Mode kegagalan: berbagai fenomena kegagalan dan manifestasinya.
Mekanisme kegagalan: Ini adalah proses fisik, kimia, termodinamika atau lainnya yang menyebabkan kegagalan.
1. Mode kegagalan utama dan mekanisme kegagalan resistor adalah
1) Sirkuit terbuka: Mekanisme kegagalan utama adalah bahwa film resistif terbakar atau jatuh di area yang luas, substrat rusak, dan tutup timah dan badan resistor jatuh.
2) Pergeseran resistansi melampaui spesifikasi: film resistif rusak atau terdegradasi, substrat memiliki ion natrium yang dapat dipindahkan, dan lapisan pelindung tidak baik.
3) Kerusakan timbal: cacat proses pengelasan badan resistor, polusi sambungan solder, kerusakan tegangan mekanis timbal.
4) Hubungan pendek: migrasi perak, pelepasan korona.
2. Tabel proporsi mode kegagalan dalam total kegagalan
3. Analisis mekanisme kegagalan
Mekanisme kegagalan resistor beragam, dan berbagai proses fisik dan kimia yang terjadi di bawah kondisi kerja atau kondisi lingkungan adalah penyebab penuaan resistor.
(1) Perubahan struktural bahan konduktif
Lapisan film konduktif dari resistor film tipis umumnya diperoleh dengan pengendapan uap, dan ada struktur amorf sampai batas tertentu. Dari sudut pandang termodinamika, struktur amorf memiliki kecenderungan untuk mengkristal. Dalam kondisi kerja atau kondisi lingkungan, struktur amorf pada lapisan film konduktif cenderung mengkristal pada kecepatan tertentu, yaitu struktur internal bahan konduktif cenderung padat, yang seringkali dapat menyebabkan penurunan nilai resistansi. Kecepatan kristalisasi meningkat dengan meningkatnya suhu.
Kawat resistansi atau film resistansi akan mengalami tekanan mekanis selama proses persiapan, dan struktur internalnya akan terdistorsi. Semakin kecil diameter kawat atau semakin tipis film, semakin signifikan efek tegangannya. Umumnya, perlakuan panas dapat digunakan untuk menghilangkan stres internal. Tegangan internal sisa dapat dihilangkan secara bertahap selama penggunaan jangka panjang, dan resistansi resistor dapat berubah sesuai dengan itu.
Proses kristalisasi dan proses penghilangan tegangan internal melambat seiring berjalannya waktu, tetapi tidak mungkin untuk berhenti selama penggunaan resistor. Dapat dianggap bahwa kedua proses ini berjalan pada kecepatan yang kira-kira konstan selama periode kerja resistor. Perubahan resistansi yang terkait dengannya menyumbang sekitar seperseribu dari nilai resistansi asli.
Penuaan suhu tinggi dari beban listrik: Bagaimanapun, beban listrik akan mempercepat proses penuaan resistor, dan efek beban listrik pada percepatan penuaan resistor lebih signifikan daripada peningkatan suhu. Alasannya adalah suhu bagian kontak badan resistor dan tutup timah. Kenaikan melebihi kenaikan suhu rata-rata resistor. Umumnya, masa hidup dipersingkat setengahnya untuk setiap kenaikan suhu 10℃. Jika beban lebih menyebabkan kenaikan suhu resistor melebihi beban pengenal sebesar 50°C, masa pakai resistor hanya 1/32 masa pakai dalam kondisi normal. Ini dapat lulus uji umur dipercepat kurang dari empat bulan untuk menilai stabilitas kerja resistor selama 10 tahun.
Elektrolisis beban DC: di bawah beban DC, elektrolisis menyebabkan resistor menjadi tua. Elektrolisis terjadi pada alur resistor beralur, dan ion logam alkali yang terkandung dalam matriks resistor dipindahkan dalam medan listrik antara alur untuk menghasilkan arus ion. Ketika kelembaban hadir, proses elektrolisis menjadi lebih parah. Jika film resistif adalah film karbon atau film logam, itu terutama oksidasi elektrolitik; jika film resistif adalah film oksida logam, itu terutama reduksi elektrolitik. Untuk resistor film tipis dengan resistansi tinggi, efek elektrolisis dapat meningkatkan resistansi, dan kerusakan film dapat terjadi di sepanjang sisi spiral alur. Melakukan uji beban DC di lingkungan hot flash dapat secara komprehensif menilai ketahanan terhadap oksidasi atau reduksi bahan dasar resistor dan film, serta ketahanan kelembaban lapisan pelindung.
(2), vulkanisasi
Setelah sejumlah instrumen lapangan digunakan di pabrik kimia selama satu tahun, instrumen tersebut gagal satu demi satu. Setelah dilakukan analisa, ternyata nilai resistansi resistor chip film tebal yang digunakan pada meteran menjadi lebih besar, bahkan menjadi rangkaian terbuka. Ketika resistor gagal diamati di bawah mikroskop, dapat ditemukan bahwa bahan kristal hitam muncul di tepi elektroda resistor. Analisis lebih lanjut dari komposisi mengungkapkan bahwa bahan hitam adalah kristal perak sulfida. Ternyata resistensi itu terkorosi oleh belerang dari udara.
(3) Adsorpsi dan desorpsi gas
Film resistif dari resistor film pada batas butir, atau partikel konduktif dan bagian pengikat, selalu dapat menyerap sejumlah kecil gas. Mereka membentuk lapisan perantara antara butiran kristal dan menghalangi kontak antara partikel konduktif, sehingga jelas mempengaruhi resistansi.
Resistor film sintetis dibuat di bawah tekanan normal. Saat bekerja dalam vakum atau tekanan rendah, bagian yang terdesorbsi melekat pada gas, yang meningkatkan kontak antara partikel konduktif dan mengurangi nilai resistansi. Demikian pula, ketika resistor film karbon yang dapat didekomposisi secara termal yang dibuat dalam ruang hampa bekerja langsung di bawah kondisi lingkungan normal, mereka akan menyerap beberapa gas karena peningkatan tekanan udara, meningkatkan nilai resistansi. Jika produk setengah jadi yang tidak terukir disetel di bawah tekanan normal untuk waktu yang tepat, stabilitas ketahanan resistor jadi akan ditingkatkan.
Suhu dan tekanan udara adalah faktor lingkungan utama yang mempengaruhi adsorpsi dan desorpsi gas. Untuk adsorpsi fisik, pendinginan dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi kesetimbangan, sedangkan pemanasan sebaliknya. Karena adsorpsi dan desorpsi gas terjadi pada permukaan resistor. Oleh karena itu, dampak pada resistor film lebih signifikan. Perubahan resistensi bisa mencapai 1% ~ 2%.
(4) Oksidasi
Oksidasi adalah faktor jangka panjang (berbeda dari adsorpsi). Proses oksidasi dimulai dari permukaan resistor dan secara bertahap semakin dalam ke interior. Kecuali untuk logam mulia dan resistor film paduan, resistor dari bahan lain semuanya dipengaruhi oleh oksigen di udara. Hasil oksidasi adalah peningkatan resistensi. Semakin tipis film resistif, semakin jelas efek oksidasi.
Tindakan mendasar untuk mencegah oksidasi adalah dengan menyegel (logam, keramik, kaca, dan bahan anorganik lainnya). Pelapisan atau pot dengan bahan organik (plastik, resin, dll.) tidak dapat sepenuhnya mencegah lapisan pelindung menyerap kelembaban atau udara. Meskipun dapat menunda oksidasi atau menyerap gas, itu juga akan membawa beberapa ide baru terkait dengan lapisan pelindung organik. Faktor penuaan.
(5) Pengaruh lapisan pelindung organik
Selama pembentukan lapisan pelindung organik, volatil polimerisasi kondensasi atau uap pelarut dilepaskan. Proses perlakuan panas menyebabkan sebagian volatil berdifusi ke dalam resistor, menyebabkan resistansi meningkat. Meskipun proses ini dapat berlangsung selama 1 hingga 2 tahun, waktu untuk mempengaruhi ketahanan secara signifikan adalah sekitar 2 hingga 8 bulan. Untuk memastikan stabilitas ketahanan produk jadi, lebih tepat untuk meninggalkan produk di gudang untuk jangka waktu tertentu sebelum meninggalkan pabrik.
(6) Kerusakan mekanis
Keandalan resistansi sangat tergantung pada sifat mekanik resistor. Badan resistor, tutup timah dan kabel timah semuanya harus memiliki kekuatan mekanik yang cukup. Cacat pada matriks, kerusakan tutup timah atau putusnya timah semuanya dapat menyebabkan kegagalan resistor.