Режим отказа: различные явления отказа и их проявления.
Механизм отказа: это физический, химический, термодинамический или другой процесс, который приводит к отказу.
1. Основные режимы отказа и механизмы отказа резисторов:
1) Обрыв цепи: основной механизм отказа заключается в том, что резистивная пленка выгорает или отваливается на большой площади, подложка ломается, а свинцовый колпачок и корпус резистора отваливаются.
2) Дрейф сопротивления выходит за рамки спецификации: резистивная пленка повреждена или разрушена, подложка имеет подвижные ионы натрия, а защитное покрытие плохое.
3) Обрыв выводного провода: дефекты процесса сварки корпуса резистора, загрязнение паяных соединений, механическое повреждение выводного провода.
4) Короткое замыкание: миграция серебра, коронный разряд.
2. Таблица доли видов отказов в общем количестве отказов.
3. Анализ механизма отказа.
Механизм отказа резисторов многогранен, и различные физические и химические процессы, происходящие в рабочих условиях или в условиях окружающей среды, являются причинами старения резистора.
(1) Структурные изменения проводящих материалов.
Слой проводящей пленки тонкопленочного резистора обычно получают осаждением из паровой фазы, и в определенной степени имеется аморфная структура. С термодинамической точки зрения аморфные структуры имеют тенденцию к кристаллизации. В рабочих условиях или условиях окружающей среды аморфная структура в слое проводящей пленки имеет тенденцию кристаллизоваться с определенной скоростью, то есть внутренняя структура проводящего материала имеет тенденцию быть плотной, что часто может вызывать снижение значения сопротивления. Скорость кристаллизации увеличивается с повышением температуры.
Проволока сопротивления или пленка сопротивления будут подвергаться механической нагрузке в процессе подготовки, и ее внутренняя структура будет искажена. Чем меньше диаметр проволоки или тоньше пленка, тем значительнее влияние напряжения. Как правило, для устранения внутреннего напряжения можно использовать термическую обработку. Остаточное внутреннее напряжение можно постепенно устранить при длительном использовании, и сопротивление резистора может соответственно измениться.
И процесс кристаллизации, и процесс снятия внутренних напряжений замедляются с течением времени, но невозможно прервать его во время использования резистора. Можно считать, что эти два процесса протекают примерно с постоянной скоростью в течение периода работы резистора. Связанное с ними изменение сопротивления составляет около нескольких тысячных от первоначального значения сопротивления.
Высокотемпературное старение электрической нагрузки: в любом случае электрическая нагрузка ускоряет процесс старения резисторов, и влияние электрической нагрузки на ускорение старения резисторов более значимо, чем влияние повышенной температуры. Причина - температура контактной части корпуса резистора и выводного колпачка. Повышение температуры превышает среднее превышение температуры резистора. Как правило, срок службы сокращается вдвое на каждые 10 ℃ повышения температуры. Если из-за перегрузки температура резистора превышает номинальную нагрузку на 50 ° C, срок службы резистора составляет только 1/32 срока службы при нормальных условиях. Он может пройти ускоренное испытание на срок службы менее четырех месяцев, чтобы оценить стабильность работы резистора в течение 10 лет.
Электролиз нагрузки постоянного тока: под нагрузкой постоянного тока электролиз вызывает старение резистора. Электролиз происходит в канавке резистора с канавкой, и ионы щелочного металла, содержащиеся в матрице резистора, перемещаются в электрическом поле между канавками, чтобы генерировать ионный ток. В присутствии влаги процесс электролиза становится более тяжелым. Если резистивная пленка представляет собой углеродную пленку или металлическую пленку, это в основном электролитическое окисление; если резистивная пленка представляет собой пленку оксида металла, это в основном электролитическое восстановление. Для тонкопленочных резисторов с высоким сопротивлением эффект электролиза может увеличить сопротивление, и может произойти повреждение пленки вдоль стороны спирали канавки. Проведение испытания под нагрузкой постоянного тока в условиях горячей вспышки позволяет всесторонне оценить устойчивость к окислению или восстановлению основного материала и пленки резистора, а также влагостойкость защитного слоя.
(2), вулканизация
После того, как партия полевых инструментов использовалась на химическом заводе в течение одного года, они выходили из строя один за другим. После анализа было обнаружено, что значение сопротивления толстопленочного чип-резистора, используемого в измерителе, стало больше и даже стало разрывом цепи. При наблюдении вышедшего из строя резистора под микроскопом можно обнаружить, что на краю электрода резистора появляется черный кристаллический материал. Дальнейший анализ состава показывает, что черный материал представляет собой кристаллы сульфида серебра. Оказалось, что сопротивление было разъедено серой из воздуха.
(3) Адсорбция и десорбция газа.
Резистивная пленка пленочных резисторов на границе зерен или проводящие частицы и связующая часть всегда могут адсорбировать очень небольшое количество газа. Они образуют промежуточный слой между кристаллическими зернами и препятствуют контакту между проводящими частицами, тем самым, очевидно, влияют на сопротивление.
Синтетический пленочный резистор изготавливается при нормальном давлении. При работе в вакууме или низком давлении десорбированная часть присоединяется к газу, что улучшает контакт между проводящими частицами и снижает значение сопротивления. Точно так же, когда термически разлагаемые углеродные пленочные резисторы, изготовленные в вакууме, работают непосредственно в нормальных условиях окружающей среды, они будут поглощать некоторое количество газа из-за увеличения давления воздуха, увеличивая значение сопротивления. Если полуфабрикат без гравировки находится под нормальным давлением в течение определенного времени, стабильность сопротивления готового резистора будет улучшена.
Температура и давление воздуха являются основными факторами окружающей среды, влияющими на адсорбцию и десорбцию газа. Для физической адсорбции охлаждение может увеличить равновесную адсорбционную способность, тогда как нагрев - наоборот. Как адсорбция газа, так и десорбция происходят на поверхности резистора. Поэтому влияние на пленочные резисторы более значимо. Изменение сопротивления может достигать 1% ~ 2%.
(4) Окисление
Окисление - фактор длительного действия (отличный от адсорбции). Процесс окисления начинается с поверхности резистора и постепенно углубляется внутрь. За исключением пленочных резисторов из драгоценных металлов и сплавов, все резисторы из других материалов подвержены воздействию кислорода в воздухе. Результатом окисления является повышение сопротивления. Чем тоньше резистивная пленка, тем очевиднее эффект окисления.
Основная мера предотвращения окисления - герметизация (металл, керамика, стекло и другие неорганические материалы). Покрытие или заливка органическими материалами (пластмассами, смолами и т. Д.) Не может полностью предотвратить проникновение защитного слоя влаги или воздуха. Хотя он может замедлить окисление или адсорбировать газ, он также принесет некоторые новые идеи, связанные с органическим защитным слоем. Факторы старения.
(5) Влияние органического защитного слоя
Во время образования органического защитного слоя выделяются летучие вещества конденсационной полимеризации или пары растворителя. Процесс термообработки заставляет часть летучих веществ диффундировать в резистор, вызывая повышение сопротивления. Хотя этот процесс может длиться от 1 до 2 лет, время, чтобы существенно повлиять на устойчивость, составляет от 2 до 8 месяцев. Чтобы гарантировать стабильность сопротивления готового продукта, более целесообразно оставить продукт на складе на некоторое время перед тем, как покинуть завод.
(6) Механическое повреждение
Надежность сопротивления во многом зависит от механических свойств резистора. Корпуса резисторов, выводные крышки и выводные провода должны иметь достаточную механическую прочность. Дефекты в матрице, повреждение крышки или обрыв выводов могут привести к выходу из строя резистора.