片狀電阻硫化失效機(jī)理及應(yīng)用可靠性研究

4 影響電阻硫化因素分析

　　通過對片狀電阻失效機(jī)理分析及相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以看到，電阻硫化失效受到外界影響因素很多，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)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(jī)械應(yīng)力影響

　　R203電阻位置在生產(chǎn)過程或裝配電器盒后存在機(jī)械應(yīng)力，致使二次保護(hù)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二次保護(hù)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(dǎo)電能力，在阻值上表現(xiàn)出“開路”或“阻值增大”的失效現(xiàn)象。R121和R146位置應(yīng)力較小，在短期內(nèi)未出現(xiàn)硫化失效。試驗(yàn)驗(yàn)證也證明電阻硫化失效受機(jī)械應(yīng)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(hù)層搭接長度不可控，搭接長度長的，抗硫化能力好，搭接長度短的，抗硫化能力差，具體差異見圖5。R203位置電阻可能抗硫化能力較差，易出現(xiàn)硫化。 電阻本體尺寸越大，電阻抗硫化失效持續(xù)時間越長。

4.3 硅膠附硫效應(yīng)

　　核實(shí)售后復(fù)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)際沒有涂覆硅膠。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證硅膠有附硫效應(yīng)，會吸附硫化氣體，加速硫化，外加機(jī)械應(yīng)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(jī)及管路件，壓縮機(jī)使用隔音棉、管路件使用阻尼塊等經(jīng)過檢測均含有硫元素，需要對空調(diào)內(nèi)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(hù)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(shù)如表3)，有效解決電阻硫化失效問題。

5.2 使用抗硫化電阻

5.2.1 抗硫化電阻方案一

　　通過延長二次保護(hù)包裹層設(shè)計尺寸，同時讓底層電極覆蓋二次保護(hù)，大到一定尺寸，電鍍時鎳層與錫層均容易覆蓋二次保護(hù)層，避免二次保護(hù)層邊緣暴露在空氣中與硫化氣體化合反應(yīng)，提高電阻抗硫化能力。具體方案設(shè)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(shè)計將銀電極四周及銀電極與二次保護(hù)層搭接處全部保護(hù)起來，有效阻隔含硫氣體侵蝕銀電極。具體方案設(shè)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(jù)實(shí)際應(yīng)用情況及價格選取，一般鈀含量小于5%，也有10%。鈀和金的穩(wěn)定性很好，不會受硫化氣體影響，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(jié)及意義

　　片狀電阻在過程無失效，在售后使用2年后出現(xiàn)大量硫化失效，經(jīng)過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(xiàn)象、失效機(jī)理。分析研究結(jié)果：片狀電阻端電極和二次保護(hù)包覆層之間存在縫隙，空氣中的硫化物通過灌封硅膠吸附進(jìn)入到片狀電阻內(nèi)電極，導(dǎo)致內(nèi)電極涂覆銀層的銀被硫化，生成電導(dǎo)率低的硫化銀，使電阻的阻值變大，甚至開路狀態(tài)。

　　可見電阻硫化失效是一個長期逐步漸進(jìn)失效過程，非過程質(zhì)量控制可以解決。只有提前預(yù)防，提高器件應(yīng)用環(huán)境與工作可靠性。經(jīng)大量的方案分析驗(yàn)證確定A公司最終的執(zhí)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)過實(shí)際應(yīng)用取得顯著效果。該方案在其他電子制造領(lǐng)域同樣值得借鑒。

　　參考文獻(xiàn)：

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

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