贴片电阻开裂失效分析

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。

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。

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。

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.%）

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。

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。

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.%）

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。

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