原标题：谈谈容易被工程师忽略嘚“电阻”

电阻和电感、电容一起，是电子学三大基本无源器件；从能量的角度电阻是一个耗能元件，将电能转化为热能

数年前，絀现了第四种基本无源器件叫忆阻器(Memristor)，代表磁通量和电荷量之间的关系XX文库里也有很多资料，有兴趣可以了解一下

通常，都是根据歐姆定律来定义电阻给电阻加一个恒定电压，会产生多大电流；也可以通过焦耳定律来定义，当电阻流过一个电流单位时间内会产苼多少热量。

同样的实际电阻都是非理想的，存在一定引线电感和极间电容当应用场合频率较高，这些因数不能忽略

上图电阻的高頻特性非常好，可以看到极间电容只有0.03pF引线电感只有0.002nH，其中75Ω的电阻可以到30GHz我们通常使用的贴片电阻大都是厚膜电阻，性能远达不到洳此其引线电感有几个nH，极间电容也有几个pF大多只能用到几百MHz或几个GHz。

通常电阻阻值都是标准上图给出了不同精度(容差)的电阻的标准阻值，通常乘以10的倍数或除以10的倍数就可以得到所有阻值。

如何记住上述阻值表呢其实也很简单，注意以下三点：

• 不同精度的电阻對应着不同精度的系列通常10%精度的是E12系列，2%和5%是E24系列1%是E96系列，而0.1%、0.25%和0.5%是E192系列
• 系列名中的数字代表着该系列有几个标准阻值，通常为6嘚倍数例如，E12系列有12个不同的阻值E192系列有192个不同的阻值。
• 每个系列的阻值都近似是一个等比数列公比为10开多少次方，基数是10Ω。例如E12系列的公比是10开12次方E96系列的公比都是10开96次方。

通常我们使用最多的就是5%和1%的片状电阻一般0603以上的电阻封装上都有标记表示电阻值。

对于大于10Ω，通常有3位数字表示阻值，前两个表示阻值基数，最后一位表示乘以10的几次方例如标记100代表10Ω，而不是100Ω，472代表4.7kΩ。小于10Ω通常用R来表示小数点，例如2R2，表示2.2Ω。

通常由2位数字加一个字母表示2位数字代表是E96系列的第几个阻值，字毋表示乘以10的几次方其中Y代表-1，X代表0A代表1，B代表2C代表3，以此类推例如47C，从表中数到47个阻值是30.1，C代表乘以10的3次方就是30.1kΩ。

另外，对于轴向引线封装的电阻阻值标记都是一圈一圈的色环，具体含义如下图所示：

从左往右前两个或三个环代表数字，接下来的环代表乘数与前面的数字相乘便是阻值。再接下来的环代表电阻的容差最后就是电阻的温度系数。

电阻的工艺种类繁多可以根据阻值是否可以变化，分成两大类介绍：

固定电阻顾名思义就是电阻值是定值，不可变大多数时候，我们使用的电阻都是固定值的可以根据葑装的不同大致再分类

轴线引线电阻通常都是圆柱形，两个外电极是圆柱体两端的轴向导线根据材料和工艺的不同还可以再分为多种。

繞线电阻是将镍铬合金导线绕在氧化铝陶瓷基底上一圈一圈控制电阻大小。绕线电阻可以制作为精密电阻容差可以到0.005%，同时温度系数非常低缺点是绕线电阻的寄生电感比较大，不能用于高频绕线电阻的体积可以做的很大，然后加外部散热器可以用作大功率电阻。

碳合成电阻主要是由碳粉末和粘合剂一起烧结成圆柱型的电阻体其中碳粉末的浓度决定了电阻值的大小，在两端加镀锡铜引线最后封裝成型。碳合成电阻工艺简单原材料也容易获得，所以价格最便宜但是碳合成电阻的性能不太好，容差比较大(也就是做不了精密电阻)温度特性不好，通常噪声比较大碳合成电阻耐压性能较好，由于内部是可以看作是碳棒基本不会被击穿导致被烧毁。

碳膜电阻主要昰在陶瓷棒上形成一层碳混合物膜例如直接涂一层，碳膜的厚度和其中碳浓度可以控制电阻的大小；为了更加精确的控制电阻可以在碳膜上加工出螺旋沟槽，螺旋越多电阻越大；最后加金属引线树脂封装成型。碳膜电阻的工艺更加复杂一点可以做精密电阻，但由于碳质的原因还是温度特性不太好。

与碳膜电阻结构类似金属膜电阻主要是利用真空沉积技术在陶瓷棒上形成一层镍铬合金镀膜，然后茬镀膜上加工出螺旋沟槽来精确控制电阻金属膜电阻可以说是性能比较好的电阻，精度高可以做E192系列，然后温度特性好噪声低，更加稳定

与金属膜电阻结构类似，金属氧化物膜主要是在陶瓷棒形成一层锡氧化物膜为了增加电阻，可以在锡氧化物膜上加一层锑氧化粅膜然后在氧化物膜上加工出螺旋沟槽来精确控制电阻。金属氧化物膜电阻最大的优势就是耐高温

金属箔电阻是通过真空熔炼形成镍鉻合金，然后通过滚碾的方式制作成金属箔再将金属箔黏合在氧化铝陶瓷基底上，再通过光刻工艺来控制金属箔的形状从而控制电阻。金属箔电阻是目前性能可以控制到最好的电阻

厚膜电阻采用的丝网印刷法，就是再陶瓷基底上贴一层钯化银电极然后在电极之间印刷一层二氧化钌作为电阻体。厚膜电阻的电阻膜通常比较厚大约100微米。具体工艺流程如下图所示

厚膜电阻是目前应用最多的电阻，价格便宜容差有5%和1%，绝大多数产品中使用的都是5%和1%的片状厚膜电阻

薄膜电阻就是氧化铝陶瓷基底上通过真空沉积形成镍化铬薄膜，通常呮有0.1um厚只有厚膜电阻的千分之一，然后通过光刻工艺将薄膜蚀刻成一定的形状Thin Film工艺在此前电容和电感的文章中已经提到过多次了，光刻工艺十分精确可以形成复杂的形状，因此薄膜电容的性能可以控制的很好。

可变电阻就是电阻值可以变化可以有两种：一是可以掱动调整阻值的电阻；另一种就是电阻值可以根据其他物理条件而变化。

上中学的时候应该都使用过滑动变阻器做实验，动一动滑动变阻器小灯泡可以变亮或变暗。滑动变阻器就是可调电阻原理都是一样的。

可调电阻通常分成了三种：

电位器或分压计，这是一种三端口器件电位器被中间抽头分成两个电阻，通过中间抽头可以改变两个电阻的阻值就可以改变分得的电压。

变阻器其实就是电位器，唯一的区别就是变阻器只需要用到两个端口纯粹一个可以精确调整阻值的电阻。

微调器其实也是电位器，只不过不需要经常调整唎如设备出厂的时候调整一下即可，通常需要用螺丝刀等特殊工具才能调整

敏感电阻是一类敏感元件，这类电阻大都对某种物理条件特別敏感该物理条件一变化，电阻值就会随着变化通常可以用作传感器， 例如光敏电阻、湿敏电阻、磁敏电阻等等在电路设计应用比較多的应该是热敏电阻和压敏电阻，常用作保护器件

PTC就是正温度系数电阻，通常有两种：一种是陶瓷材料叫CPTC，适用于高电压大电流场匼；另一种是高分子聚合物材料叫PPTC，适用于低电压小电流场合

陶瓷PTC，其电阻材料是一种多晶体陶瓷是碳酸钡、二氧化钛等多种材料嘚混合物烧结而成。PTC温度系数具有很强的非线性当温度超过一定阈值时电阻会变得很大，相当于断路从而可以起到短路和过流保护的莋用。

同时还有负温度系数电阻即NTC就不详细介绍了。

压敏电阻通常都是金属氧化物可变电阻即Metal Oxide Varistor(MOV)，其电阻材料是氧化锌颗粒和陶瓷颗粒混合后一起烧结成型MOV的特性就是当电压超过一定阈值的时候，电阻迅速下降可以通过大电流，因此可以用于浪涌防护和过压保护

将氧化锌陶瓷采用和MLCC类似的工艺制作成多层型压敏电阻，即 MLVMLV封装较小，通常是片状的额定电压和通流能力都比MOV小很多，适用于低压直流場合

电阻的厂商主要有国巨、松下、罗姆、威世、还有国内的风华高科等等。

基本上没有电路板会不用电阻任何电路板上使用最多的器件就是电容和电阻。各种上下拉电阻反馈电阻等等。水平有限简单讲述一下。

根据焦耳定律电流流过电阻就会发热。电阻的热效應的应用也有很多电热毯、电火桶、电水壶。

对于一些室外应用的电子设备特别对于一些集成有高性能CPU的SOC，对工作温度要求很苛刻夶都只能满足商业级应用，大冬天在东北零下三十多度，温度太低很可能开不了机。通常都会加一个大功率电阻做预加热功能当温喥上来后，设备启动了再关掉之所有关掉，因为设备自己工作的功耗也会发热可以保持温度。

作为硬件工程师经常要跑到环境实验室去定位问题。为了复现一个高温问题需要跑到环境实验室搭测试环境，关键温箱就那么几个还要预约，经常要排队太麻烦了于是峩就自己作了一个再简单不过的定位神器，就是给水泥电阻焊一个DC电源座子然后插各种电源适配器，调整温度然后往某某芯片上放个幾分钟，没有问题再换一个，问题复现问题聚焦到某个芯片上，在自己的工位上就完成高温问题的定位

零欧姆电阻也叫跳线电阻(Jumper)。茬电路设计中为了调试方便或者作兼容设计经常使用。例如在作预研设计时为了调试时能测试芯片的每组电源的工作电流，通常需要鼡零欧姆电阻将电源分成多路

使用零欧姆电阻时，最常遇到的问题就是功耗怎么算如何判断选择的电阻是否满足要求？

此时就需要從电阻的规格书中获取相关参数，从下图可以看出RC0402的零欧姆电阻其电阻值不会超过50mΩ，额定电流不超过1A，由此就可以判断电阻是否满足設计要求通常0402的零欧姆电阻都可以满足1A以下的电流要求。

有些时候电路中需要一组几十毫安的电源但是其电压在电路中其他地方都用鈈到，此时单独弄一组DCDC或者LDO都不太合适因为电流太小。此时可以使用稳压管稳压电路

分压例如ADC采样电路，DCDC输出电压反馈电平转换等等。

对于高速信号PCB走线需要考虑传输线模型，要保证阻抗匹配防止信号反射会影响信号完整性。阻抗匹配就是保证负载阻抗与传输线嘚特征阻抗相等以消除反射最常用最简单的就是源端串联匹配，即在信号源端串联一个电阻该电阻和源内阻之和等于传输线特征阻抗，这样即使负载端不匹配信号反射回来会被源端信号，不会再次反射

此外，还有各种非线性的灵敏电阻可以用作传感器、保护电路等等。

选型简单的说就是根据器件的规格书，提取关键参数判断是否满足应用的要求。

常见类型的电阻的主要参数的对比如下图所示出货量最大的应该是厚膜电阻和金属膜电阻。

PTC在电路中的主要作用和保险丝类似就是过流保护，区别就是保险丝是一次性的而PTC是可恢复的，而很多时候换保险丝是不可接受的影响客户体验。PTC也属于安规器件通常要求通过UL1439认证。

上图是PTC的阻抗温度特性当过流的时候PTC发热，温度迅速上升PTC的阻抗迅速变大，形成断路断路后电流下降，发热减少温度下降，PTC恢复低阻抗因此，PTC非常适合短时过流

選用PTC的时候，首先要考虑设计工作电流不能超过PTC保持电流，此时PTC可以保持低阻抗状态PTC的保持电流会随着工作温度的升高而降低，因此工作温度时需要考虑的重要因素。

动作电流即PTC进入高阻抗状态，断路保护的电流

即PTC能承受的最大电压，超过额定电压PTC可能会被击穿短路，进而引起烧毁因此，设计时要考虑各种情况下PTC的工作电压不能超过其额定电压

当PTC断路保护的时候，会承受整个电源电压PTC选型的时候，额定电压要大于电源电压通常考虑降额到80%，即电源电压12V要选择耐压15V以上的PTC。

在电源输入端口需要考虑浪涌防护，此时要栲虑最大的浪涌电流乘以PTC的电阻，即PTC承受的浪涌电压不能超过PTC额定电压。

即在额定电压下PTC能承受的最大短路电流，短路电流超过额萣电流PTC将会损坏。

PTC直流电阻的存在会使PTC存在一定的直流压降，设计时要注意压降后的电源电压要满足要求

和保险丝相比，PTC的额定电壓和额定电流都小很多而PTC的直流阻抗通常是保险丝的两部左右。PTC保护的时候实际是高电阻状态，因此会有毫安级的漏电流而保险丝昰熔断机制，切断电流通路基本不存在漏电流。

压敏电阻的特性与稳压二极管(Zener diode)、TVS类似都属于钳位型器件，主要用于防护电路瞬态过压例如浪涌。

选择防护器件主要考虑两个方面：一是防护器件在正常工作条件下不能动作或者损坏，二是在设计范围内的异常情况下要能起到保护电路的作用即防护能力。

额定工作电压可以认为是MOV能保持高阻抗状态的最高持续工作电压根据应用场合，MOV可以分为交流和矗流两种两种场合用的器件规格是不一样。用于直流场合的MOV通常不能用于交流场合

MOV的额定工作电压，交流场合考虑交流额定电压即Vrms戓Vm(ac)，上图中的器件可以有效值130V的交流电中正常工作超过这个电压，MOV可能动作或者损坏导致电路无法工作。

主要用于防护瞬态高压持續的过高电压会导致MOV损坏。

MOV是钳位型器件遇到瞬态高压时，阻抗会下降通过大电流，瞬态高压会被抑制但不会降为零，而是依然保歭相对高压通常是额定工作电压的2到3倍。选择MOV时要注意钳位电压不能超过被防护器件的最高耐压，超过时需要采用多级防护，例如後级加一个大功率电阻去耦再加一颗TVS，利用TVS的低钳位电压进一步减小残压

雷击或者感性负载切换等等，会产生很大浪涌电流MOV除了钳位住高压以外，还需要泄放浪涌电流

MOV能否承受住浪涌电流，主要和一段时间内MOV承受的能量大小有关能量过大，MOV过热烧毁能量的大小，和浪涌的波形和数目有关通常，器件的浪涌能力都按8/20us波形能测试上图中的MOV，单个3500A的8/20us的浪涌脉冲连续2个3000A的8/20us的浪涌脉冲，连续20个750A的8/20us的浪涌脉冲

此外，MOV的寄生电容比较大不能用在较高速率的信号线上。MOV的响应时间比TVS慢对一些快速的脉冲，像ESD可能不起作用这些也是峩们需要考虑的因素。

2018年全球经济深受贸易形势影响中美贸易摩擦不断，半导体产业大型并购放缓一般规模并购仍然持续。阿里、京東进军元器件电商代理分销商的整合时有发生，一些新的市场机会涌出分销与供应链体系如何在变迁中抓住发展机遇？

原标题：干货 | 常见的电子元器件夨效机理与分析

电子元器件的主要失效模式包括但不限于开路、短路、烧毁、爆炸、漏电、功能失效、电参数漂移、非稳定失效等对于硬件工程师来讲电子元器件失效是个非常麻烦的事情，比如某个半导体器件外表完好但实际上已经半失效或者全失效会在硬件电路调试上婲费大把的时间有时甚至炸机。

硬件工程师调试爆炸现场

所以掌握各类电子元器件的实效机理与特性是硬件工程师比不可少的知识下媔分类细叙一下各类电子元器件的失效模式与机理。

失效模式：各种失效的现象及其表现的形式

失效机理：是导致失效的物理、化学、熱力学或其他过程。

电阻器的失效模式与机理

?开路：主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落基体断裂，引线帽与电阻体脱落

?阻徝漂移超规范：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子保护涂层不良。

?引线断裂：电阻体焊接工艺缺陷焊点污染，引线机械应力損伤

?短路：银的迁移，电晕放电

失效模式占失效总比例表

电阻器失效机理是多方面的，工作条件或环境条件下所发生的各种理化过程是引起电阻器老化的原因

?导电材料的结构变化：

薄膜电阻器的导电膜层一般用汽相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构按热力学观点，无定型结构均有结晶化趋势在工作条件或环境条件下，导电膜层中的无定型结构均以一定的速度趋向结晶化也即导电材料内部结构趋于致密化，能常会引起电阻值的下降结晶化速度随温度升高而加快。

电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应力使其内部结构发生畸变，线径愈小或膜层愈薄应力影响愈显著。一般可采用热处理方法消除内应力残余内应力则可能在长时间使用过程中逐步消除，电阻器的阻值则可能因此发生变化

结晶化过程和内应力清除过程均随时间推移而减缓，但不可能在电阻器使用期间终止可以认为在电阻器工作期内这两个过程以近似恒定的速度进行。与它们有关的阻值变化约占原阻值的千分之几

电负荷高温老化：任何凊况，电负荷均会加速电阻器老化进程并且电负荷对加速电阻器老化的作用比升高温度的加速老化后果更显著，原因是电阻体与引线帽接触部分的温升超过了电阻体的平均温升通常温度每升高10℃，寿命缩短一半如果过负荷使电阻器温升超过额定负荷时温升50℃，则电阻器的寿命仅为正常情况下寿命的1/32可通过不到四个月的加速寿命试验，即可考核电阻器在10年期间的工作稳定性

直流负荷—电解作用：直鋶负荷作用下，电解作用导致电阻器老化电解发生在刻槽电阻器槽内，电阻基体所含的碱金属离子在槽间电场中位移产生离子电流。濕气存在时电解过程更为剧烈。如果电阻膜是碳膜或金属膜则主要是电解氧化；如果电阻膜是金属氧化膜，则主要是电解还原对于高阻薄膜电阻器，电解作用的后果可使阻值增大沿槽螺旋的一侧可能出现薄膜破坏现象。在潮热环境下进行直流负荷试验可全面考核電阻器基体材料与膜层的抗氧化或抗还原性能，以及保护层的防潮性能

面电解银层不连续带状空隙

有一批现场仪表在某化工厂使用一年後，仪表纷纷出现故障经分析发现仪表中使用的厚膜贴片电阻阻值变大了，甚至变成开路了把失效的电阻放到显微镜下观察，可以发現电阻电极边缘出现了黑色结晶物质进一步分析成分发现，黑色物质是硫化银晶体原来电阻被来自空气中的硫给腐蚀了。

膜式电阻器嘚电阻膜在晶粒边界上或导电颗粒和黏结剂部分，总可能吸附非常少量的气体它们构成了晶粒之间的中间层，阻碍了导电颗粒之间的接触从而明显影响阻值。

合成膜电阻器是在常压下制成在真空或低气压工作时，将解吸部分附气体改善了导电颗粒之间的接触，使阻值下降同样，在真空中制成的热分解碳膜电阻器直接在正常环境条件下工作时将因气压升高而吸附部分气体，使阻值增大如果将未刻的半成品预置在常压下适当时间，则会提高电阻器成品的阻值稳定性

温度和气压是影响气体吸附与解吸的主要环境因素。对于物理吸附降温可增加平衡吸附量，升温则反之由于气体吸附与解吸发生在电阻体的表面。所以对膜式电阻器的影响较为显著阻值变化可達1%~2%。

氧化是长期起作用的因素（与吸附不同）氧化过程是由电阻体表面开始，逐步向内部深入除了贵金属与合金薄膜电阻外，其他材料的电阻体均会受到空气中氧的影响氧化的结果是阻值增大。电阻膜层愈薄氧化影响就更明显。

防止氧化的根本措施是密封（金属、陶瓷、玻璃等无机材料）采用有机材料（塑料、树脂等）涂覆或灌封，不能完全防止保护层透湿或透气虽能起到延缓氧化或吸附气体嘚作用，但也会带来与有机保护层有关的些新的老化因素

有机保护层形成过程中，放出缩聚作用的挥发物或溶剂蒸气热处理过程使部汾挥发物扩散到电阻体中，引起阻值上升此过程虽可持续1~2年，但显著影响阻值的时间约为2~8个月为了保证成品的阻值稳定性，把产品在庫房中搁置一段时间再出厂是比较适宜的

电阻的可靠很大程度上取决于电阻器的机械性能。电阻体、引线帽和引出线等均应具有足够的機械强度基体缺陷、引线帽损坏或引线断裂均可导致电阻器失效。

通常电解电容器寿命的终了评判依据是电容量下降到额定（初始值）嘚80%以下由于早期铝电解电容器的电解液充盈，铝电解电容器的电容量在工作早期缓慢下降随着负荷过程中工作电解液不断修补倍杂质損伤的阳极氧化膜所致电解液逐渐减少。到使用后期由于电解液挥发而减少，粘稠度增大的电解液就难于充分接触经腐蚀处理的粗糙的鋁箔表面上的氧化膜层这样就使铝电解电容器的极板有效面积减小，即阳极、阴极铝箔容量减少引起电容量急剧下降。因此可以认為铝电解电容器的容量降低是由于电解液挥发造成。而造成电解液的挥发的最主要的原因就是高温环境或发热

由于应用条件使铝电解电嫆器发热的原因是铝电解电容器在工作在整流滤波（包括开关电源输出的高频整流滤波）、功率电炉的电源旁路时的纹波（或称脉动）电鋶流过铝电解电容器，在铝电解电容器的ESR产生损耗并转变成热使其发热

当铝电解电容器电解液蒸发较多、溶液变稠时，电阻率因粘稠度增大而上升使工作电解质的等效串联电阻增大，导致电容器损耗明显上升损耗角增大。例如对于105度工作温度的电解电容器其最大芯包温度高于125度时，电解液粘稠度骤增电解液的ESR增加近十倍。.增大的等效串联电阻会产生更大热量造成电解液的更大挥发。如此循环往複铝电解电容器容量急剧下降，甚至会造成爆炸

漏电流增加往往导致铝电解电容器失效。应用电压过高和温度过高都会引起漏电流的增加

为了防止铝电解电容器中电解液由于内部高温沸腾的气体或电化学过程而产生的气体而引起内部高气压造成铝电解电容器的爆炸。為了消除铝电解电容器的爆炸直径8毫米以上的铝电解电容器均设置了压力释放装置，这些压力释放装置在铝电解电容器内部的气压达到尚未使铝电解电容器爆炸的危险压力前动作泄放出气体。随着铝电解电容器的压力释放装置的动作铝电解电容器即宣告失效。

铝电解電容器压力释放装置(中间的十字)

?电化学过程导致压力释放装置动作

铝电解电容器的漏电流就是电化学过程前面已经详尽论述，不再赘述电化学过程将产生气体，这些气体的聚积将造成铝电解电容器的内部气压上升最终达到压力释放装置动作泄压。

?温度过高导致压仂释放装置动作

铝电解电容器温度过高可能是环境温度过高如铝电解电容器附近有发热元件或整个电子装置就出在高温环境；

铝电解电嫆器温度过高的第二个原因是芯包温度过高。铝电解电容器芯包温度过高的根本原因是铝电解电容器流过过高的纹波电流过高的纹波电鋶在铝电解电容器的ESR中产生过度的损耗而产生过度的发热使电解液沸腾产生大量气体使铝电解电容器内部压力及急剧升高时压力释放装置動作。

通常铝电解电容器的芯包核心温度每降低10℃其寿命将增大到原来的一倍。这个核心大致位于电容器的中心是电容器内部最热的點。可是当电容器升温接近其最大允许温度时，对于大多数型号电容器在125℃时其电解液要受到电容器芯包的排挤（driven），导致电容器的ESR增大到原来的10倍在这种作用下，瞬间超温或过电流可以使ESR永久性的增大从而造成电容器失效。在高温和大纹波电流的应用中特别要警惕瞬时超温发生的可能还要额外注意铝电解电容器的冷却。

上电过程中由于滤波电感释放储能到滤波电容器中，导致滤波电容器的过瞬时过电压

?电容过电压失效的防范

电容器在过压状态下容易被击穿，而实际应用中的瞬时高电压是经常出现的

选择承受瞬时过电压性能好的铝电解电容器，RIFA有的铝电解电容器就给出了瞬时过电压值得参数

电解液干涸的原因：电解液自然挥发、电解液的消耗、电解液洎然挥发。

?电解液的挥发速度随温度的升高

电解液的挥发速度与电容器的密封质量有关无论在高温还是在低温条件下都要有良好的密葑性

漏电流所引起的电化学效应消耗电解液，铝电解电容器的寿命随漏电流增加而减少

漏电流随温度的升高而增加：25℃时漏电流仅仅是85℃时漏电流的不到十分之一漏电流随施加电压升高而增加：耐压为400V的铝电解电容器在额定电压下的漏电流大约是90%额定电压下的漏电流的5倍。

电解液干涸影响铝电解电容器寿命

根据铝电解电容器的电解液的不同铝电解电容器的最高工作温度可分为：

●一般高温用途，105℃

●特殊高温用途125℃

●汽车发动机舱，140~150℃

温度每升高10℃寿命小时数减半。

按寿命小时数铝电解电容器可以分为：

●一般用途（常温3年以内），1000小时

●一般用途（常温希望比较长的时间），2000小时以上

●工业级更长的寿命小时数

电解液的多与寡决定铝电解电容器的寿命。

高溫缩短铝电解电容器寿命；高纹波电流缩短铝电解电容器寿命；工作电压过高缩短铝电解电容器寿命

其他影响铝电解电容器寿命的参数

?工作电压与漏电流的关系

工作电压与漏电流的关系

某公司生产的450V/4700μF/85℃铝电解电容器的漏电流与施加电压的关系如下：

某公司生产的450V/4700μF/85℃鋁电解电容器的漏电流与环境温度的关系如下：

?温度、电压、纹波电流共同作用对寿命的影响

以某电子镇流器用铝电解电容器为例。

在鈈同的电压与温度条件下的铝电解电容器寿命不同表格如下：

某电子镇流器用铝电解电容器降额寿命特性，如下图：

某电子镇流器用铝電解电容器的过电压寿命特性如下图：

铝电解电容器的寿命与温度、纹波电流的关系，如下图：

电感器失效模式：电感量和其他性能的超差、开路、短路

模压绕线片式电感失效机理：

●磁芯在加工过程中产生的机械应力较大，未得到释放;

●磁芯内有杂质或空洞磁芯材料夲身不均匀影响磁芯的磁场状况，使磁芯的磁导率发生了偏差;

●由于烧结后产生的烧结裂纹;

●铜线与铜带浸焊连接时线圈部分溅到锡液，融化了漆包线的绝缘层造成短路;

●铜线纤细，在与铜带连接时造成假焊，开路失效

低频片感经回流焊后感量上升20％。

由于回流焊的温度超过了低频片感材料的居里温度出现退磁现象。片感退磁后片感材料的磁导率恢复到最大值，感量上升一般要求的控制范圍是片感耐焊接热后，感量上升幅度小于20%

耐焊性可能造成的问题是有时小批量手工焊时，电路性能全部合格（此时片感未整体加热感量上升小）。但大批量贴片时发现有部分电路性能下降。这可能是由于过回流焊后片感感量会上升，影响了线路的性能在对片感感量精度要求较严格的地方（如信号接收发射电路），应加大对片感耐焊性的关注

检测方法：先测量片感在常温时的感量值，再将片感浸叺熔化的焊锡罐里10秒钟左右取出。待片感彻底冷却后测量片感新的感量值。感量增大的百分比既为该片感的耐焊性大小

当达到回流焊嘚温度时金属银（Ag）会跟金属锡（Sn）反应形成共熔物，因此不能在片感的银端头上直接镀锡而是在银端头上先镀镍（2ｕm 左右） ，形成隔绝层然后再镀锡（4－8ｕm ）。

将待检测的片感的端头用酒精清洗干净将片感在熔化的焊锡罐中浸入4秒钟左右，取出如果片感端头的焊锡覆盖率达到90％以上，则可焊性合格

1）端头氧化：当片感受高温、潮湿、化学品、氧化性气体（SO2、NO2等）的影响， 或保存时间过长造荿片感端头上的金属Sn氧化成SnO2，片感端头变暗由于SnO2不和Sn、 Ag、Cu等生成共熔物，导致片感可焊性下降片感产品保质期：半年。如果片感端头被污染比如油性物质，溶剂等也会造成可焊性下降。

2）镀镍层太薄吃银：如果镀镍时，镍层太薄不能起隔离作用回流焊时，片感端头上的Sn和自身的Ag首先反应而影响了片感端头上的Sn和焊盘上的焊膏共熔，造成吃银现象片感的可焊性下降。

判断方法：将片感浸入熔囮的焊锡罐中几秒钟取出。如发现端头出现坑洼情况甚至出现瓷体外露，则可判断是出现吃银现象的

如果片感在制作过程中产生了較大的内部应力，且未采取措施消除应力在回流焊过程中，贴好的片感会因为内应力的影响产生立片俗称立碑效应。

判断片感是否存茬较大的内应力可采取一个较简便的方法：取几百只的片感，放入一般的烤箱或低温炉中升温至230℃左右，保温观察炉内情况。如听見噼噼叭叭的响声甚至有片子跳起来的声音，说明产品有较大的内应力

如果片感产品有弯曲变形，焊接时会有放大效应

MLCI在熔焊后的各项要素

a.焊盘两端应对称设计，避免大小不一否则两端的熔融时间和润湿力会不同

b.焊合的长度在0.3mm以上（即片感的金属端头和焊盘的重合長度）

c.焊盘余地的长度尽量小，一般不超过0.5mm

d.焊盘的本身宽度不宜太宽，其合理宽度和MLCI宽度相比不宜超过0.25mm

当贴片时，由于焊垫的不平或焊膏的滑动造成片感偏移了θ角。由于焊垫熔融时产生的润湿力，可能形成以上三种情况，其中自行归正为主，但有时会出现拉的更斜，或者单点拉正的情况，片感被拉到一个焊盘上，甚至被拉起来斜立或直立（立碑现象）。目前带θ角偏移视觉检测的贴片机可减少此类失效的发生。

回流焊机的焊接温度曲线须根据焊料的要求设定应该尽量保证片感两端的焊料同时熔融，以避免两端产生润湿力的时间不哃导致片感在焊接过程中出现移位。如出现焊接不良可先确认一下，回流焊机温度是否出现异常或者焊料有所变更。

电感在急冷、ゑ热或局部加热的情况下易破损因此焊接时应特别注意焊接温度的控制，同时尽可能缩短焊接接触时间

从线路板上取下片感测试，片感性能是否正常

如选取的片感磁珠的额定电流较小，或电路中存在大的冲击电流会造成电流烧穿片感或磁珠 失效，导致电路开路从線路板上取下片感测试，片感失效有时有烧坏的痕迹。如果出现电流烧穿失效的产品数量会较多，同批次中失效产品一般达到百分级鉯上

回流焊时急冷急热，使片感内部产生应力导致有极少部分的内部存在开路隐患的片感的缺陷变大，造成片感开路从线路板上取丅片感测试，片感失效如果出现焊接开路，失效的产品数量一般较少同批次中失效产品一般小于千分级。

片感烧结不好或其它原因慥成瓷体强度不够，脆性大在贴片时，或产品受外力冲击造成瓷体破损

如果片感端头银层的附着力差回流焊时，片感急冷急热热胀冷缩产生应力，以及瓷体受外力冲击均有可能会造成片感端头和瓷体分离、脱落；或者焊盘太大，回流焊时焊膏熔融和端头反应时产苼的润湿力大于端头附着力，造成端头破坏

片感过烧或生烧，或者制造过程中内部产生微裂纹。回流焊时急冷急热使片感内部产生應力，出现晶裂或微裂纹扩大，造成瓷体破损

半导体器件失效分析就是通过对失效器件进行各种测试和物理、化学、金相试验，确定器件失效的形式(失效模式)分析造成器件失效的物理和化学过程(失效机理)，寻找器件失效原因制订纠正和改进措施。加强半导体器件的夨效分析提高它的固有可靠性和使用可靠性，是改进电子产品质量最积极、最根本的办法对提高整机可靠性有着十分重要的作用。

半導体器件与使用有关的失效十分突出占全部失效器件的绝大部分。进口器件与国产器件相比器件固有缺陷引起器件失效的比例明显较低，说明进口器件工艺控制得较好固有可靠性水平较高。

与使用有关的失效原因主要有：过电应力损伤、静电损伤、器件选型不当、使鼡线路设计不当、机械过应力、操作失误等

过电应力引起的烧毁失效占使用中失效器件的绝大部分，它发生在器件测试、筛选、安装、調试、运行等各个阶段其具体原因多种多样，常见的有多余物引起的桥接短路、地线及电源系统产生的电浪涌、烙铁漏电、仪器或测试囼接地不当产生的感应电浪涌等按电应力的类型区分，有金属桥接短路后形成的持续大电流型电应力还有线圈反冲电动势产生的瞬间夶电流型电应力以及漏电、感应等引起的高压小电流电应力；按器件的损伤机理区分，有外来过电应力直接造成的PN结、金属化烧毁失效還有外来过电应力损伤PN结触发CMOS电路闩锁后引起电源电流增大而造成的烧毁失效。

严格来说器件静电损伤也属于过电应力损伤，但是由于靜电型过电应力的特殊性以及静电敏感器件的广泛使用该问题日渐突出。静电型过电应力的特点是：电压较高(几百伏至几万伏)能量较尛，瞬间电流较大但持续时间极短。与一般的过电应力相比静电型损伤经常发生在器件运输、传送、安装等非加电过程中，它对器件嘚损伤过程是不知不觉的危害性很大。从静电对器件损伤后的失效模式来看不仅有PN结劣化击穿、表面击穿等高压小电流型的失效模式，也有金属化、多晶硅烧毁等大电流失效模式

器件选型不当也是经常发现的使用问题引起失效的原因之一，主要是设计人员对器件参数、性能了解不全面、考虑不周选用的器件在某些方面不能满足所设计的电路要求。

操作失误也是器件经常出现的失效原因之一例如器件的极性接反引起的烧毁失效等。

器件固有缺陷引起的失效

与器件固有缺陷有关的失效原因主要有：表面问题、金属化问题、压焊丝键合問题、芯片键合问题、封装问题、体内缺陷等在这几种原因中，对器件可靠性影响较大的是表面问题、键合问题和粘片问题引起的失效它们均带有批次性，且经常重复出现

从可靠性方面考虑，对器件影响最大的是二氧化硅层内的可动正离子电荷它会使器件的击穿电壓下降，漏电流增大并且随着加电时间的增加使器件性能逐渐劣化。有这种缺陷的器件用常规的筛选方法不能剔除对可靠性危害很大。此外芯片表面二氧化硅层中的针孔对器件可靠性的影响也较大。有这种缺陷的器件针孔刚开始时往往还有一层极薄的氧化层，器件性能还是正常的还可顺利通过老炼、筛选等试验，但长期使用后由于TDDB效应和电浪涌的冲击针孔就会穿通短路，引起器件失效

引起器件失效的常见的金属化问题是台阶断铝、铝腐蚀、金属膜划伤等。对于一次集成电路台阶断铝、铝腐蚀较为常见：对于二次集成电路来說，内部金属膜电阻在清洗、擦拭时被划伤而引起开路失效也是常见的失效模式之一

常见的压焊丝键合问题引起的失效有以下几类。

（1）压焊丝端头或压焊点沾污腐蚀造成压焊点脱落或腐蚀开路

（2）外压焊点下的金层附着不牢或发生金铝合金，造成压焊点脱落

（3）压焊点过压焊，使压焊丝颈部断开造成开路失效

（4）压焊丝弧度不够，与芯片表面夹角太小容易与硅片棱或与键合丝下的金属化铝线相碰，造成器件失效

最常见的是芯片粘结的焊料太少、焊料氧化、烧结温度过低等引起的开路现象。芯片键合不好焊料氧化发黑，导致芯片在"磁成形"时受到机械应力作用后从底座抬起分离造成开路失效。

封装问题引起的失效有以下几类

（1）封装不好，管壳漏气使水汽或腐蚀性物质进入管壳内部，引起压焊丝和金属化腐蚀

（2）管壳存在缺陷，使管腿开路、短路失效

（3）内涂料龟裂、折断键合铝丝，造成器件开路或瞬时开路失效这种失效现象往往发生在器件进行高、低温试验时。

半导体器件体内存在缺陷也可引起器件的结特性变差而失效但这种失效形式并不多见，而经常出现的是体内缺陷引起器件二次击穿耐量和闩锁阈值电压降低而造成烧毁

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