电子元件存在硫化失效现象

有案例,新建冶炼厂运行一年左右，电子设备纷纷出现故障。失效分析发现，主因是电路板上含银电子元件如贴片电阻、触点开关、继电器和LED等被硫化腐蚀而失效。

银（Ag）电子元件设计制造常用金属材料

许多环境场合含硫或会释放硫

硫（S）与银（Ag）极易发生化学反应

银与硫反应:2Ag + S == Ag2S

银与硫化氢反应:4Ag +2H2S + O2 == 2Ag2S + 2H2O

银被硫化生成黑色、导电性能差的硫化银

片式厚膜电阻器硫化失效分析

电性能表现 ：阻值变大或开路。

外 观：显微镜可观察到端电极边缘出现黑色结晶物质。

元素成份分析：黑色物质富含硫、银元素。

显微分析：电极边缘的硫化银晶体。

片式厚膜电阻硫化失效机理

常规厚膜电阻结构

电阻器的端电极和二次玻璃保护层接界处会存在缝隙(镀层覆盖不完全或焊接热冲击造成)，导致面电极局部对外祼露。

连接电阻体和端电极的面电极是银（Ag）金属。

(1)当空气中含硫化气体时，面电极的银会被硫化生成不导电硫化银。

(2)灌封硅胶发达的微孔结构吸附空气中的硫化物，富集的硫化物通过电阻器端电极和二次包覆层交界缝隙渗入，硫化腐蚀面电极中的银Ag。

由于硫化银不导电，所以随着电阻器的面电极不断被硫化，电阻值逐渐增大，并最终开路。

抗硫化片式厚膜电阻

厚膜电阻抗硫化设计技术：

(1)调整厚膜电阻器结构，加强对银面电极的包封覆盖。

(2)改用不易被硫化腐蚀的材料替代纯银金属制作面电极。

抗硫化设计——调整厚膜电阻结构

通过调整电阻结构防止面电极直接暴露在空气中来实现抗硫化设计。

在面电极上覆盖一层耐腐蚀材料做中间保护层，中间保护层封盖了二次玻璃层和端电极之间缝隙，避免面电极直接暴露。

不同厂家使用的中间保护层材料不尽相同，有金（Au）、镍铬合金(Ni/Cr)和导电聚合物等。

有的厂家在结构上不仅采用了中间层保护面电极，而且还改进工艺，将焊接端头包裹住二次保护膜的边缘，以防止面电极的暴露。

抗硫化设计——使用抗硫化金属

用银钯合金替代纯银做面电极，提高钯的含量可以增强抗硫化性能。使用银钯合金制作面电极，工艺难度会提高，材料和工艺成本均上升。

相对而言从材料角度出发，能更好保证电阻不被硫化，例如薄膜电阻器，它是由镍铬合金或氮化钽制成，这种薄膜电阻中不含银，具有非常良好的抗硫化能力。

国际上主要的片式厚膜电阻厂家,如国巨、风华高科、华新科和ROHM等,都有各自特点的抗硫化产品。

因抗硫化电阻价格较常规厚膜电阻要高不少，一般用于特殊环境如化工、矿冶、火力发电等场所，用于某些对可靠性要求严格的高端应用中，如电信、汽车电子和军工等行业。