【失效分析】电阻硫化开裂失效分析

08月,09,2022 | 浏览次数:3540


【失效分析】电阻硫化开裂失效分析

背景:客户反馈其产品存放一段时间后,出现故障,排查发现一贴片电阻开路,故送测一不良品进行失效分析,以确认电阻开裂的原因。

01.样品信息及分析方式

1.问题描述:
客户反馈其产品存放一段时间后,安装调试时出现故障,排查发现一贴片电阻开路,故送测一不良品进行失效分析,以确认电阻开裂的原因。
失效分析实验方案:
优尔鸿信检测-失效分析实验方案

分析方式:

1.失效电阻外观检查,未发现明显的电极层缺失及本体开裂。

2.切片分析发现,电阻焊点正常,但左侧电极银层有缺失。

3.SEM+EDS分析,面电极银缺失位置发现了大量S元素,推测发生了硫化,生成了导电率低的硫化银,导致电阻开路失效。

失效症状:电阻开路

失效形式:

失效机理:面电极银发生了硫化,生成了导电率低的硫化银,导致电阻开路失效。

改善建议:议确认电阻表面密封胶是否有气体吸附性,如有,更换密封胶,或者涂覆三防漆隔绝空气。

02.分析数据

2.1 样品观察

电阻硫化开裂失效分析样品

元器件面涂有密封胶,失效位置密封胶客户已剥除。

2.2 不良现象确认

万用表测量失效电阻阻值

用万用表测量失效电阻的阻值,阻值为OL,电阻开路。

03.测试结果

3.1 外观检查

3D显微镜观察失效电阻

用3D显微镜观察,未发现失效电阻有明显的开裂及电极缺失。

3.2 X-Ray观察
用X-Ray观察失效电阻

用X-Ray观察失效电阻,未发现电阻膜缺失,但发现电阻左侧有异常区域(白色发亮位置),需进一步切片确认是否为开裂。

3.3 切片+SEM+EDS分析
左侧焊点
失效电阻左侧焊点切片+SEM+EDS分析

右侧焊点
失效电阻右侧焊点切片+SEM+EDS分析

失效电阻两侧焊点正常,未发现开裂。左侧面电极银层有缺失,同X-Ray异常区域相匹配。 

SEM+EDS分析

失效电阻SEM+EDS分析

EDS成分分析区域
EDS成分分析结果(%)
EDS成分分析结果表格

银缺失位置发现大量元素S,推测面电极发生了硫化,生成了导电率低的硫化银,导致电阻开路失效。

04.分析与讨论

电阻硫化机理

片式电阻端电极一般采用三层结构,内电极(面电极、背电极、侧电极),中间电极,外电极。失效电阻面电极采用的银,通过烧结而成,中间电极为镍,外电极为锡。

面电极为金属,二次保护层属于非金属材料,两种材料特性不一致,且交界处镀层相对薄,容易形成缝隙。空气中的硫化物质易从二次保护层与电极的交界处慢慢渗入到面电极,从而生成硫化银,硫化银导电率低,导致电阻硫化开路失效。 片式电阻结构图

电阻表面涂覆有密封胶保护,但是有研究表明,有的密封胶有良好的气体渗透性,容易吸附空气中含硫的物质,如若端电极与二次保护层存在缝隙,则很容易发生硫化导致电阻失效。 

05.结论与建议

结论:

1.失效电阻外观检查,未发现明显的电极层缺失及本体开裂。

2.切片分析发现,电阻焊点正常,但左侧电极银层有缺失。 

3.SEM+EDS分析,面电极银缺失位置发现了大量S元素,推测发生了硫化,生成了导电率低的硫化银,导致电阻开路失效。

建议:确认电阻表面密封胶是否有气体吸附性,如有,更换密封胶,或者涂覆三防漆隔绝空气。



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