片狀電阻硫化失效機理及應用可靠性研究

4 影響電阻硫化因素分析

　　通過(guò)對片狀電阻失效機理分析及相關(guān)實(shí)驗驗證可以看到，電阻硫化失效受到外界影響因素很多，通過(guò)實(shí)驗發(fā)現有以下幾種影響因素，識別影響因素采取有效管控措施。

4.1 機械應力影響

　　R203電阻位置在生產(chǎn)過(guò)程或裝配電器盒后存在機械應力，致使二次保護層與外電極鍍層間縫隙變大，加速外界含硫腐蝕性氣體通過(guò)二次保護層與電極鍍層之間的交界處滲透到面電極，使面電極的Ag被硫化，生成了化合物Ag₂S 或Ag₂SO₃而失去導電能力，在阻值上表現出“開(kāi)路”或“阻值增大”的失效現象。R121和R146位置應力較小，在短期內未出現硫化失效。試驗驗證也證明電阻硫化失效受機械應力影響。

4.2 封裝差異及本體尺寸差異

　　片狀電阻本身封裝差異。因外電極鍍層與二次保護層搭接長(cháng)度不可控，搭接長(cháng)度長(cháng)的，抗硫化能力好，搭接長(cháng)度短的，抗硫化能力差，具體差異見(jiàn)圖5。R203位置電阻可能抗硫化能力較差，易出現硫化。 電阻本體尺寸越大，電阻抗硫化失效持續時(shí)間越長(cháng)。

4.3 硅膠附硫效應

　　核實(shí)售后復核搜集故障品，硫化失效電阻R203絲印靠近主芯片，涂覆硅膠較多，R121、R146靠近高頻變壓器，實(shí)際沒(méi)有涂覆硅膠。經(jīng)過(guò)實(shí)驗驗證硅膠有附硫效應，會(huì )吸附硫化氣體，加速硫化，外加機械應力，進(jìn)一步加速硫化速度。

4.4 控制器裝配環(huán)境影響

　　控制器下方即是壓縮機及管路件，壓縮機使用隔音棉、管路件使用阻尼塊等經(jīng)過(guò)檢測均含有硫元素，需要對空調內部含有的物料進(jìn)行識別，脫硫去除物質(zhì)中的硫。

5 片狀電阻硫化失效解決方案

5.1 采用三防膠工藝

　　在PCB板器件本體均勻涂覆三防膠形成有效保護膜，可以隔絕空氣，防止電阻硫化。我司使用日本信越三防膠(日本信越三防膠性能參數如表3)，有效解決電阻硫化失效問(wèn)題。

5.2 使用抗硫化電阻

5.2.1 抗硫化電阻方案一

　　通過(guò)延長(cháng)二次保護包裹層設計尺寸，同時(shí)讓底層電極覆蓋二次保護，大到一定尺寸，電鍍時(shí)鎳層與錫層均容易覆蓋二次保護層，避免二次保護層邊緣暴露在空氣中與硫化氣體化合反應，提高電阻抗硫化能力。具體方案設計如圖6。

5.2.2 抗硫化電阻方案二

　　采取濺射鎳-鉻阻隔層，阻隔層設計將銀電極四周及銀電極與二次保護層搭接處全部保護起來(lái)，有效阻隔含硫氣體侵蝕銀電極。具體方案設計如圖7所示。

5.3 采用高鈀含量或是附金面電極電阻

　　電阻底層電極采取高鈀電極漿，金漿，鈀含量根據實(shí)際應用情況及價(jià)格選取，一般鈀含量小于5%，也有10%。鈀和金的穩定性很好，不會(huì )受硫化氣體影響，可以有效降低銀離子遷移及電阻硫化失效產(chǎn)生。

6 整改總結及意義

　　片狀電阻在過(guò)程無(wú)失效，在售后使用2年后出現大量硫化失效，經(jīng)過(guò)對電阻失效采用掃描電鏡、能譜分析等手段研究，確定電阻硫化現象、失效機理。分析研究結果：片狀電阻端電極和二次保護包覆層之間存在縫隙，空氣中的硫化物通過(guò)灌封硅膠吸附進(jìn)入到片狀電阻內電極，導致內電極涂覆銀層的銀被硫化，生成電導率低的硫化銀，使電阻的阻值變大，甚至開(kāi)路狀態(tài)。

　　可見(jiàn)電阻硫化失效是一個(gè)長(cháng)期逐步漸進(jìn)失效過(guò)程，非過(guò)程質(zhì)量控制可以解決。只有提前預防，提高器件應用環(huán)境與工作可靠性。經(jīng)大量的方案分析驗證確定A公司最終的執行方案，信越三防膠+羅姆抗硫化電阻，有效解決電阻硫化失效，經(jīng)過(guò)實(shí)際應用取得顯著(zhù)效果。該方案在其他電子制造領(lǐng)域同樣值得借鑒。

　　參考文獻：

　　[1]Brian Mccabe.薄膜電阻器提供不滲透硫的解決方案[J].今日電子, 2009(11):29-30.

　　[2]雷云燕.厚膜片狀電阻器開(kāi)路失效分析[J].電子元件與材料, 2000,19 (3):38-38.

　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第7期第47頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。