一、厚膜电阻的失效机理分析
厚膜电阻的失效的原因大多数是由于有电阻参数的过渡漂移和电阻参数不稳定与不确定性造成的。这类失效经常是由以下原因造成的:
1、组成电容器的金属化学组份的变化
在对钯--银电阻进行温度/耐湿和真空试验中。温度试验中阻值增加主要是由于金属钯离子和银离子被空气中的氧元素氧化,在具有高度湿气的环境下则主要是由于银离子的还原以及生成PdAg固溶体。真空试验中的电阻老化变化主要是膜内部的组成变化,其次原因是由于物理和化学吸附的影响。另外,电阻材料中离子迁移会造成组成电阻材料的金属化学成分发生变化从而导致电阻参数变化。
2、化学反应的影响
主要是助焊剂、吸附气体、粘合剂、溶剂和包封材料的化学成分与厚膜电阻器材料发生了化学反应导致电阻的变化。
3、应力影响
电阻内应力消失、电阻膜与其保护玻璃釉膜界面上应力消失、灌注树脂硬化时热膨胀以及收缩而产生的机械应力等,都会引起电阻表面发生开裂。
4、工艺控制与生产过程的影响
有杂质残渣例如:喷砂微调粉末散布到电阻器表面上。电阻膜与导带端头定位精度不准或者定位未对准、过分的校正微调、导带扩散进电阻膜面而造成热点等都会影响电阻的稳定性。
在高压特别是高压脉冲情况下,大多数厚膜电阻将产生很大的电阻值变化,这种现象叫厚膜电阻器的电压漂移,这种现象是由于以下因素造成的:
1)在金属导体和玻璃之间以及金属导体颗粒之间都存在着不完全的浸润。
2)厚膜电阻可用等效网络表示,在等效网络中,电阻和电容以串联或并联的形式不规则的混联。若以高于玻璃相击穿电压施加于电阻上,则会导致玻璃相被电击穿,使电阻导电链数发生变化从而引起阻值变化。
5、常用的钯和银电阻器在氢气环境下中参数不稳定
在制造和使用厚膜混合集成电路的过程中,钯—银电阻器在许多场合要遇到氢:比如在含氢气气氛中键合半导体器件或在含氢或胺的密封封装(如环氧树脂/粘合剂/溶剂/焊剂等)内,电阻器均可遇到氢或放氢产物。另外,电阻器可能应用在一个封闭的电子系统内,其中由于干电池/潮气与金属反应,制冷剂/湿芯式电容器的渗漏或塑料过热的热分解等均可产生氢。
为了克服氢对钯—银电阻器的影响,目前已经使用无氢化合物催化剂的包封材料或者在电阻器上涂一层玻璃釉加以保护。
关于厚膜电阻的失效分析还有厚膜导带的分析及基片的分析(详情可点击:《厚膜电阻常见的失效模式(二)》)