引言

貼片式元器件具有體積小、質(zhì)量輕、組裝密度高、性能優(yōu)良、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)；但在實(shí)際應(yīng)用中，因其結(jié)構(gòu)脆、易出現(xiàn)裂紋空洞而引起器件斷裂等失效問題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品組件的可靠性。本文以貼片電阻開裂失效分析為例，通過形貌觀察、切片分析、斷口分析等方法，分析貼片電阻的失效原因與失效機(jī)理，并提出改善建議。

一、案例背景

某電子設(shè)備的開關(guān)電源出現(xiàn)不良，分析為電阻開裂導(dǎo)致，不良率為約0.32%。

二、分析過程

1. 外觀檢查

利用體視顯微鏡對失效電阻及正常電阻表面進(jìn)行外觀檢查， 所有失效電阻上表面及側(cè)面都發(fā)現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，裂紋主要沿調(diào)阻槽分布。正常電阻表面完好，未發(fā)現(xiàn)明顯異?，F(xiàn)象。

圖1. 失效電阻外觀檢查照片

2. 阻值測量

為了確認(rèn)失效電阻阻值是否變化，將電阻兩端連線割斷后，利用微小歐姆計(jì)對電阻進(jìn)行阻值測量。測量結(jié)果顯示，割線后，失效電阻阻值無窮大，而正常電阻阻值為215.81mΩ（阻值正常），說明失效電阻存在開路現(xiàn)象。

3. X-Ray透視觀察

利用X-Ray對失效電阻及正常電阻進(jìn)行透視觀察。失效電阻開裂位置均沿調(diào)阻槽分布，呈現(xiàn)貫穿性開裂現(xiàn)象。正常電阻未發(fā)現(xiàn)開裂等異常現(xiàn)象。

圖2. 失效電阻及正常電阻X-Ray觀察照片

4. 剖面分析

為了觀察電阻開裂狀況，對失效電阻及正常電阻分別進(jìn)行切片分析，結(jié)果如下。

失效品電阻：如圖3及表1所示，切片后觀察結(jié)果：①電阻完全斷裂，斷口整齊，電阻開裂位置向上拱起；②經(jīng)SEM放大觀察及成分確認(rèn)，電阻與PCB之間除發(fā)現(xiàn)封裝硅膠填充外，還發(fā)現(xiàn)較大界面間隙，說明開裂發(fā)生在灌膠之后，并且電阻承受了較大彎曲應(yīng)力影響；③開裂界面及電阻下方未發(fā)現(xiàn)異常異物存在，排除界面異物殘留對電阻開裂影響。

圖3. 失效品電阻位置切片后SEM圖片及EDS能譜圖

表1. 失效品電阻位置切片后成分測試結(jié)果（wt.%）

正常品電阻：如圖4所示，切片結(jié)果顯示：①電阻完好，未見明顯開裂等異?，F(xiàn)象；②調(diào)阻槽傷及陶瓷基體，影響電阻整體強(qiáng)度。

圖4. 正常電阻位置切片后SEM照片

以上結(jié)果表明，電阻開裂發(fā)生于灌膠之后，并且承受過較大彎曲應(yīng)力影響，導(dǎo)致電阻呈現(xiàn)脆性斷裂并向上拱起。發(fā)現(xiàn)調(diào)阻槽傷及陶瓷基體，影響電阻整體強(qiáng)度。

5. 斷口分析

為了進(jìn)一步確認(rèn)電阻開裂是否為脆性斷裂，將開裂電阻取下，用SEM對斷口兩側(cè)進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖5及表2所示。

觀察結(jié)果顯示：①斷口界面整體平整，呈現(xiàn)脆性斷裂形貌；②局部放大后，可以觀察到開裂界面沿調(diào)阻槽分布，且調(diào)阻槽傷及陶瓷基體；③成分分析顯示，開裂界面未發(fā)現(xiàn)異常元素存在，進(jìn)一步排除界面污染對開裂的影響。

圖5. 失效品電阻開裂斷口形貌

表2. 失效品電阻開裂斷口成分測試結(jié)果（wt.%）

三、總結(jié)分析

通過對失效電阻及正常電阻外觀檢查、電阻測量及X-Ray觀察分析，可以確定失效電阻發(fā)生了貫穿性開裂，開裂主要沿調(diào)阻槽分布。

通過剖面分析，結(jié)果顯示：①開裂電阻斷口整齊，呈現(xiàn)脆性斷裂特征；②開裂電阻下方發(fā)現(xiàn)界面間隙，電阻呈向上拱起特征，說明電阻開裂發(fā)生于灌膠之后，并且承受過較大彎曲應(yīng)力影響；③開裂界面位置及電阻下方未發(fā)現(xiàn)明顯異物存在，排除異物對電阻開裂的影響；②電阻調(diào)阻槽傷及陶瓷基體，影響電阻強(qiáng)度。

為了進(jìn)一步確認(rèn)電阻開裂是否為脆性斷裂，對斷口表面進(jìn)行SEM+EDS分析，結(jié)果顯示：①開裂界面平整，呈現(xiàn)明顯脆性斷裂特征；②斷口界面未發(fā)現(xiàn)明顯異常元素存在，進(jìn)一步排除界面異物對電阻開裂的影響；③發(fā)現(xiàn)調(diào)阻槽傷及陶瓷基體現(xiàn)象。

四、結(jié)論與建議

綜上所述，導(dǎo)致電阻異常開裂的原因?yàn)椋孩匐娫垂嗄z后，電阻整體承受了較大彎曲應(yīng)力，導(dǎo)致電阻沿調(diào)阻槽（調(diào)阻槽位置為電阻薄弱位置）位置脆性斷裂；②電阻調(diào)阻槽傷及陶瓷基體，影響電阻強(qiáng)度。

建議：

1. 排查電阻位置應(yīng)力來源；

2. 減小調(diào)阻槽深度，避免調(diào)阻槽傷及陶瓷基體。

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