厚膜片式电阻器硫化机理及失效原因分析

厚膜片式电阻器硫化机理及失效原因分析

梁建银

广东风华高新科技股份有限公司广东肇庆526000

摘要：随着经济的发展，电源产品的应用逐渐广泛，而其中密封和散热问题是电源产品在生产时需要考虑的重要问题。目前，通过DC/DC模块来进行电源散热的应用较为广泛，但此种防抖会刀子厚膜片式电阻阻值增大，导致出现故障。在本文中，笔者将利用DC/DC模块对电阻进行硫化实验，从而分析出电源失效的原因，并且利用扫描电镜以及能谱的分析，从而深入探析导致电阻器的硫化的原因。

关键词：厚膜片式；电阻器；硫化机理；失效原因

对存在故障的DC/DC模块进行分析发现，在故障元件中，很多是因为厚膜片式电阻器由于过压或者过功率导致的电阻阻值增大，最终导致开路问题。在本文中，在进行电路的分析和计算中发现，电阻的电压额降和功率额降能够满足设计要求，同时存在着很大的富余，但这样仍然使得厚膜片式电阻器的损坏程度较高。一些研究人员认为这是由于厚膜片式电阻器的本身质量存在缺陷，在投入使用后会发生老化现象，但是在进行可靠性实验的过程中没有将这一缺点暴露出来，当投入使用后为什么会出现诸多的问题呢，因此说，厚膜片式电阻器的失效原因仍然有待探索

1、电阻硫化产生的原因探析

对于电阻硫化的部位，仅仅出现与厚膜片式电阻器上，而对于其他的电阻器例如轴向引线和膜片式电阻器的影响几乎为零。

对出现问题的厚膜片式电阻器进行分析，其中常见的问题是阻值变大或者出现开路问题。通过利用电镜和能谱对其进行分析，从中发现厚膜片式电阻器的电极存在硫或者硫的化合物，电阻端电极处的能谱分析如下图所示：

在DC/DC使用的模块中应用到的硅胶按照A与B的混合比例为1:1进行混合，其中基础的聚合物为含乙烯基的聚二甲基硅氧烷，交联剂选取的是具有较低的分子质量的含氢硅油，在反应中选取的催化剂为铂系催化剂，当两者开始发生交联反应后，便会发生固化，同时在进行交联反应的过程中加入高温条件，能够极大的缩短固化时间，促进反应的进行。

将上述反应产生的硅胶利用微电子材料和元器件分析中心进行分析发现此种方法产生的硅胶成分中没有硫成分的出现，但是这种硅胶存在着多孔问题。这种结构使得硅胶在投入使用后能够有效的吸附空气中硫化物分子，同时此种结构的硅胶不论是单组分结构或者双组份结构硅胶性质类似，都对硫化物具有吸附特性。

从上述中可以看出，由于空气中的硫化物导致的灌封硅胶中的DC/DC电池中的电阻相互作用，由于硅胶中对于硫化物具有较强的吸附作用，使得当厚片式电阻器在投入使用后在电阻端和二次保护层之间形成缝隙，同时不同的焊接工艺对于缝隙产生的影响状况不同，影响也有所差异。在硅胶中存在着大量的微孔结构，因此当硅胶吸附硫化物的浓度越来越高的时候，就会使得硫化物通过二次保护层和硅胶中的缝隙建进入到电阻电极当中，使得在厚膜片式电阻电极间产生电导率较低的硫化银，最终导致厚膜片式电阻的电导率降低，电阻的阻值出现开路问题。

2、针对上述问题的预防和解决措施

2.1使用防硫化电阻

要想有效避免厚膜片式电阻出现硫化问题，最佳的方式是应用防硫化电阻，或者应用全薄膜工艺电阻或者电阻插件来防止厚膜片式电阻发生硫化问题。

应用防硫化电阻需要合理的设计二次保护覆盖层的大小，这样能够有效的对底层的电极进行有效的保护，同时这样做能够使得保护层较弱的边缘部位不用直接暴露在与空气接触的环境中，这样做能够有效的提高厚膜片式电阻的防硫化的性能。

对于防硫化电阻的另外一种设计理念是从材料本身的角度进行考虑，提升钯在银钯浆料中的含量，将质量分数加以提升，从百分之零点五提升至百分之十，这样大幅度提升钯的质量分数能够有效的提升厚膜片式电阻的抗硫化的能力，使得电阻在高硫化物的环境下仍能保持较好的性能。

从上面的叙述中可以看出，对于厚膜片式电阻的防硫化的设计主要从两个方面进行考虑，一种方法是利用包封覆盖的方式来对材料进行覆盖，减小边缘地带与空气的接触，另一种方法是从材料的角度考虑问题，通过增加钯的质量分数来提升材料的抗硫化特性。

2.2涂三防漆

通过涂三防漆的方式，能够有效的使PCB板与空气相互隔绝，从而有效的提升厚膜片式电阻的抗硫化的能力。表2显示了三防漆的特性

3结束语

在本文中，笔者首先分析了电阻硫化产生的原因探析，随后针对上述问题的预防和解决措施，希望本文的内容对于相关工作的展开有所帮助。

参考文献

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