贴片电阻开裂失效分析
2022-08-14 23:33:15浏览量:3973

 

引言

 

贴片式元器件具有体积小、质量轻、组装密度高、性能优良、成本低等诸多优点;但在实际应用中,因其结构脆、易出现裂纹空洞而引起器件断裂等失效问题,严重影响产品组件的可靠性。本文以贴片电阻开裂失效分析为例,通过形貌观察、切片分析、断口分析等方法,分析贴片电阻的失效原因与失效机理,并提出改善建议。

 

一、案例背景

 

某电子设备的开关电源出现不良,分析为电阻开裂导致,不良率为约0.32%。

 

二、分析过程

 

1. 外观检查

利用体视显微镜对失效电阻及正常电阻表面进行外观检查, 所有失效电阻上表面及侧面都发现裂纹现象,裂纹主要沿调阻槽分布。正常电阻表面完好,未发现明显异常现象。

 

失效电阻外观检查照片

图1. 失效电阻外观检查照片

 

2. 阻值测量

为了确认失效电阻阻值是否变化,将电阻两端连线割断后,利用微小欧姆计对电阻进行阻值测量。测量结果显示,割线后,失效电阻阻值无穷大,而正常电阻阻值为215.81mΩ(阻值正常),说明失效电阻存在开路现象。

 

3. X-Ray透视观察

利用X-Ray对失效电阻及正常电阻进行透视观察。失效电阻开裂位置均沿调阻槽分布,呈现贯穿性开裂现象。正常电阻未发现开裂等异常现象。

 

失效电阻及正常电阻X-Ray观察照片

图2. 失效电阻及正常电阻X-Ray观察照片

 

4. 剖面分析

为了观察电阻开裂状况,对失效电阻及正常电阻分别进行切片分析,结果如下。

失效品电阻:如图3及表1所示,切片后观察结果:①电阻完全断裂,断口整齐,电阻开裂位置向上拱起;②经SEM放大观察及成分确认,电阻与PCB之间除发现封装硅胶填充外,还发现较大界面间隙,说明开裂发生在灌胶之后,并且电阻承受了较大弯曲应力影响;③开裂界面及电阻下方未发现异常异物存在,排除界面异物残留对电阻开裂影响。

 

失效品电阻位置切片后SEM图片及EDS能谱图

图3. 失效品电阻位置切片后SEM图片及EDS能谱图

 

表1. 失效品电阻位置切片后成分测试结果(wt.%)

失效品电阻位置切片后成分测试结果(wt.%)

 

正常品电阻:如图4所示,切片结果显示:①电阻完好,未见明显开裂等异常现象;②调阻槽伤及陶瓷基体,影响电阻整体强度。

 

正常电阻位置切片后SEM照片

图4. 正常电阻位置切片后SEM照片

 

以上结果表明,电阻开裂发生于灌胶之后,并且承受过较大弯曲应力影响,导致电阻呈现脆性断裂并向上拱起。发现调阻槽伤及陶瓷基体,影响电阻整体强度。

 

5. 断口分析

为了进一步确认电阻开裂是否为脆性断裂,将开裂电阻取下,用SEM对断口两侧进行观察,结果如图5及表2所示。

观察结果显示:①断口界面整体平整,呈现脆性断裂形貌;②局部放大后,可以观察到开裂界面沿调阻槽分布,且调阻槽伤及陶瓷基体;③成分分析显示,开裂界面未发现异常元素存在,进一步排除界面污染对开裂的影响。

 

失效品电阻开裂断口形貌

图5. 失效品电阻开裂断口形貌

 

表2. 失效品电阻开裂断口成分测试结果(wt.%)

失效品电阻开裂断口成分测试结果(wt.%)

 

三、总结分析

 

通过对失效电阻及正常电阻外观检查、电阻测量及X-Ray观察分析,可以确定失效电阻发生了贯穿性开裂,开裂主要沿调阻槽分布。

 

通过剖面分析,结果显示:①开裂电阻断口整齐,呈现脆性断裂特征;②开裂电阻下方发现界面间隙,电阻呈向上拱起特征,说明电阻开裂发生于灌胶之后,并且承受过较大弯曲应力影响;③开裂界面位置及电阻下方未发现明显异物存在,排除异物对电阻开裂的影响;②电阻调阻槽伤及陶瓷基体,影响电阻强度。

 

为了进一步确认电阻开裂是否为脆性断裂,对断口表面进行SEM+EDS分析,结果显示:①开裂界面平整,呈现明显脆性断裂特征;②断口界面未发现明显异常元素存在,进一步排除界面异物对电阻开裂的影响;③发现调阻槽伤及陶瓷基体现象。

 

四、结论与建议

 

综上所述,导致电阻异常开裂的原因为:①电源灌胶后,电阻整体承受了较大弯曲应力,导致电阻沿调阻槽(调阻槽位置为电阻薄弱位置)位置脆性断裂;②电阻调阻槽伤及陶瓷基体,影响电阻强度。

 

建议:

1. 排查电阻位置应力来源;

2. 减小调阻槽深度,避免调阻槽伤及陶瓷基体。

 

*** 以上内容均为原创,如需转载,请注明出处 ***

 

 

简介

MTT(美信检测)是一家从事检测、分析与技术咨询及失效分析服务的第三方实验室,网址:www.mttlab.com,联系电话:400-850-4050。

 

深圳市美信检测技术股份有限公司-第三方材料检测 版权所有  粤ICP备12047550号-2

  400-850-4050