故障モード:さまざまな故障現象とその症状。
故障メカニズム:それは、物理的、化学的、熱力学的または障害につながる他のプロセスです。
1. 抵抗器の主な故障モードと故障メカニズムは、
1) オープン回路: 抵抗膜が大きな領域で焼け落ちたり、落下したり、基板が破損して、リードキャップと抵抗体が脱落する仕組みです。
2)抵抗ドリフトは仕様を超えています:抵抗膜が欠陥または分解され、基質が可動ナトリウムイオンを有し、保護コーティングが良好ではありません。
3)鉛破損:抵抗体の溶接プロセスの欠陥、はんだジョイント汚染、リード機械的ストレス損傷。
4)短絡:銀、コロナ放電の移動。
2. 全故障における故障モードの比率の表
3. 故障メカニズム解析
抵抗器の破壊機構は多面的であり、労働条件や環境条件下で起こる様々な物理的・化学的プロセスが抵抗老化の原因である。
(1) 導電性物質の構造変化
薄膜抵抗の導電性膜層は、一般に蒸着により得られ、ある程度はアモルファス構造がある。熱力学的な観点から、アモルファス構造は結晶化する傾向がある。労働条件や環境条件下では、導電性膜層中のアモルファス構造が一定の速度で結晶化する傾向、すなわち導電性材料の内部構造が緻密になる傾向にあり、抵抗値の低下を引き起こすことが多い。結晶化の速度は温度の上昇とともに増加する。
抵抗線や抵抗フィルムは、準備プロセス中に機械的なストレスを受け、その内部構造が歪んでしまいます。ワイヤの直径が小さいほど、フィルムが薄くなるほど、応力効果は大きくなります。一般に、熱処理は内部応力を除去するために使用することができる。残留内部応力は、長期使用時に徐々に解消され、抵抗の抵抗も変化する場合があります。
結晶化プロセスと内部応力除去プロセスの両方が時間の経過とともに遅くなりますが、抵抗の使用中に終了することは不可能です。これら2つのプロセスは、抵抗器の作動期間中にほぼ一定の速度で進行すると考えられる。それらに関連する抵抗の変化は、元の抵抗値の約数千分の1を占めています。
電気負荷の高温老化:いずれの場合も、電気負荷は抵抗器の老化プロセスを加速し、電気負荷が抵抗器の老化を加速する効果は、温度上昇のそれよりも重要である。その理由は、抵抗体の接触部とリードキャップの温度です。上昇は抵抗器の平均温度上昇を超える。一般的に、温度が10°C上昇するたびに寿命が半分に短縮されます。過負荷が抵抗の温度上昇を50°Cの定格負荷を超える場合、抵抗器の寿命は通常の条件下での寿命の1/32に過ぎません。それは10年の間抵抗器の働く安定性を査定するために4ヶ月未満の加速された生命のテストに合格することができる。
直流負荷電解: 直流負荷下で、電気分解は抵抗を老化させます。電解は溝抵抗の溝に起こり、抵抗マトリックスに含まれるアルカリ金属イオンは溝間の電界にずらされてイオン電流を発生させる。水分が存在すると、電解プロセスがより厳しくなります。抵抗フィルムがカーボンフィルムまたは金属フィルムである場合、それは主に電解酸化である。抵抗膜が金属酸化物膜である場合、主に電解還元である。高抵抗薄膜抵抗器の場合、電解の効果は抵抗を高め、溝の螺旋の側面に沿ってフィルム損傷が発生する可能性があります。ホットフラッシュ環境でDC負荷試験を実施することで、抵抗基材やフィルムの酸化や還元、保護層の耐湿性を総合的に評価できます。
(2)、加硫
1年間化学工場でフィールド機器のバッチが使用された後、機器は次々と故障しました。分析後、メーターに使用する厚膜チップ抵抗の抵抗値が大きくなり、開回路にもなることがわかりました。故障した抵抗が顕微鏡下で観察されると、抵抗電極の端に黒色の結晶性材料が現れることがわかった。組成物のさらなる分析は、黒い材料が硫化銀結晶であることを明らかにする。空気中の硫黄によって抵抗が腐食していたことが判明した。
(3) ガス吸着・脱着
粒界に膜抵抗体の抵抗膜、または導電性粒子とバインダー部は、常に微量のガスを吸吸い付けてもよい。それらは結晶粒の中間層を形成し、導電性粒子間の接触を妨げ、それによって明らかに抵抗に影響を与える。
合成フィルム抵抗は、通常の圧力で作られています。真空や低圧で作業する場合、脱着部はガスに取り付けられ、導電性粒子間の接触が改善され、抵抗値が低下します。同様に、真空中で作られた熱分解性カーボン膜抵抗器が通常の環境条件下で直接働くと、空気圧の上昇に伴って一部のガスを吸収し、抵抗値を増加させる。刻印されていない半製品が適切な時間のために通常の圧力の下でプリセットされている場合、完成した抵抗の抵抗安定性が向上します。
温度と空気圧は、ガス吸着や脱着に影響を与える主な環境要因です。物理的吸着の場合、冷却は平衡吸着能力を高めることができ、加熱は反対です。ガス吸着と脱着が抵抗の表面に発生する。したがって、膜抵抗への影響はより重要である。抵抗変化は1%〜2%に達することができる。
(4) 酸化
酸化は長期因子(吸着とは異なる)である。酸化プロセスは抵抗器の表面から始まり、徐々に内部に深まる。貴金属および合金膜抵抗器を除いて、他の材料の抵抗はすべて空気中の酸素の影響を受ける。酸化の結果は抵抗の増加である。抵抗膜が薄いほど、酸化の効果はより明白になります。
酸化防止の基本対策は、シール(金属、セラミック、ガラス、その他の無機材料)です。有機材料(プラスチック、樹脂など)によるコーティングやポッティングは、保護層が水分や空気に浸透するのを完全に防ぐことはできません。それは酸化や吸入ガスを遅らせることができますが、それはまた、有機保護層に関連するいくつかの新しいアイデアをもたらすでしょう。老化要因。
(5) 有機保護層の影響
有機保護層の形成中に、結露重合揮発性物質または溶媒蒸気が放出される。熱処理プロセスは、揮発性物質の一部が抵抗器に拡散し、抵抗が上昇する原因となります。このプロセスは1〜2年間続くことができますが、抵抗に大きな影響を与える時間は約2〜8ヶ月です。完成品の抵抗性の安定性を確保するために、工場を出る前に一定期間倉庫に製品を残す方が適切です。
(6) 機械的損傷
抵抗の信頼性は抵抗の機械的特性に大きく依存する。抵抗体、リードキャップ、リードワイヤはすべて十分な機械的強度を持っている必要があります。マトリックスの欠陥、リードキャップの損傷またはリードブレークはすべて抵抗障害につながる可能性があります。