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抗硫化贴片电阻器失效分析和原理分析!

文章来源:万利隆电子 阅读次数:发布时间:2017-10-17

电子元件存在硫化失效现象

 有案例,新建冶炼厂运行一年左右,电子设备纷纷出现故障。失效分析发现,主因是电路板上含银电子元件如贴片电阻、触点开关、继电器和LED等被硫化腐蚀而失效。

 

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银(Ag)电子元件设计制造常用金属材料

 

 

片式厚膜电阻器硫化失效分析

电性能表现 :阻值变大或开路。

 外 观:显微镜可观察到端电极边缘出现黑色结晶物质。

 元素成份分析:黑色物质富含硫、银元素。

 显微分析:电极边缘的硫化银晶体。

片式厚膜电阻硫化失效机理

常规厚膜电阻结构

 电阻器的端电极和二次玻璃保护层接界处会存在缝隙(镀层覆盖不完全或焊接热冲击造成),导致面电极局部对外祼露。

连接电阻体和端电极的面电极是银(Ag)金属。

(1)当空气中含硫化气体时,面电极的银会被硫化生成不导电硫化银。

(2)灌封硅胶发达的微孔结构吸附空气中的硫化物,富集的硫化物通过电阻器端电极和二次包覆层交界缝隙渗入,硫化腐蚀面电极中的银Ag。

由于硫化银不导电,所以随着电阻器的面电极不断被硫化,电阻值逐渐增大,并最终开路。

抗硫化片式厚膜电阻

厚膜电阻抗硫化设计技术:

(1)调整厚膜电阻器结构,加强对银面电极的包封覆盖。

(2)改用不易被硫化腐蚀的材料替代纯银金属制作面电极。

 抗硫化设计——调整厚膜电阻结构

通过调整电阻结构防止面电极直接暴露在空气中来实现抗硫化设计。

在面电极上覆盖一层耐腐蚀材料做中间保护层,中间保护层封盖了二次玻璃层和端电极之间缝隙,避免面电极直接暴露。

 不同厂家使用的中间保护层材料不尽相同,有金(Au)、镍铬合金(Ni/Cr)和导电聚合物等。

 有的厂家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,以防止面电极的暴露。

 

 抗硫化设计——使用抗硫化金属

用银钯合金替代纯银做面电极,提高钯的含量可以增强抗硫化性能。使用银钯合金制作面电极,工艺难度会提高,材料和工艺成本均上升。

相对而言从材料角度出发,能更好保证电阻不被硫化,例如薄膜电阻器,它是由镍铬合金或氮化钽制成,这种薄膜电阻中不含银,具有非常良好的抗硫化能力。

因抗硫化电阻价格较常规厚膜电阻要高不少,一般用于特殊环境如化工、矿冶、火力发电等场所,用于某些对可靠性要求严格的高端应用中,如电信、汽车电子和军工等行业。

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