引言

電阻器的失效機理是多方面的，材料工藝缺陷、工作條件或環境條件下所發生的各種理化過程都可能引起電阻失效，從而影響整機產品的使用可靠性。本文以電阻阻值降低失效為例，通過外觀檢查、X-ray檢查、thermal EMMI定位、SEM形貌觀察、切片分析等測試方法，分析其失效原因與機理。

一、案例背景

采樣電阻在PCBA上高溫高濕、帶電條件下發生失效，表現為阻值漂移?，F進行測試分析，查找其失效原因。

二、分析過程

1. 外觀檢查

為確認失效樣品外觀是否存在明顯不良，對失效樣品進行外觀檢查。失效樣品外觀無明顯的裂紋，破損等異常，正面絲印清晰。

2. X-ray檢查

為確認失效樣品內部是否存在明顯的結構異常，對失效樣品進行X-ray檢查。

檢查結果顯示：失效樣品陶瓷基體無明顯的裂紋、破損，電阻調阻槽未發現有明顯的燒毀等異常。

圖1. 樣品X-ray形貌

3. 失效現象復現

為確認失效樣品的失效現象，割斷電阻在PCBA上與其他元器件的連接后，對失效樣品進行測試。常溫下測試，失效電阻阻值滿足規格書要求，把失效樣品放進40℃、90%RH溫箱，串聯一起加電400V，140小時后斷電，在常溫下測試發現失效電阻阻值發生明顯減小，低于規格下線。

4. Thermal EMMI定位分析

前面分析可知：在高溫高濕，帶電一段時間后電阻阻值發現減小，低于規格下限，說明電阻內部可能發生漏電現象。為確認電阻內部的漏電位置，對電阻進行了thermal EMMI定位分析，查找電阻內部電阻漏電點。

定位結果顯示：失效電阻內部發現有異常亮點，異常亮點主要集中在電阻調阻槽的縱軸方向，說明電阻調阻槽的縱軸方向存在漏電現象。

圖2. 失效樣品thermal EMMI定位形貌

圖3. 功能正常樣品thermal EMMI定位形貌

5. SEM形貌觀察

為確認失效樣品表面是否存在裂紋，空洞等異常，對樣品表面進行SEM形貌觀察。

觀察結果顯示：失效樣品表面有明顯的孔洞，未發現有明顯的裂紋。

圖4. 失效樣品SEM形貌

6. 切片分析

前面分析可知：失效電阻調阻槽內有漏電現象，未確認調阻槽內漏電的原因，對失效樣品進行切片分析。

切片結果顯示：

（1）#1失效樣品在調阻槽位置發現樹脂酥松及金屬殘余，通過EDS確認，金屬殘余的成分與電阻膜成分一致，說明調阻槽內存在電阻膜殘余。

圖5. #1失效樣品切片形貌

圖6. #1失效樣品切片EDS

（2）#2失效樣品在調阻槽位置發現金屬富集、樹脂層存在空洞，調阻槽內發現金屬殘余的現象，過EDS確認，金屬殘余的成分與電阻膜成分一致，說明調阻槽內存在電阻膜殘余。

圖7. #2失效樣品切片SEM形貌

圖8. #2失效樣品切片EDS

三、總結分析

外觀檢查、X-ray檢查等無損檢查未發現失效電阻外觀、內部結構發現有明顯缺陷；

失效現象復現確認，失效電阻在進40℃、90%RH，帶電140小時后出現了阻值漂移的現象，主要表現為阻值降低，且低于電阻規格下限，這與委托方反饋的現象一致；

為確認失效電阻內部導致阻值漏電的位置，對失效電阻進行了thermal EMMI定位。定位發現失效電阻調阻槽內部有異常亮點，亮點位置電阻內部漏電位置；

SEM形貌觀察發現電阻表現有明顯的孔洞，孔洞為水氣進入電阻內部提供了通道。

切片分析發現：失效電阻調阻槽內部漏電位置存在明顯的電阻膜殘余，樹脂層存在空洞、酥松等異常。而調阻槽內存在電阻膜殘余，在存在水氣的環境條件下，會導致調阻槽之間漏電流增大，而樹脂層存在空洞、酥松同樣會導致調阻槽之間的漏電流增加，這就是電阻在高溫高濕帶電條件下阻值降低的原因。

四、結論與建議

電阻阻值降低的原因為：失效電阻調阻槽內存在電阻膜殘余及樹脂層存在空洞及酥松等缺陷，在存在水氣的環境條件下，調阻槽內部漏電，最終導致電阻阻值降低。而調阻槽內存在電阻膜殘余屬于電阻本身的質量缺陷。

改善建議

通過DPA破壞性物理分析等手段加強物料的來料質量管控。

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