有一批現(xiàn)場儀表在某化工廠使用一年后，儀表紛紛出現(xiàn)故障。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)儀表中使用的厚膜貼片電阻阻值變大了，甚至變成開路了。把失效的電阻放到顯微鏡下觀察，可以發(fā)現(xiàn)電阻電極邊緣出現(xiàn)了黑色結晶物質，進一步分析成分發(fā)現(xiàn)，黑色物質是硫化銀晶體。原來電阻被來自空氣中的硫給腐蝕了。

電極的銀層斷裂是由于焊接時，在Pb-Sn 焊料邊緣的面電極Ag 大量熔于焊 料中，形成邊緣的Ag 層空洞，在長期工作過程Ag 的遷移和腐蝕造成空洞的擴大甚至斷開而導致電子開路。

如果經(jīng)過正常生產(chǎn)的SMT回流焊接，以上部位出現(xiàn)縫隙（致密性問題），說明電阻耐熱沖擊差，電阻也會有硫化危險。灌封硅膠問題有機硅橡膠按成分有單組分和雙組分兩種，按固化反應類型有縮合型和加成型兩類。

加成型硅膠固化時沒有副產(chǎn)物，所以電氣特性和固化特性穩(wěn)定，無腐蝕性，收縮率小。缺點是催化劑遇到下列物質（如硫、胺、磷化合物）易中毒，而不能固化。在DC/DC模塊電源中通常使用加成型硅橡膠。加成型硅橡膠RTVS6354LV是雙組分硅膠，A/B兩部分硅膠按質量比1∶1混合后，含乙烯基的聚二甲基硅氧烷作為基礎聚合物，低相對分子質量的含氫硅油作為交聯(lián)劑，在鉑系催化劑作用下進行交聯(lián)反應，開始固化。高溫可縮短固化時間。

把該硅膠送到微電子材料與元器件微分析中心，進行硅膠成分分析，結果顯示硅膠成分中不含硫。雖然硅膠本身不含硫，但硅膠具有多孔結構，對空氣中極性分子硫化物有較強的吸附作用[1-2]。單組分和雙組分的硅膠都有這種特性。

綜上所述，灌封硅膠DC/DC模塊電源的電阻硫化是由于周圍空氣中含有硫化物，而硅膠對硫化物有吸附作用，同時電阻端電極和二次保護包覆層交界不管是電鍍存在的孔隙或縫隙，還是焊接工藝異常造成的縫隙，空氣中的硫化物通過硅膠的吸附，硅膠具有發(fā)達的微孔結構，硅膠的比表面積達500～600m2/g[3]，這樣硅膠中的硫化物濃度不斷增加，由于硅膠灌注在電阻上面，這樣硅膠中的硫化物很容易通過電阻端電極和二次保護包覆層交界孔隙或縫隙進入到電阻面電極，導致面電極材料中的Ag被硫化，生成低電導率的硫化銀，從而導致電阻的阻值增大直至開路。

防硫化電阻為了避免電阻硫化，最好的方法是使用防硫化電阻（或全薄膜工藝電阻，或插件電阻）。風華高科公司防硫化電阻(圖略)是通過延長二次保護包覆層設計尺寸，同時讓底層電極覆蓋上二次保護，并達到一定尺寸，在電鍍時，Ni層和Sn層均能容易地覆蓋上二次保護層。這樣避免了相對薄弱的二次保護包覆層邊緣直接暴露于空氣環(huán)境中，提高了產(chǎn)品的防硫化能力。

國巨，華新科，ROHM，VISHAY等公司都有自己的防硫化電阻，設計思路是從包封、覆蓋角度出發(fā)的。ROHM公司的防硫化電阻設計，保護層采用碳系導電樹脂膠，覆蓋在面電極上，并延伸到二次保護層上。另一種防硫化電阻設計是從材料角度出發(fā)，如：提高面電極Ag/Pd漿料中鈀的含量，把鈀的含量(質量分數(shù))從通常的0.5%提高到10%以上，由于漿料中鈀含量的提高，鈀的穩(wěn)定性提高了電阻抗硫化能力。實驗證實，這種方法有效。

總的來說，防硫化電阻設計有兩種思路，一種思路是從包封覆蓋角度出發(fā)，另一種思路是從材料角度出發(fā)。相對而言從材料角度出發(fā)，能更好保證電阻不被硫化。涂敷三防漆PCB單板組件涂敷三防漆，這樣增加了一層保護膜，起到隔絕空氣防止電阻硫化的作用。三防漆的類型有很多，如：丙烯酸類、聚氨酯類等。德國ELANTAS公司BectronPL4122E改性醇酸樹脂三防漆，具有優(yōu)良的特性。灌封膠的選型既然灌封硅膠對硫化物有吸附作用，導致硫化物不斷積累，濃度增大，進而產(chǎn)生硫化作用。而模塊電源為了散熱（或使熱分布均勻），又需要灌膠，因此灌封膠的選型就很重要。

根據(jù)目前大規(guī)模工程使用情況，用高導熱的聚氨酯灌封膠可避免電阻硫化的產(chǎn)生。全封閉設計灌膠的模塊電源采用全六面封裝結構。這種方法需要實踐去檢驗，因為模塊電源在它的引出腳，即：針腳周圍，很難真正做到完全密閉。還有一個解決方法，就是采用真正的氣密性結構設計，模塊電源內部充入氮氣或氬氣，這個主要應用在軍工或航空航天產(chǎn)品中。開放式結構既然硅膠對硫化物有吸附作用，還有一種方法就是舍棄灌封硅膠采用開放式結構。開放式結構要從提高電源的轉換效率，器件熱分布均勻，強制散熱等方面去綜合考慮。

從目前來看，開放式結構的模塊電源雖有硫化案例，但相比于采用灌封硅膠的模塊，電源硫化風險大大降低。陶瓷基板電源模塊電源采樣陶瓷基板，直接將電阻印制在陶瓷基板上，陶瓷基板有很好的導熱性。但陶瓷基板一定要涂敷三防漆，以防止在高溫高濕、電場力的作用下的銀遷移，從而避免線路之間出現(xiàn)短路。IC封裝電源采用IC封裝電源。由于IC封裝電源和IC芯片一樣，具有優(yōu)良的密封性，它完全可以隔斷外界含硫氣體同電源內部厚膜片式電阻接觸。

隨著工業(yè)發(fā)展，大氣中含硫氣體越來越多，這些氣體主要有SO2、SO3、CS2、H2S、COS。其中SO3、CS2常溫下是液體，40℃以上是氣體。根據(jù)前期試驗和一些研究分析，對于厚膜片式電阻器的性能，SO2、SO3影響甚小，CS2幾乎沒有任何影響，也就是說主要是大氣中H2S和COS作用。H2S和O2一起與銀發(fā)生化學反應生成硫化銀，COS在紫外線和一定的濕度下，產(chǎn)生自由基，然后與銀發(fā)生反應生成硫化銀。筆者對厚膜片式電阻器的硫化機理做出了闡述，并對預防措施一一做了說明，雖然是結合DC/DC模塊電源產(chǎn)品，但對其他電子產(chǎn)品同樣有參考意義。

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