片式电阻硫化机理及因素
一、引言
片式电阻(Chip Resistor),也被称为贴片电阻、表面贴装电阻器,是一种应用于SMT的电子元件,可直接贴装在电路板表面。从生产工艺来看,片式电阻可分为薄膜贴片电阻和厚膜贴片电阻,电阻硫化现象就发生在厚膜片式电阻中。
什么是片式电阻硫化?
片式电阻硫化是指在某些环境下,尤其是在高温和湿度较高的环境中,空气中的硫化物与片式电阻器表面的金属材料发生化学反应,生成硫化物层的过程。
二、片式电阻硫化机理
〓 片式电阻结构
片式电阻有三层电极结构 ,内电极中的面电极是银钯(Ag/Pd)浆料,中间电极是镍镀层,外部电极是锡镀层。
〓 硫化机理
由于片式膜厚电阻焊端的结构独特,电极与保护层交界处的电镀层比较薄,不能完全覆盖并保护面电极,易出现缝隙。
空气中的硫化物沿着玻璃釉层与端电极镀层镍之间的间隙渗入,与面电极中的银发生硫化,形成硫化银(𝟒𝐀𝐠+𝟐𝐇𝟐𝐒+𝐎𝟐=𝟐𝐀𝐠𝟐𝐒+𝟐𝐇𝟐𝐎),导致电阻开路或阻值变大。
三、片式电阻硫化因素
灰黑色部分为硫化银
电阻尺寸
尺寸越小电阻硫化失效概率越高。
装配环境
空气中或使用的装配物料中含有“S”。电阻靠近含“S”器件,或用于车载中,当环境温度高、汽油燃烧,均会产生H2S等物质。
表面涂覆
电阻表面涂覆的材料为硅胶。硅胶有许多微孔隙,且具有强吸附力,易使硫化物侵入,对防硫化不起作用,甚至加速硫化。
面电极封装
电阻硫化与表面保护层的搭接长度有关,搭接长度偏短也容易引起硫化。
应力
增加端电极和保护包覆层间存在缝隙风险。
四、案例分享
外观分析
电极结合处存在较多点状发黑异常现象。
X-RAY
端电极结合位置可见明显的发黑异物。
表面SEM分析
表面清晰可见点状异物。
EDS分析
在Sn/Ag结合位置检出异常元素“S”、“Ag”,结合其形貌判断,Ag有外露的现象,生成Ag2S产物。
断面SEM分析
玻璃釉层及端电极未覆盖Ag镀层,Ag逸出生成硫化银。
断面EDS分析
在结合处Ag镀层位置检出异常元素“S”,含量为13.07%,结合 Ag元素含量分析,电阻已发生硫化。