芯片电阻器的故障现象、故障原理和解决方法(2)

芯片电阻器的故障现象、故障原理和解决方法(2)

2021-10-25

在上次登载的消息中,我们对“故障现象的概要”和下表所示的“迁移”、“电解腐蚀”、“硫化”进行了解说。 [上次登载的消息请点击这里浏览]!]
本次接续上次内容,我们将对从“电极剥落”到“电阻体劣化”的4个项目进行解说。

No. 故障现象 使用环境 故障部位 相应芯片
电阻器类型
故障模式
1 迁移 卤素成分的附着 内部电极 全部 电阻值下降/
short(短路)
2 电解腐蚀 电阻体 薄膜类型 电阻值增大/
open(断线)
含硫气氛 电阻体 薄膜类型
3 硫化 内部电极 全部
4 电极剥落 过度的机械应力 中間電極 全部
5 焊锡开裂 贴装焊锡 全部
6 电阻体烧损 电气过载 电阻体 全部
7 电阻体劣化 电阻体 厚膜类型 电阻值下降
表1.芯片电阻器的故障要因小结
图1 芯片电阻器的结构图(概要)
图1 芯片电阻器的结构图(概要)

电极剥落

电极剥落是指向芯片电阻器施加强烈应力,使内部电极和中间电极剥落的一种故障。

电极剥落的原理

由于回流焊时过度的焊锡收缩和印刷电路板的挠曲及模塑树脂的固化收缩,中间电极受到强烈应力作用而剥落,电阻值增大,最后导致open(断线)。
在焊锡量过多或在超过推荐回流焊条件的温度曲线下贴装时会发生这种故障。
此外,在使用高温焊锡等不易引起开裂的特殊焊锡时也有可能导致电极剥落。
另外,如果是模塑树脂,不仅是端子,而且产品本身也有可能开裂。

图2 电极剥落的示意图
图2 电极剥落的示意图

电极剥落的解决方法

为了防止电极剥落,贴装时必须在适当的焊锡量和推荐回流条件内的温度曲线下进行。

适当焊锡量的大致标准如下。

T ≧ t ≧ T/3

T : 芯片电阻器高度
t : 焊角高度

図3 適正なはんだ量
图3 适当的焊锡量

有关推荐回流焊条件,本公司的产品已作为商品规格予以公开,可供参考。

焊锡开裂

焊锡开裂主要是因客户使用环境中的热冲击应力而发生的一种故障现象。

焊锡开裂的原理

由于实际使用时反复的温度变化(温度交变),贴装焊锡可能会因芯片电阻器与印刷电路板的热膨胀/收缩率差异产生的应力而开裂,在车载用途等具有较大温差的用途中尤其需要注意。
当发生焊锡开裂时,电阻值将会增大,最后导致open(断线)。

図4 はんだクラックイメージ図
图4 焊锡开裂示意图

焊锡开裂的解决方法

作为针对实际使用时反复的温度变化(温度交变)的一项对策,重要的是遵守适当的焊锡量和选定适当的零部件(PCB、焊锡),但采用对热冲击具有高可靠性的零部件(缩小尺寸的产品和长边电极型电阻器)也很有效。

本公司通过采用软电极材料来提高耐应力性,并抑制焊锡开裂的进程。特别是,我们的产品阵容中包括“高耐热芯片电阻器”,它在-55°C / + 175°C的热冲击试验中保证1000个周期*。

*在-55°C /+175°C的热冲击试验中保证1000个周期,是在焊锡、基板、贴装焊盘等本公司推荐的条件下进行贴装的情形,详情请确认本公司的产品规格。

电阻体损伤

电阻体损伤是因过载、过度的ESD、过度的浪涌脉冲等原因而发生的一种故障现象。

电阻体损伤的原理

大电流因过载、过度的ESD、过度的浪涌脉冲而在瞬间流过,导致电阻体发热、断裂损伤、电阻值增大或断线(open)。

电阻体损伤的解决方法

由于芯片电阻器的额定功率是固定的,所以基本上要在此额定功率以下使用。
因此,设计时应使芯片电阻器上施加的功率在额定功率以下。
但是,由于在ESD(静电放电)、浪涌(开关浪涌等)等瞬态大功率负载下难于确保施加的功率在额定功率以下,因此,作为外加ESD或浪涌时的一项对策,可以考虑以下两种。

  1. ① 在电路上同时使用防止ESD、浪涌的零部件,以尽量减少ESD、浪涌对整个电路的影响。(使用ESD抑制器、压敏电阻等)
  2. ② 选定耐ESD、浪涌的零部件。

本公司的产品阵容包括“高耐久和高可靠性薄膜芯片电阻器”和“小型高功率芯片电阻器”,具有高度耐ESD、浪涌的特性。

电阻体劣化

电阻体劣化是指电阻体由于过载产生的热量而变质的一种现象。
这是在电阻体材料由导电颗粒和玻璃构成的厚膜芯片电阻器上发生的一种故障。

电阻体劣化的原理

在对厚膜芯片电阻器施加极短时间的过载(包括过电流、ESD、浪涌)时,不会导致电阻体熔化,构成电阻体的玻璃(绝缘部)绝缘下降,电阻值也可能减小。

抵抗体劣化のメカニズム

电阻体劣化的解决方法

防止电阻体劣化的方法与“电阻体损伤”基本相同。
但是,电阻体劣化是厚膜类型的一种现象,作为厚膜类型中具有高度耐ESD、浪涌特性的零部件,本公司的产品阵容包括“小型高功率芯片电阻器”。

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贴片电阻器的故障现象
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