根据电化学理论剖析片式膜固定电阻器导电层金属银层的堕落反应过程及电极电位对膜层堕落的机理及影响情形。并结合电阻器实际失落效案例，对一只涌现阻值增大的电阻器样品通过扫描电子显微镜(SEM)不雅观察微不雅观描述，查找非常物质并通过能谱对非常点进行身分检测，确定其为硫化银，进一步理解了电阻器硫化失落效的表现形式及产生特点。
片式膜固定电阻器近年来随着电子产品的小型化以及SMT表面贴装技能的广泛运用，逐渐取代插件电阻器成为电路设计中的紧张运用电阻种别。其广泛运用于汽车、航空、航天、船舶等领域中的电子设备，作为根本元件提高了产品的集成度及可靠性。但是伴随着片式膜固定电阻器运用范围的扩展以及运用环境的劣化，片式膜固定电阻器导电层涌现了硫化堕落而使整机故障的案例，并且此类失落效案例逐年增多，已经成为影响片式膜固定电阻器可靠性的主要成分。
贴片式电阻器的硫化失落效问题是由于导电层材料打仗外界环境中的堕落物而发生电化学堕落反应。这一堕落反应导致导电功能层失落去导电浸染，终极使全体片式膜固定电阻器涌现阻值非常。本文通过对片式膜固定电阻器硫化失落效的电化学机理以及详细失落效案例进行深入研究，加加深对片式膜固定电阻器硫化失落效机理的理解，保障我国航空航天等运用领域元器件可靠性。
1 失落效样品剖析
1.1 样品概况
我国某重点型号电源设备涌现一只电阻器失落效，其型号尺寸为1608型，阻值为10KΩ。失落效电阻器前期通过安装调试，阻值正常，并且在装机利用事情数年后，涌现了阻值偏离正常阻值精度的情形，导致整机涌现故障问题。
1.2 样品外不雅观及阻值丈量
电阻器外不雅观以及阻值进行丈量。详细情形如下所述。利用45倍光学显微镜不雅观察电阻器外不雅观描述，如图1所示。
图1 45倍光学显微镜不雅观察电阻器外不雅观描述
由图1，电阻器样品在45倍光学显微镜下表面玻璃釉层、电阻器电极部分、陶瓷基板均完全，无烧蚀、断裂、异物等非常情形，由此打消该只电阻器由机器外力导致电阻体膜层受损而导致阻值失落效。
利用Agilent34401A数字多用表测试该只电阻器阻值，测试条件为25℃，湿度40%。电阻器样品其阻值从标称阻值10KΩ增大到（110-300）KΩ，阻值增大数十倍，该只电阻器阻值失落效。
1.3 显微构造及身分剖析
1）仪器设备
样品显微构造剖析如表1所示。
表1 测试仪器和设备
2）剖析结果
利用扫描电子显微镜(SEM)不雅观察失落效样品表面，详细结果如图2所示。
图2 5000倍显微描述
图2中，扫描电子显微镜（SEM）检测到电阻器电极与保护玻璃搭接处，在电阻器一端电极处创造了非常物质。该物质凸出于电阻器表面，与正常锡铅层以及玻璃釉微不雅观构造不同，构造疏松。
采取能谱仪对非常物质进行元素检测，详细测试结果如表2和图3所示。
表2 非常物质能谱身分检测
图3 能谱谱线图
由表2和图3可以看到图2中所涌现的非常物质为硫化银，证明电阻器电极部分涌现了硫化堕落征象。
片式膜固定电阻器紧张的功能层有四个部分。第一个部分为电阻体，供应电阻器的目标阻值，达到电阻功能的浸染。第二部分为三层电极构造，第一层为内电极，利用纯银或者银钯作为导电层与电阻体搭接，起到连通电阻体与外边界路的浸染。片式膜固定电阻器涌现硫化堕落是内电极层材料银遭到堕落；第二层镍层，作为阻挡层隔绝外界环境，保护内电极的浸染；第三层为焊接锡铅层，便于锡焊安装。第三部分为封装介质层，常日采取保护玻璃釉或者环氧树脂类作为封装材料。第四部分载体，采取96%氧化铝陶瓷基板作为电阻器的载体。
根据对失落效的电阻器进行阻值丈量，外不雅观检讨，扫描电镜显微描述不雅观察以及非常物质元素能谱剖析，确认该只失落效样品是由于导电层银层涌现硫化堕落，天生构造疏松以及电阻率高的硫化银，从而导致电阻器涌现阻值非常增大的失落效案例。
2 导电银层硫化堕落机理
片式膜固定电阻器导电层硫化堕落发生须要根据电阻器运用状态不同有所差异。即电阻器是否在事情条件其堕落机理不同。
2.1 导电银层非事情条件堕落机理
导电银层的在非事情运用环境中会发生氧化反应和硫化反应。运用环境中存在的湿润水汽会造成金属材料的堕落。在湿润的环境中，HS-一方面可以与氧化后的金属离子反应，也可以在液膜中天生硫化物。详细反应方程式如（1）所示。
当银表面有水膜天生时易发生第一个反应，而在湿度较低的大气环境中第一个反应很难进行，在第二个反应中氧是花费电子作为阴极存在，随着硫化物浓度提高而加剧。
大气环境中还存在较多的SO2气体，在湿润空气中形成H2SO3或者H2SO4，进而与银发生反应。详细反应方程式如（2）所示。
综上所述：片式膜固定电阻器内电极银层暴露在事情环境中非事情条件下，当环境中存在水汽以及H2S或SO2气体，在金属表面形成含有硫化物的液膜，造成电阻器的导电层的发生。这一机理可以阐明在海洋环境中电子元器件比较干燥环境下利用的电子元器件更随意马虎发生硫化堕落，造成电阻器的失落效，降落其利用可靠性的征象。
2.2 导电银层事情条件电化学堕落机理
片式膜固定电阻器导电层在通电事情条件下比较非事情条件更随意马虎发生硫化堕落征象。电阻器在通电过程中，银原子失落去了最外层自由电子，成为银离子，详细如（3）式所示。
银原子最外层电子在外界电场的浸染下发生了定向移动形成了电流。化学性子稳定的银原子成为了化学性子不稳定的银离子。
根据电阻器电极构造，保护镍层同样在在外界电场浸染下，失落去最外层自由电子，形成镍离子，详细化学反应如（4）所示。
当金属原子以离子态涌现时，须要得到自由电子成为稳定态。根据能斯特方程，金属在堕落发生过程中，标准电极电位的高低决定着金属离子得到电子能力的强弱。电极电位越正，氧化能力越强，得到电子的能力越强。
个中电极电位因此标准氢原子作为参比电极，即氢的标准电极电位值为0，其他金属与氢的标准电极比较，电位较高的为正，电位较低者为负。根据金属的标准电极电位数据可知，镍的标准电极电位为-0.250V，银的标准电极电位为+0.799V。
综上所述：片式膜固定电阻器内电极银层暴露在事情环境中非事情条件下，当环境中存在水汽以及H2S或SO2气体，在金属表面形成含有硫化物的液膜，造成电阻器的导电层的发生。这一机理可以阐明在海洋环境中电子元器件比较干燥环境下利用的电子元器件更随意马虎发生硫化堕落，造成电阻器的失落效，降落其利用可靠性的征象。
3 结 论
片式膜固定电阻器硫化失落效问题是近年来在我国航空、航海、汽车等领域涌现较多的失落效征象。它由于其不可预知性逐渐成为影响片式膜固定电阻器利用可靠性的一个主要成分。
片式膜固定电阻器内电极导电银层在非事情条件下，当环境中有水汽及硫化物时，堕落反应发生。当电阻器在事情条件下，导体材料在运用环境中在电场的浸染下失落去最外层电子，成为带有正电荷的金属离子，同时由于其具有较正的电极电位，得到电子的能力较强，以是从环境中的硫化物中得到最外层电子，以达到稳定态，终极形成了高电阻率的化合物，堕落反应发生。随着越来越多的导体层金属发生堕落反应，电阻器中的核心功能层电阻体与外部电路的导通浸染消逝，宏不雅观表现为电阻器阻值增大或者开路。
引用本文：畅玢，陈传庆，罗旭日，查远华，苟廷刚，王丹琴.表贴式电阻器硫化堕落电化学机理及失落效剖析[J].环境技能，2021，230(02):18-21.
专家简介：畅玢，中国振华集团云科电子有限公司，女，硕士，工程师，研究方向：电子元器件堕落与防护。
