案例背景

某樣品貼片電阻在實際應用環(huán)境中出現故障，經排查為電阻值降低導致失效。

分析過程

外觀分析

說明: 對樣品電阻進行外觀檢測，電阻三防漆有氣泡狀態(tài)，整體電阻未見異物附著。

X-Ray分析

說明: 對樣品電阻進行X-ray檢測，電阻內部未發(fā)現裂紋、破損，以及異物，調阻槽“L”形清晰可見，未見燒毀等異常。

阻值測試分析

板上測試電阻

裁板測試電阻

說明：電阻標稱值1MΩ/1%。針對樣品電阻的測試，均偏離規(guī)格。將樣品電阻部分從PCBA上裁下后，再次測試電阻值，基本無變化，說明無電路相關的影響。

針對電阻的相關測試

針對電阻的相關測試步驟

1.取一樣品電阻，裁切下來進行清洗，去掉表面的三防漆及其他殘留物，干燥后再次測試電阻。

測試結果：清洗后再次測試電阻阻值變化，697KΩ→583 KΩ。

2.取一樣品電阻，裁切下來進行烘烤，溫度60℃，放置72H，不加載電壓。

測試結果：烘烤后再次測試電阻阻值變化，927KΩ→942 KΩ。60℃烘烤未見電阻值的明顯變化。

（注：電阻60℃烘烤72h對電阻烘干作用有限，此驗證僅做參考）

說明: 針對該電阻的測試，在電阻表面清除干凈附著物（三防漆、助焊劑殘留等）后，阻值仍然處于失效狀態(tài)，可以排除電阻表面附著物導致的阻抗降低因素。

三防漆去除前后的表面成分測定

未除掉電阻表面的三防漆

說明: 對樣品電阻進行EDS層掃描，電阻本體部分表面主要為C、O元素，無金屬元素存在，即可排除三防層上有異物導致阻值降低的可能性。

去掉電阻表面的三防漆后測試

分析方法：利用棉簽剝離電阻表面三防漆，再通過SEM/EDS方法確認表面狀態(tài)。

說明: 電阻去除三防漆后，再進行EDS層掃描，電阻本體部分表面主要為Si元素以及少量的Br元素，無明顯的金屬性元素聚集形成短接。

器件開封

方法：利用711樹脂去除劑在高溫浸泡下（約8h），去除電阻表面的玻璃釉保護層，清洗后確認電阻膜表面狀態(tài)。電阻開封后的表面SEM&EDS分析均無異常。

說明: 對電阻進行開封，去除玻璃釉層后，電阻表面未見Ag遷移以及其他異常，測量的電阻值為999KΩ，阻值偏離失效現象消失，恢復正常（標稱值為1MΩ，1%）。從而說明造成電阻阻值變小的位置處于玻璃釉層或電阻膜層。

SEM&EDS分析

表面SEM分析

觀察電阻調阻槽表面覆蓋保護層（樹脂），其形貌粗糙，存在孔洞（黃色箭頭指示）。

表面EDS分析

調阻槽“L”SEM分析

說明：樣品經斷面研磨觀察，電阻可靠性本身存在限制，調阻槽上方保護層存在孔洞、微裂紋，且調阻槽存在疑似金屬殘留。

斷面調阻槽殘余金屬EDS分析

說明：調阻槽殘余金屬檢出Pb元素，為電阻膜組成元素。

電阻相關的限制參數

查電阻規(guī)格書，針對電阻溫度特性的關鍵參數如下：

從上記規(guī)格書內容可見，該電阻的工作溫度在70℃以下，才能保障其正常的負荷能力。當電阻在70℃上限運行時，其阻值會存在大于1%的精度偏差。電阻穩(wěn)態(tài)濕熱可靠性測試的實驗條件為40℃/90%RH。

說明：該產品應用于小型基站，其工作上限溫度為70℃。當超出該溫度時，其負載能力及阻值偏差會發(fā)生變化。

分析結果

不良解析

1. 通過對樣品電阻的一系列分析驗證，可以判斷電路回路、異物（污染）、Ag遷移等因素不是導致電阻阻值降低的原因；

2.通過對樣品電阻的分析，可以判斷電阻存在明顯缺陷如下：

①電阻表面保護層存在粗糙、孔洞等缺陷；

②電阻調阻槽內存在電阻膜殘余金屬Pb；

3.通過對電阻應用環(huán)境與電阻規(guī)格要求的比對，電阻運行時的實際溫度可能比較高，電阻額定溫度為70℃，超出該溫度，會導致其負載能力降低，阻值偏差增大。

失效機理

要因1：電阻保護層存在孔洞、粗糙等異常現象，為水汽進入電阻內部提供了通道，電阻調阻槽內部存在明顯的電阻膜殘余金屬。

要因2：電阻在高溫高濕條件下運行，水汽會侵入電阻保護層，到達調阻槽。調阻槽殘余的電阻膜金屬和水汽結合，在一定的電流作用下，會使調阻槽之間的漏電流不斷增加，最終導致電阻值降低。

要因3：電阻的應用環(huán)境可能超限。電阻額定溫度為70℃，實際應用環(huán)境可能超出該溫度，繼而導致其負載能力降低，阻值偏差增大。

失效結論

該電阻存在電阻保護層存粗糙、孔洞缺陷，且電阻調阻槽內存在電阻膜金屬殘余的情況，當運行的環(huán)境達到或超出其應用環(huán)境時，便會加速了電阻的老化作用，導致阻值偏離。

改善方案

電子產品的可靠性設計，其核心在于電子元器件的選擇。電子元器件的質量與規(guī)格直接影響它在實際應用時能發(fā)揮出來的功能。據此，提出以下改善建議：

1.建議加強電阻可靠性的分析管理，進行DPA分析，保障電阻結構上無缺陷；

2.針對該應用產品，建議采用耐高溫高濕能力較強的精密電阻，減少應用環(huán)境對阻值的影響。

新陽檢測中心有話說：

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審核編輯黃宇