電阻的硫化失效是厚膜片狀電阻常見的一種失效現(xiàn)象，電阻的硫化會(huì)導(dǎo)致電阻的阻值的增大或開路失效。據(jù)研究表明，電阻尺寸差異影響電阻硫化的失效概率，尺寸越大，電阻硫化失效概率越低，抗硫化失效持續(xù)時(shí)間越長。電阻產(chǎn)品的小型化使得電阻硫化失效現(xiàn)象這一問題變得不可忽視。再者，越漸嚴(yán)峻的工作環(huán)境，也使得電阻發(fā)生硫化失效的情況越發(fā)增多，對(duì)電阻的抗硫化性能要求也越漸提高。因此，研究電阻的硫化失效原因、失效機(jī)理、失效現(xiàn)象等方面，對(duì)提高片狀電阻的可靠性具有極其重要的意義。

厚膜片狀電阻的物理結(jié)構(gòu)

 對(duì)貼片元件而言，硫化現(xiàn)象一般只發(fā)生在厚膜片狀電阻中，而對(duì)薄膜電阻器并無影響，這與厚膜片狀電阻本身的物理結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。

厚膜片狀電阻的端電極，一般采用三層電極結(jié)構(gòu)，如圖 1所示。三層電極包括內(nèi)電極、中間電極與外部電極，其中內(nèi)電極包括面電極、側(cè)電極與背電極。內(nèi)電極中的面電極由具有良好導(dǎo)電性、高熔點(diǎn)的銀鈀（Ag/Pd）漿料燒結(jié)而成，加入鈀（Pd）能提高陶瓷基體與電極的粘合與附著。側(cè)電極的材料一般使用鎳鉻（Ni/Cr）合金，背電極是銀（Ag）電極。中間電極是電鍍而成的鎳（Ni）層，外部電極是錫（Sn）鍍層。二次保護(hù)的包裹層是非金屬的不導(dǎo)電層。

圖1    厚膜片狀電阻器的結(jié)構(gòu)示意圖

厚膜片狀電阻的失效機(jī)理

硫化失效容易發(fā)生于二次保護(hù)包裹層和面電極的交界線區(qū)域。由于制作工藝上很難使面電極與二次保護(hù)包裹層的交界線處形成電鍍層（Ni層和Sn層），因此交界線處容易存在孔隙或縫隙（如圖 2所示），尤其當(dāng)絲網(wǎng)漏印二次保護(hù)包裹層的邊界不整齊時(shí)，情況則更加嚴(yán)重。外界含硫的物質(zhì)通過二次保護(hù)層與電極之間結(jié)合處的孔隙或縫隙滲入到面電極，面電極中的銀（Ag）極易與硫（S）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，銀（Ag）被硫化生成灰黑色、導(dǎo)電性能差的硫化銀（Ag2S），導(dǎo)致電阻的阻值增大或是開路失效。硫化的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

圖2   二次保護(hù)層與面電極間存在縫隙

圖3   電阻硫化過程

圖4~圖6為硫化失效生成硫化銀的典型形貌與能譜圖。

圖6

圖4方框所示區(qū)域的EDS測試結(jié)果

硫化失效的電阻切片面電極銀層的形貌見圖7和圖8。圖8中,外界含硫物質(zhì)從二次保護(hù)層與端電極之間結(jié)合處的縫隙滲入到面電極，生成硫化銀（Ag2S）使電阻阻值增大失效。

外界因素對(duì)電阻硫化失效的影響及其預(yù)防方法

 通過對(duì)厚膜片狀電阻失效機(jī)理的分析可以得知，電阻硫化失效會(huì)受到很多外界因素的影響，針對(duì)不同的影響，也有相應(yīng)的預(yù)防方法。電阻硫化失效主要有以下幾個(gè)方面的影響及其預(yù)防方法：

1、硅膠灌封問題

雖然硅膠的本身不含硫，但硅膠的多孔結(jié)構(gòu)對(duì)空氣中的硫化物就有較強(qiáng)的吸附作用。灌注在電阻上面的硅膠，不斷吸附空氣中的硫化物，硅膠中的硫化物濃度不斷增加，高濃度的硫化物很容易通過電阻端電極和二次保護(hù)包裹層交接孔隙或縫隙進(jìn)入到電阻面電極形成硫化銀，導(dǎo)致電阻阻值增大失效。因此在使用灌封膠時(shí)要注意是否會(huì)造成電阻硫化失效，通過灌封膠的選型上選擇抗硫化性能良好的灌封膠或者使用三防膠工藝隔絕空氣可以較好地回避這一因素所帶來的影響。

2、電阻生產(chǎn)或裝配過程中受到機(jī)械應(yīng)力

電阻在生產(chǎn)或裝配過程中受到機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致二次保護(hù)層與外電極鍍層間縫隙變大，使外界含硫腐蝕氣體更容易通過二次保護(hù)層與電極鍍層之間交界處滲透到面電極，與面電極的銀硫化。通過改善電阻的焊接工藝、優(yōu)化電路板的設(shè)計(jì)等方法可減少機(jī)械應(yīng)力對(duì)電阻造成損傷進(jìn)而發(fā)生硫化失效。

3、電阻封裝與尺寸差異

片狀電阻本身封裝存在差異，外電極鍍層與二次保護(hù)層搭接長度不可控，搭接長度的長短與電阻抗硫化能力的優(yōu)劣有一定影響。另一方面，電阻本身尺寸對(duì)電阻的抗硫化能力也有影響，電阻的尺寸越大，抗硫化失效的時(shí)間也越長。很多電阻廠家通過各自不同的工藝手段，針對(duì)這些影響因素，設(shè)計(jì)出專門的抗硫化電阻，來提高電阻的抗硫化能力。使用方在電阻的選型上，可以直接選用各廠家設(shè)計(jì)的抗硫化電阻來避免電阻硫化所帶來的影響。

4、含硫物料對(duì)電阻的影響

PCB綠油、導(dǎo)線封膠、電子油漆等物料都含有硫元素，這些物料有可能在工作的過程中會(huì)釋放含硫物質(zhì)，導(dǎo)致電阻發(fā)生硫化失效。在物料的選取上需考慮物料是否會(huì)對(duì)電阻產(chǎn)生的影響，再進(jìn)一步確定是否使用該物料。