厚聲貼片電阻作為電子電路中應(yīng)用最廣泛的元件之一，其失效可能導(dǎo)致電路性能下降甚至系統(tǒng)崩潰。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電阻器失效占電子元件故障的30%以上。因此，深入研究其失效模式及預(yù)防策略，對提高電子產(chǎn)品的可靠性具有重要意義。

厚聲貼片電阻的失效模式分析

1. 開路失效

開路失效是電阻器最嚴(yán)重的失效模式之一，表現(xiàn)為電阻器失去應(yīng)有的阻值，在測試時(shí)呈現(xiàn)開路狀態(tài)。其失效機(jī)理主要包括電極脫落、電極熔蝕和電阻膜層斷裂。電極脫落的原因包括電極層與基片附著強(qiáng)度不夠、電極層耐焊性差以及焊接時(shí)受到過大的機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力導(dǎo)致的電極錫流失現(xiàn)象。電極熔蝕則可能由中間電極層厚度不夠或保護(hù)玻璃釉層厚度不夠，導(dǎo)致內(nèi)電極層外露，在焊接過程中錫鉛焊料與銀鈀漿料共融，或長時(shí)間使用過程中發(fā)生銀離子遷移或硫化反應(yīng)，進(jìn)而出現(xiàn)空洞、縫隙，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致開路。電阻膜層斷裂則通常是由于電阻膜層受到超過其承受極限的電應(yīng)力(功率)而過熱，膜層中間部位熱量集中，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生崩裂而開路。

2. 機(jī)械損傷失效

機(jī)械損傷失效是貼片電阻常見的失效模式，表現(xiàn)為基體斷裂、端電極受損和電阻膜層受損等。這種失效大多是由于電阻器在焊接、安裝或轉(zhuǎn)運(yùn)過程中受到不當(dāng)?shù)臋C(jī)械應(yīng)力作用而受損，而后又受到電、熱和機(jī)械(沖擊、振動(dòng)和三防等)環(huán)境應(yīng)力的作用所導(dǎo)致的。

3. 阻值漂移失效

阻值漂移失效是指電阻器在調(diào)試、使用過程中發(fā)生阻值超差、阻值跳變或電阻溫度特性超差等現(xiàn)象。電阻受環(huán)境溫度和其他試驗(yàn)條件(如焊接、潮濕和加電工作等)的影響，可能會(huì)發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)允許的細(xì)微變化。此外，受到意外應(yīng)力(如機(jī)械損傷、過電熔蝕等)的作用而損傷到電阻膜層，也會(huì)發(fā)生不可逆的阻值異常漂移。

4. 硫化失效

厚膜貼片電阻的內(nèi)部電極采用了銀，如果有硫黃成分氣體從保護(hù)膜和電鍍層之間的縫隙侵入，就會(huì)發(fā)生硫化反應(yīng)，慢慢生成硫化銀。由于硫化銀不導(dǎo)電，因此隨著電阻被硫化，電阻值慢慢增大，直至最終成為開路。

5. 氧化失效

氧化是長期起作用的因素，與吸附不同的是，氧化過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)受到空氣中氧氣的影響。氧化的結(jié)果是電阻值增大，電阻膜層愈薄，氧化影響就更明顯。

6. 氣體吸附與解吸失效

電阻的電阻膜在晶粒邊界上，或?qū)щ婎w粒和黏結(jié)劑部分，總可能吸附非常少量的氣體，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。溫度和氣壓是影響氣體吸附與解吸的主要環(huán)境因素。對于物理吸附，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，所以對膜式電阻器的影響較為顯著，阻值變化可達(dá)1%—2%。

厚聲貼片電阻失效的預(yù)防策略

1. 針對開路失效的預(yù)防

優(yōu)化焊接工藝：選擇適合回流焊的電阻，確保其能承受的溫度范圍和機(jī)械強(qiáng)度滿足焊接要求。控制焊接溫度和時(shí)間，避免溫度過高或時(shí)間過長導(dǎo)致電阻失效。同時(shí)，在焊接過程中應(yīng)避免對電阻造成機(jī)械損傷。

提高電極質(zhì)量：改進(jìn)電極層與基片的附著工藝，提高電極層的耐焊性。增加中間電極層和保護(hù)玻璃釉層的厚度，防止內(nèi)電極層外露。

2. 針對機(jī)械損傷失效的預(yù)防

規(guī)范操作流程：在電阻器的焊接、安裝和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，避免對電阻器施加不當(dāng)?shù)臋C(jī)械應(yīng)力。

優(yōu)化電路板設(shè)計(jì)：合理布局電路板上的元件，減少電阻器受到的機(jī)械沖擊和振動(dòng)。

3. 針對阻值漂移失效的預(yù)防

選擇高質(zhì)量電阻：選用具有良好溫度特性和穩(wěn)定性的電阻器，確保其在不同環(huán)境條件下阻值變化在允許范圍內(nèi)。

避免過載使用：在電路設(shè)計(jì)中，充分考慮電阻器的功率耗散和散熱問題，避免電阻器長時(shí)間在極限條件下工作。

4. 針對硫化失效的預(yù)防

增加保護(hù)層：采用增加保護(hù)層的措施，如增加與二次保護(hù)層相同的材質(zhì)的C4保護(hù)層，避免電極與保護(hù)層之間產(chǎn)生縫隙，從而防止含硫氣體進(jìn)入發(fā)生硫化反應(yīng)。

選用抗硫化電極材料：如采用金作為抗硫化的電極材料，提高電阻的抗硫化能力。

改善焊接工藝：優(yōu)化電阻的焊接工藝，減少機(jī)械應(yīng)力對電阻造成損傷，防止二次保護(hù)層與外電極鍍層間縫隙變大。

控制物料選擇：避免使用含有硫元素的PCB綠油、導(dǎo)線封膠、電子油漆等物料，防止其在工作過程中釋放含硫物質(zhì)導(dǎo)致電阻硫化。

5. 針對氧化失效的預(yù)防

選用耐氧化材料：對于易氧化的電阻材料，可采用表面鍍層等處理方法，提高其抗氧化性能。

控制使用環(huán)境：盡量避免電阻器在高溫、高濕等易加速氧化的環(huán)境中使用。

6. 針對氣體吸附與解吸失效的預(yù)防

優(yōu)化封裝工藝：改進(jìn)電阻器的封裝工藝，減少電阻膜層與氣體的接觸面積，降低氣體吸附與解吸對阻值的影響。

控制使用環(huán)境：避免電阻器在溫度和氣壓變化劇烈的環(huán)境中使用。

厚聲貼片電阻的失效模式多樣，對電路性能影響重大。通過深入分析失效機(jī)理，并采取針對性的預(yù)防措施，如優(yōu)化焊接工藝、提高電極質(zhì)量、選擇高質(zhì)量電阻、增加保護(hù)層、選用抗硫化電極材料、改善焊接工藝、控制物料選擇、選用耐氧化材料、優(yōu)化封裝工藝等，可有效降低電阻器的失效風(fēng)險(xiǎn)，提高電子產(chǎn)品的可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的使用環(huán)境和要求，綜合考慮各種因素，制定合理的預(yù)防策略。