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電阻的硫化失效是厚膜片狀電阻常見的一種失效現象，電阻的硫化會導致電阻的阻值的增大或開路失效。據研究表明，電阻尺寸差異影響電阻硫化的失效概率，尺寸越大，電阻硫化失效概率越低，抗硫化失效持續時間越長。電阻產品的小型化使得電阻硫化失效現象這一問題變得不可忽視。再者，越漸嚴峻的工作環境，也使得電阻發生硫化失效的情況越發增多，對電阻的抗硫化性能要求也越漸提高。因此，研究電阻的硫化失效原因、失效機理、失效現象等方面，對提高片狀電阻的可靠性具有極其重要的意義。

厚膜片狀電阻的物理結構

 對貼片元件而言，硫化現象一般只發生在厚膜片狀電阻中，而對薄膜電阻器并無影響，這與厚膜片狀電阻本身的物理結構有很大的關系。

厚膜片狀電阻的端電極，一般采用三層電極結構，如圖 1所示。三層電極包括內電極、中間電極與外部電極，其中內電極包括面電極、側電極與背電極。內電極中的面電極由具有良好導電性、高熔點的銀鈀（Ag/Pd）漿料燒結而成，加入鈀（Pd）能提高陶瓷基體與電極的粘合與附著。側電極的材料一般使用鎳鉻（Ni/Cr）合金，背電極是銀（Ag）電極。中間電極是電鍍而成的鎳（Ni）層，外部電極是錫（Sn）鍍層。二次保護的包裹層是非金屬的不導電層。

圖1    厚膜片狀電阻器的結構示意圖

厚膜片狀電阻的失效機理

硫化失效容易發生于二次保護包裹層和面電極的交界線區域。由于制作工藝上很難使面電極與二次保護包裹層的交界線處形成電鍍層（Ni層和Sn層），因此交界線處容易存在孔隙或縫隙（如圖 2所示），尤其當絲網漏印二次保護包裹層的邊界不整齊時，情況則更加嚴重。外界含硫的物質通過二次保護層與電極之間結合處的孔隙或縫隙滲入到面電極，面電極中的銀（Ag）極易與硫（S）發生化學反應，銀（Ag）被硫化生成灰黑色、導電性能差的硫化銀（Ag2S），導致電阻的阻值增大或是開路失效。硫化的化學反應方程式如下：

圖2   二次保護層與面電極間存在縫隙

圖3   電阻硫化過程

圖4~圖6為硫化失效生成硫化銀的典型形貌與能譜圖。

圖6

圖4方框所示區域的EDS測試結果

硫化失效的電阻切片面電極銀層的形貌見圖7和圖8。圖8中,外界含硫物質從二次保護層與端電極之間結合處的縫隙滲入到面電極，生成硫化銀（Ag2S）使電阻阻值增大失效。

外界因素對電阻硫化失效的影響及其預防方法

 通過對厚膜片狀電阻失效機理的分析可以得知，電阻硫化失效會受到很多外界因素的影響，針對不同的影響，也有相應的預防方法。電阻硫化失效主要有以下幾個方面的影響及其預防方法：

1、硅膠灌封問題

雖然硅膠的本身不含硫，但硅膠的多孔結構對空氣中的硫化物就有較強的吸附作用。灌注在電阻上面的硅膠，不斷吸附空氣中的硫化物，硅膠中的硫化物濃度不斷增加，高濃度的硫化物很容易通過電阻端電極和二次保護包裹層交接孔隙或縫隙進入到電阻面電極形成硫化銀，導致電阻阻值增大失效。因此在使用灌封膠時要注意是否會造成電阻硫化失效，通過灌封膠的選型上選擇抗硫化性能良好的灌封膠或者使用三防膠工藝隔絕空氣可以較好地回避這一因素所帶來的影響。

2、電阻生產或裝配過程中受到機械應力

電阻在生產或裝配過程中受到機械應力導致二次保護層與外電極鍍層間縫隙變大，使外界含硫腐蝕氣體更容易通過二次保護層與電極鍍層之間交界處滲透到面電極，與面電極的銀硫化。通過改善電阻的焊接工藝、優化電路板的設計等方法可減少機械應力對電阻造成損傷進而發生硫化失效。

3、電阻封裝與尺寸差異

片狀電阻本身封裝存在差異，外電極鍍層與二次保護層搭接長度不可控，搭接長度的長短與電阻抗硫化能力的優劣有一定影響。另一方面，電阻本身尺寸對電阻的抗硫化能力也有影響，電阻的尺寸越大，抗硫化失效的時間也越長。很多電阻廠家通過各自不同的工藝手段，針對這些影響因素，設計出專門的抗硫化電阻，來提高電阻的抗硫化能力。使用方在電阻的選型上，可以直接選用各廠家設計的抗硫化電阻來避免電阻硫化所帶來的影響。

4、含硫物料對電阻的影響

PCB綠油、導線封膠、電子油漆等物料都含有硫元素，這些物料有可能在工作的過程中會釋放含硫物質，導致電阻發生硫化失效。在物料的選取上需考慮物料是否會對電阻產生的影響，再進一步確定是否使用該物料。