单板上面的电阻是很容易损坏的,要想知道它的损坏机理,必须了解电阻的结构与工艺。(下图来源于开步电阻官网https://www.resistor.today/)
就拿最常使用的贴片电阻来说,主要由四部分组成(下图来源于KOA官网)。
基体:电阻的基体最常用的是氧化铝绝缘体;
端子:就是电阻的引脚,也是焊接处;
外包装:绝缘体,保护基体和电阻体不受到外部环境的影响(下图来源于KOA官网);
抵抗体(电阻体):导体,就是决定电阻阻值的部分;
常见的电阻失效模式是开路或阻值漂移(短路很少,银离子迁移造成);而造成的原因往往就是EOS,例如ESD或浪涌。下图是将EOS按照大概的时间划分,对应的分类名称。
而且,当电阻失效后,其外在的表现形式并不相同,下面拿普通的厚膜电阻举例。
对于短时间的ESD来讲,如果电阻遭遇了ESD场景,很可能表面看不出任何损伤,但你去测量阻值的话,可能会发现阻值漂移的现象。
另外就是更长时间的浪涌或直流应力,这在这种场景下,电阻一般表现为开路;失效机理是产热大于散热,热量累积后烧毁电阻本体。电阻制造过程中,在调整阻值精度时,会使用激光刻画的方法,如下图所示(来源于罗姆官网),造成电阻本体中间区域阻值较大,而且中间区域散热比两端子差,所以中间区域是最热的区域。
我们先看一下,当一般过电压时施加到电阻两边的情况。如下图所示,由于发热大于散热,电阻是逐渐烧糊的,最开始时中心发黑,最后慢慢扩展到通体发黑,最终达到阻值漂移或开路状态。
然后再看一下中等过电压时的情况,这种场景表现更加强烈,电阻中间会烧红,然后再向周围扩散,本体表面呈烧糊状态,中间最严重;最终达到阻值漂移或开路状态。
最后再看一下严重过压时电阻的情况。这种场景下电阻表现最轻,大家看到电阻中间会闪络火花,然后电阻立刻呈现开路状态,在本体表面有个很微小的洞,没有其他烧糊现象。
总结:
本文只是简单地做了一个电阻电压过应力的实验,让大家有个直观地认识;可以在分析失效的单板时,做一个参考,提供一个分析失效原因的思路;其实我们还没有考虑机械等因素下电阻的失效,可能情况更加复杂。以上所有,仅供参考。
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