这一次，我必须让你知道电阻失效的模式有哪些！

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引Lead言日常生活中，各类产品中电子零件运用广泛，而任何电路板上使用最多的器件就是电容、电阻，其中电阻因价格便宜与分压限流特性更是被大量应用。近年来，随着电子设备朝短小轻薄发展，片式电阻器也随之得到迅速发展，其可靠性问题也引起了人们越来越多的关注。虽然电阻器工艺流程得到很大改善，但当产品投入使用时，其失效现象仍时有发生，因此本文对片式膜电阻器的典型失效模式、机理与原因进行了归纳、汇总，以供参考。科普一下：什么是电阻

电阻在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。电阻小的物质称为电导体，简称导体，电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。

片式电阻器的结构和工艺简述

片式膜电阻器的结构如图1所示

图1 片式膜电阻器结构示意图

片式膜电阻器的工艺流程为：在已预制沟槽的陶瓷基板上印刷正面电极→印刷背面电极→高温烧结→印刷电阻体→高温烧结→印刷保护玻璃→高温烧结→激光调阻→印刷保护玻璃→印刷标志→端电极制成→高温烧结→端面处理→成品测量→筛选→质量一致性检验→入库交付。

电阻器失效模式与机理

效模式：各种失效的现象及其表现的形式。

失效机理：是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。

失效模式占失效总比例表

失效模式	占失效总比例
开路	49%
阻值漂移	22%
引线断裂	17%
其它	7%

失效机理分析

片式膜电阻器的典型失效模式有阻值开路、机械损伤和阻值漂移等。

（1）阻值开路

片式膜电阻器的阻值开路失效是指电阻器失去应有的阻值， 在电测时表现为开路。其失效机理一般为电极脱落、电极熔蚀和电阻膜层断裂等。

导致片式膜电阻器电极脱落的可能原因有：电极层与基片附着强度不够、电极层耐焊性差和焊接时受到过大的机械应力或热应力导致的席流失现象（如图2、图3）。

图2 片式膜电阻器电极锡流失

图3 片式膜电阻器电极锡流失切片图

导致片式膜电阻器电极熔蚀的可能原因有：中间电极层（阻挡层）的厚度不够或保护玻璃釉层的厚度不够，内电极层（银钯层）外露，在焊接的过程中，锡铅焊料与银钯浆料共融，或在长时间的使用过程中发生银离子迁移或硫化反应，从而导致内电极出现空洞、缝隙，严重时甚至出现阻值开路现象。

导致片式膜电阻器的电阻膜层发生断裂的可能原因有：电阻膜层受到了超过其承受极限的电应力（功率）而过热，膜层中间部位的热量集中，严重时发生崩裂而开路。出现此类失效的电阻器表面一般均可见受热熔化而产生的变色圈状痕迹。

（2）机械损伤

片式膜电阻器的机械损伤失效是一种较常见的失效模式，一般表现为：基体断裂（如图4）、端电极受损（如图5）和电阻膜层受损等。导致片式膜电阻器机械损伤失效的原因，大多是由于电阻器在焊接、安装或转运过程中受到不当的机械应力作用而受损，而后又受到电、热和机械（冲击、振动和三防等）环境应力的作用所导致的。

图4 电阻器机体断裂

图5 端电极受损

（3）阻值漂移

片式膜电阻器阻值漂移失效是指电阻器在调试、使用过程中发生阻值超差、阻值跳变或电阻温度特性（TCR：Temperature Coefficient of Resistance）超差等现象。从片式膜电阻器结构、工艺和原材料特性的分析中可知，电阻膜层由氧化钌、硼硅酸玻璃和有机载体混合浆料通过丝网印刷、高温烧结而成，工艺制程一旦完成，其电阻值和TCR即已确定。其后其电阻值受环境温度和其他试验条件（例如： 焊接、潮湿和加电工作等） 的影响，可能会发生标准允许的细微变化；除此之外，除非受到意外应力（例如：机械损伤、过电熔蚀等）的作用而损伤到电阻膜层，发生不可逆的一次性变化（阻值异常漂移），其电阻值和TCR可视为恒定不变。因此，可以通过工艺与原材料控制、成品筛选和使用方的环境应力筛选等手段来有效地剔除阻值超标的产品，确保交付产品的电阻值和TCR符合要求。

（4）硫化

有一批现场仪表在某化工厂使用一年后，仪表纷纷出现故障。经分析发现仪表中使用的厚膜贴片电阻阻值变大了，甚至变成开路了。把失效的电阻放到显微镜下观察，可以发现电阻电极边缘出现了黑色结晶物质，进一步分析成分发现，黑色物质是硫化银晶体。原来电阻被来自空气中的硫给腐蚀了。

（5）气体吸附与解吸

膜式电阻器的电阻膜在晶粒边界上，或导电颗粒和黏结剂部分，总可能吸附非常少量的气体，它们构成了晶粒之间的中间层，阻碍了导电颗粒之间的接触，从而明显影响阻值。

合成膜电阻器是在常压下制成，在真空或低气压工作时，将解吸部分附气体，改善了导电颗粒之间的接触，使阻值下降。同样，在真空中制成的热分解碳膜电阻器直接在正常环境条件下工作时，将因气压升高而吸附部分气体，使阻值增大。如果将未刻的半成品预置在常压下适当时间，则会提高电阻器成品的阻值稳定性。

温度和气压是影响气体吸附与解吸的主要环境因素。对于物理吸附，降温可增加平衡吸附量，升温则反之。由于气体吸附与解吸发生在电阻体的表面。所以对膜式电阻器的影响较为显著。阻值变化可达1%~2%。

（6）氧化

氧化是长期起作用的因素（与吸附不同），氧化过程是由电阻体表面开始，逐步向内部深入。除了贵金属与合金薄膜电阻外，其他材料的电阻体均会受到空气中氧的影响。氧化的结果是阻值增大。电阻膜层愈薄，氧化影响就更明显。

防止氧化的根本措施是密封（金属、陶瓷、玻璃等无机材料）。采用有机材料（塑料、树脂等）涂覆或灌封，不能完全防止保护层透湿或透气，虽能起到延缓氧化或吸附气体的作用，但也会带来与有机保护层有关的些新的老化因素。

本文是从笔者从事电子元器件试验检测和失效分析工作中所得到的实践经验出发，针对片式膜电阻器的典型失效模式、失效机理和失效原因，提出了一些浅见， 供读者参考，如有元器件想换问题或具体零件检测需求，可留言或联络质链网客服寻求专家咨询。

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   文案 |姚帅

   编辑 | dyy