引言

電阻器的失效機(jī)理是多方面的，材料工藝缺陷、工作條件或環(huán)境條件下所發(fā)生的各種理化過程都可能引起電阻失效，從而影響整機(jī)產(chǎn)品的使用可靠性。本文以電阻阻值降低失效為例，通過外觀檢查、X-ray檢查、thermal EMMI定位、SEM形貌觀察、切片分析等測試方法，分析其失效原因與機(jī)理。

一、案例背景

采樣電阻在PCBA上高溫高濕、帶電條件下發(fā)生失效，表現(xiàn)為阻值漂移。現(xiàn)進(jìn)行測試分析，查找其失效原因。

二、分析過程

1. 外觀檢查

為確認(rèn)失效樣品外觀是否存在明顯不良，對失效樣品進(jìn)行外觀檢查。失效樣品外觀無明顯的裂紋，破損等異常，正面絲印清晰。

2. X-ray檢查

為確認(rèn)失效樣品內(nèi)部是否存在明顯的結(jié)構(gòu)異常，對失效樣品進(jìn)行X-ray檢查。

檢查結(jié)果顯示：失效樣品陶瓷基體無明顯的裂紋、破損，電阻調(diào)阻槽未發(fā)現(xiàn)有明顯的燒毀等異常。

圖1. 樣品X-ray形貌

3. 失效現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)

為確認(rèn)失效樣品的失效現(xiàn)象，割斷電阻在PCBA上與其他元器件的連接后，對失效樣品進(jìn)行測試。常溫下測試，失效電阻阻值滿足規(guī)格書要求，把失效樣品放進(jìn)40℃、90%RH溫箱，串聯(lián)一起加電400V，140小時(shí)后斷電，在常溫下測試發(fā)現(xiàn)失效電阻阻值發(fā)生明顯減小，低于規(guī)格下線。

4. Thermal EMMI定位分析

前面分析可知：在高溫高濕，帶電一段時(shí)間后電阻阻值發(fā)現(xiàn)減小，低于規(guī)格下限，說明電阻內(nèi)部可能發(fā)生漏電現(xiàn)象。為確認(rèn)電阻內(nèi)部的漏電位置，對電阻進(jìn)行了thermal EMMI定位分析，查找電阻內(nèi)部電阻漏電點(diǎn)。

定位結(jié)果顯示：失效電阻內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有異常亮點(diǎn)，異常亮點(diǎn)主要集中在電阻調(diào)阻槽的縱軸方向，說明電阻調(diào)阻槽的縱軸方向存在漏電現(xiàn)象。

圖2. 失效樣品thermal EMMI定位形貌

圖3. 功能正常樣品thermal EMMI定位形貌

5. SEM形貌觀察

為確認(rèn)失效樣品表面是否存在裂紋，空洞等異常，對樣品表面進(jìn)行SEM形貌觀察。

觀察結(jié)果顯示：失效樣品表面有明顯的孔洞，未發(fā)現(xiàn)有明顯的裂紋。

圖4. 失效樣品SEM形貌

6. 切片分析

前面分析可知：失效電阻調(diào)阻槽內(nèi)有漏電現(xiàn)象，未確認(rèn)調(diào)阻槽內(nèi)漏電的原因，對失效樣品進(jìn)行切片分析。

切片結(jié)果顯示：

（1）#1失效樣品在調(diào)阻槽位置發(fā)現(xiàn)樹脂酥松及金屬殘余，通過EDS確認(rèn)，金屬殘余的成分與電阻膜成分一致，說明調(diào)阻槽內(nèi)存在電阻膜殘余。

圖5. #1失效樣品切片形貌

圖6. #1失效樣品切片EDS

（2）#2失效樣品在調(diào)阻槽位置發(fā)現(xiàn)金屬富集、樹脂層存在空洞，調(diào)阻槽內(nèi)發(fā)現(xiàn)金屬殘余的現(xiàn)象，過EDS確認(rèn)，金屬殘余的成分與電阻膜成分一致，說明調(diào)阻槽內(nèi)存在電阻膜殘余。

圖7. #2失效樣品切片SEM形貌

圖8. #2失效樣品切片EDS

三、總結(jié)分析

外觀檢查、X-ray檢查等無損檢查未發(fā)現(xiàn)失效電阻外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)有明顯缺陷；

失效現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)確認(rèn)，失效電阻在進(jìn)40℃、90%RH，帶電140小時(shí)后出現(xiàn)了阻值漂移的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為阻值降低，且低于電阻規(guī)格下限，這與委托方反饋的現(xiàn)象一致；

為確認(rèn)失效電阻內(nèi)部導(dǎo)致阻值漏電的位置，對失效電阻進(jìn)行了thermal EMMI定位。定位發(fā)現(xiàn)失效電阻調(diào)阻槽內(nèi)部有異常亮點(diǎn)，亮點(diǎn)位置電阻內(nèi)部漏電位置；

SEM形貌觀察發(fā)現(xiàn)電阻表現(xiàn)有明顯的孔洞，孔洞為水氣進(jìn)入電阻內(nèi)部提供了通道。

切片分析發(fā)現(xiàn)：失效電阻調(diào)阻槽內(nèi)部漏電位置存在明顯的電阻膜殘余，樹脂層存在空洞、酥松等異常。而調(diào)阻槽內(nèi)存在電阻膜殘余，在存在水氣的環(huán)境條件下，會(huì)導(dǎo)致調(diào)阻槽之間漏電流增大，而樹脂層存在空洞、酥松同樣會(huì)導(dǎo)致調(diào)阻槽之間的漏電流增加，這就是電阻在高溫高濕帶電條件下阻值降低的原因。

四、結(jié)論與建議

電阻阻值降低的原因?yàn)椋菏щ娮枵{(diào)阻槽內(nèi)存在電阻膜殘余及樹脂層存在空洞及酥松等缺陷，在存在水氣的環(huán)境條件下，調(diào)阻槽內(nèi)部漏電，最終導(dǎo)致電阻阻值降低。而調(diào)阻槽內(nèi)存在電阻膜殘余屬于電阻本身的質(zhì)量缺陷。

改善建議

通過DPA破壞性物理分析等手段加強(qiáng)物料的來料質(zhì)量管控。

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