1. 案例背景

    碳膜電阻使用過程中發(fā)生開路現(xiàn)象。

2. 分析方法簡述

      通外觀檢查、CT掃描未發(fā)現(xiàn)電阻器存在基體斷裂、引線帽與電阻體有脫落等導致其開路的現(xiàn)象。

     剝漆后檢查，發(fā)現(xiàn)NG樣品碳膜有明顯的異常段，導致電阻開路的直接原因應為此段損傷引起。OK樣品未發(fā)現(xiàn)有碳膜異常區(qū)域，同時測試其電阻值，發(fā)現(xiàn)與剝漆之前并無變化（說明去除表面的封裝層未對內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何破壞）。而由SEM/EDS測試結(jié)果可以看出，NG樣品的異常區(qū)域在電子顯微鏡下與正常區(qū)域低倍無明顯差異，高倍下觀察可看到異常區(qū)域存在陷坑。EDS測試發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域C含量明顯比正常區(qū)域低，O含量又比正常區(qū)域高，且異常區(qū)域有K離子存在。

圖1.樣品CT掃描照片

    由切片結(jié)果可知，電阻體與引線帽接觸良好，損傷無縱向延伸或其它夾雜；碳膜寬度與隔斷寬度無明顯異常，可判定不應是產(chǎn)品切割工藝不當造成其損傷開路。耐壓和雷擊試驗后，樣品解剖并無嚴重損傷，可判定在正常使用中，其承受的最大電壓或雷擊高壓應不會造成其擊穿燒毀。

圖2.樣品剝漆后外觀照片（8X，25X）

圖3.樣品損傷區(qū)域SEM照片（27X，100X，2000X，5000X）

圖4.樣品切片照片（50X）-金屬帽與電阻體結(jié)合良好

3. 分析與討論

      電阻器的失效機理是多方面的，工作條件或環(huán)境條件下所發(fā)生的各種理化過程是引起電阻失效的原因。導致其失效的機理如下：

1)  氧化

氧化是長期起作用的因素，氧化過程由電阻體表面開始，逐步向內(nèi)部深入，氧化的結(jié)果是阻值增大，電阻膜層越薄氧化作用越顯著。采用有機材料（塑料、樹脂等）涂覆或灌封，不能完全防止保護層透濕或透氣，隨能起到延緩氧化或吸附氣體的作用，但也會帶來與有機保護層有關(guān)的一些新的老化因素。環(huán)境條件也會影響氧化的激烈程度，高溫高濕會加速老化。碳膜電阻器在濕氣存在時，碳膜薄弱部分也會產(chǎn)生氧化，導致薄膜破壞，電阻值增大甚至開路。

2)  引線斷裂

引線斷裂的主要失效機理是引線帽與電阻體焊接工藝缺陷，焊點污染。引線機械應力損傷。

 3)  電阻膜或基體污染

電阻膜有缺陷或退化，或存在可動Na、K、Cl等離子，保護涂層不良。

4）電應力

電阻膜受到外部高壓作用，導致電阻膜被過電擊穿。

4. 結(jié)論

     導致電阻開路的原因應為氧化腐蝕引起，異常變色區(qū)域的C含量較低，O含量較大，同時含有少量K離子及坑陷現(xiàn)象，說明該變色異常區(qū)域發(fā)生了局部薄弱區(qū)域的氧化腐蝕，導致碳膜損傷而開路。氧化腐蝕失效屬于緩慢失效，只有在多種綜合因素的作用下才會發(fā)生的偶發(fā)性的小概率失效問題，這也與客戶端失效概率相一致（約十五萬分之一）。有機材料保護層無法完全防止透濕，高溫高濕是電阻器氧化失效的一個重要誘因，可采取在電阻器外加保護套的方式延緩其透濕的進程。