一.电阻硫化失效的原因分析
片状电阻的三层电极结构中,面电极通常为银(Ag),中间电极是镍(Ni)镀层,外部电极为锡(Sn)镀层。银电极作为导电层,其表面覆盖非金属二次保护包裹层(如玻璃釉或树脂),但交界线区域可能存在电镀层过薄或未完全覆盖的情况,形成微隙或缝隙。
当二次保护层的丝网印刷边界不整齐时,基体保护层与电极镀层之间的交接处成为薄弱点。外界含硫腐蚀气体(如H₂S、SO₂)通过缝隙渗透至银电极表面,与银发生化学反应生成硫化银(Ag₂S)。硫化银的导电率极低(FlqT-Ag₂S为高阻态),导致电阻导电能力丧失,最终失效。
硫化过程的关键因素包括:
二次保护层覆盖不足:边缘未完全封闭,气体易侵入。
银电极暴露:交界处银直接接触腐蚀性气体。
环境硫浓度:高硫环境(如工业区、沿海地区)加速硫化。
二.防硫化电阻的两种设计思路
2.1包封覆盖型设计

通过延长二次保护层的覆盖范围,确保底层电极被完全包裹,并使电镀层(Ni/Sn)能完整覆盖保护层边缘,避免薄弱点暴露。典型案例如ROHM公司的防硫化电阻:
碳系导电树脂胶:覆盖面电极并延伸至二次保护层,形成双重屏障。
全薄膜工艺电阻:采用薄膜技术替代厚膜工艺,减少银电极暴露风险。
优点:工艺成熟,成本可控。
缺点:若保护层存在缺陷(如印刷不均),仍可能失效。
2.2材料改性型设计
通过调整电极材料成分,提升其抗硫化性能。例如:
高钯(Pd)含量银浆:将银钯浆料中钯的质量分数从0.5%提升至10%以上。钯的化学稳定性高于银,可抑制硫化反应。实验证明,该方法能显著延长电阻寿命。
全贵金属电极:采用金(Au)或铂(Pt)等惰性材料,但成本较高。
优点:从根本上降低硫化风险。
缺点:材料成本高,工艺复杂度增加。
三.电路板级防护措施
3.1三防漆涂覆
在PCB单板涂敷三防漆(聚氨酯、丙烯酸或硅酮类),形成保护膜以隔绝空气。需注意:
覆盖完整性:确保电阻及焊点完全包裹,无漏涂。
耐温性:选择与工作温度匹配的漆料,避免高温开裂。
3.2灌封胶保护
对抗硫化电阻额外涂覆高导热聚氨酯灌封胶,兼具机械保护和散热功能。适用于高功率或振动环境。
四.模块电源的防硫化方案
4.1全封闭设计
六面灌封结构:模块电源采用环氧树脂或硅胶全密封,但针脚周围易存在气密性不足的问题。
充惰性气体:军工级产品在内部充入氮气(N₂)或氩气(Ar),彻底隔绝硫化物。
局限性:普通工业场景难以实现完全气密。
4.2开放式结构
舍弃灌封硅胶,通过优化散热设计(如强制风冷、均热板)降低硫化风险。硅胶可能吸附硫化物,反而加速腐蚀。
适用场景:高温高湿环境,需平衡散热与防腐蚀。
4.3陶瓷基板与IC封装
陶瓷基板:直接印制电阻于导热性优良的陶瓷上,但需涂三防漆防止银迁移。
IC封装电源:类似芯片的密封封装,彻底阻断气体渗透,适合高可靠性需求。
五.抗硫化产品的选型建议
环境评估:
工业区、沿海地区优先选用材料改性型电阻(如高钯银浆)。
长期稳定性要求高的场景(如医疗设备)建议IC封装电源。
成本权衡:
常规电子设备可采用包封覆盖型电阻+三防漆组合。
军工/航天领域需气密性设计或贵金属电极。
工艺验证:
灌封模块需测试气密性,开放式结构需验证散热效率。
陶瓷基板电源需检查三防漆覆盖质量。
六.总结

电阻硫化失效的本质是银电极与硫的化学反应,防护需从隔离(包封、三防漆)和材料(钯合金、惰性金属)双路径入手。模块电源需根据密封性与散热需求选择方案,而PCB级防护需确保涂覆完整性。抗硫化技术的核心是通过设计冗余和材料升级,覆盖从元件到系统的全链条防护。
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