在电子设备的实际应用中,硫化腐蚀与银迁移是导致普通电阻失效的核心隐患,尤其在含硫、氯、溴等腐蚀性物质或温湿度波动较大的环境中,这一问题更为突出。本文将详细拆解电阻硫化腐蚀与银迁移的发生机理,介绍抗硫化电阻的解决方案、结构优势及应用场景,为电子设备的可靠性设计提供参考。
电阻硫化腐蚀与银迁移机理及抗硫化解决方案
当外界存在硫(S)、氯(Cl)、溴(Br)等腐蚀性物质时,这些物质会通过缝隙侵入银层并发生反应,导致银局部导电性能下降甚至丧失,严重时会造成银层断裂,最终引发电阻开路(OPEN)不良。
普通电阻的 G1、G2 两层为保护层,共同起到绝缘作用,可阻挡外界有害物质直接接触电阻本体(R)表面。但电阻经多次焊接或冷热冲击后,G2 保护层与镍层、锡层之间易产生微小缝隙 —— 核心原因是镍层(金属)与 G2 保护层(非金属)的热胀冷缩系数差异,这一缝隙会成为外界物质侵入的通道。
外界环境中的水分、硫、溴、氯等物质,会通过该缝隙渗透至银层表面。其中硫与银发生硫化反应生成硫化银(Ag₂S),导致银层局部导电异常,极端情况下会造成电极断开,引发电阻开路。相关化学反应机理为:2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑,S²⁻ + 2Ag⁺ → Ag₂S + 2e⁻。
此外,普通电阻在电路中使用一段时间后,G2 保护层与镍层(环氧树脂材质)的金属 - 非金属结合面,会因长期热胀冷缩差异自然形成微小裂纹(属于普通产品无法避免的使用损耗)。在直流电压作用下,银层会发生银迁移现象,迁移的银与电阻层形成并联,进而导致电阻阻值偏低或开路异常。
抗硫化电阻的解决方案与结构优势
目前厚膜电阻的抗硫化解决方案主要有两类:
调整电极膏成分,在银电极膏中添加贵金属,增强银的结合力,提升抗硫化性能;
优化电阻结构或增加电极保护层,从物理层面阻断腐蚀物质侵入。
抗硫化电阻器通过结构优化实现核心防护:
电极含钯元素,进一步提升银层的抗腐蚀能力;
新增 C4 保护层,该层与原有 G2 层为同种物质结合,避免了金属 - 非金属结合面的热胀冷缩差异问题,可彻底杜绝缝隙产生;
C4 层能有效阻挡外界水分、硫等物质侵入,同时抑制银迁移现象,兼具抗硫化与防银迁移双重功效。
抗硫化电阻的应用场景与使用注意事项
核心应用场景
抗硫化电阻适用于易发生硫化腐蚀的环境及产品,包括:
汽车电子、工业电源、高端计算机、手提电脑、自动化设备、通讯基站;
户外产品(如户外广告牌)、化工厂、矿业设备、火力发电厂用电子元件;
火山气体排放区域、温泉区等特殊环境的电子设备;
生产加工过程中可能接触硫化橡胶的电子产品。
使用注意事项
避免电阻层表面受潮,水分吸附后易发生电离,诱发银离子迁移形成树枝状析出物,需做好防水、防潮措施;
减少不必要的多次焊接操作,降低冷热冲击对电阻层的影响,避免加速 G2 保护层与镍层间的缝隙产生;
确保使用环境的清洁,减少硫、氯、溴等腐蚀性物质的接触,从源头降低硫化腐蚀风险。