn)，可全面考核電阻器基體材料與膜層的抗氧化或抗還原性能，以及保護(hù)層的防潮性能。(2)、氣體吸附與解吸：膜式電阻器的電阻膜在晶粒邊界上，或?qū)щ婎w粒和黏結(jié)劑部分，非常有可能吸附少量的氣體，它們構(gòu)成了晶粒之間的中間層，阻礙了導(dǎo)電顆粒之間的接觸，從而明顯影響阻值，可以選用氣密性良好的電阻。合成膜電阻器是在

8、常壓下制成，在真空或低氣壓工作時(shí)，合成膜將解吸部分氣體，這會(huì)改善到導(dǎo)電顆粒之間的接錯(cuò)，從而使阻值下降。同樣，在真空中制成的熱分解碳膜電阻器直接在正常環(huán)境條件下工作時(shí)，將因氣壓升高而吸附部分氣體，使阻值增大。如果將未刻的半成品預(yù)置在常壓下適當(dāng)時(shí)間，則會(huì)提高電阻器成品的阻值穩(wěn)定性。溫度和氣壓是影響氣體吸附與解吸的主要環(huán)境因素。對(duì)于物理吸附，降溫可增加平衡吸附量，升溫則反之。由于氣體吸附與解吸發(fā)生在電阻體的表面。所以對(duì)膜式電阻器的影響較為顯著

9、。阻值變化可達(dá)1%2%。(3)、氧化：氧化是長(zhǎng)期起作用的因素（與吸附不同），氧化過(guò)程是由電阻體表面開始，逐步向內(nèi)部深入。除了貴金屬與合金薄膜電阻外，其他材料的電阻體均會(huì)受到空氣中氧的影響。氧化的結(jié)果是阻值增大。電阻膜層愈薄，氧化影響就更明顯。防止氧化的根本措施是密封（金屬、陶瓷、玻璃等無(wú)機(jī)材料）。采用有機(jī)材料（塑料、樹脂等）涂覆和灌封，不能完全防止保護(hù)層透濕或透氣，雖能起到延緩氧化或吸附氣體的作用，但也會(huì)帶來(lái)與有機(jī)保護(hù)層有關(guān)的些新的老化