众所周知，电阻器是一种非常常见的电子元件，在家用电器和工业自动化等领域发挥着非常重要的保护作用。但是，在电阻器的使用过程中，您可能会遇到产品在被客户使用一段时间后，电路无故发生故障的情况。电路可能看起来完好无损，或者烧坏很大一块区域。这种现象主要是由于电阻器的故障造成的。

故障模式：各种故障现象及其表现形式。

失效机制：是物理、化学、热力学或其他过程导致失效。

电阻器的主要故障模式和机制有：

(1） 开路：主要失效机理是电阻膜烧损或大规模脱落、基体断裂、引线帽和电阻体脱落。

(2） 电阻漂移超标：电阻膜有缺陷或退化，基材有可移动的钠离子，保护涂层较差。

(3） 引线断裂：电阻体的焊接工艺缺陷、焊点污染和引线的机械应力损坏。

(4） 短路：银迁移，电晕放电。

失效机理分析

电阻器的失效机理是多方面的，在工作或环境条件下发生的各种物理化学过程是电阻器老化的原因。

（1） 导电材料的结构变化

薄膜电阻器的导电膜层一般是通过气相沉积法获得的，并且存在一定程度的非晶结构。从热力学角度来看，无定形结构往往会结晶。在工作或环境条件下，导电膜层中的非晶结构倾向于以一定的速率结晶，即导电材料的内部结构倾向于致密化，这往往会导致电阻值的降低。结晶速率随着温度的升高而增加。

电阻丝或电阻膜在制备过程中受到机械应力，导致其内部结构变形。金属丝直径越小或膜层越薄，应力效应就越显著。通常可以使用热处理来消除内应力，而残余内应力可以在长时间的使用中逐渐消散，并且电阻器的电阻值可能因此而改变。

结晶过程和内应力消除过程都会随着时间的推移而减慢，但在电阻器的使用过程中无法终止。可以认为，这两个过程在电阻器的工作期间以近似恒定的速度发生。与之相关的电阻变化占原始电阻值的千分之几。

电气负载的高温老化：在任何情况下，电气负载都会加速电阻器的老化过程，而电气负载对加速电阻器老化的影响比随着温度升高而加速老化的后果更为显著。原因是电阻器主体和引线帽之间的接触部分的温升超过电阻器主体的平均温升。通常，温度每升高10℃，寿命就会缩短一半。如果过载导致电阻器的温升超过额定负载50℃，则电阻器的寿命仅为其正常寿命的1/32。电阻器在10年期间的稳定性可以通过不到4个月的加速寿命测试进行评估。

直流负载电解作用：在直流负载的作用下，电解作用使电阻器老化。电解发生在带槽电阻器的槽内，电阻器基板中包含的碱金属离子在槽之间的电场中位移，产生离子电流。当存在水分时，电解过程会变得更加激烈。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物膜，则主要是电解还原。对于高电阻薄膜电阻器，电解的结果会增加电阻值，并且薄膜损坏可能发生在凹槽螺旋的一侧。在湿热环境中进行直流负载测试可以全面评估电阻器衬底材料和膜层的抗氧化或还原性能，以及保护层的防潮性能。

 (2） 硫化

有一批现场仪器在某家化工厂使用一年后出现故障。经过分析发现，仪器中使用的厚膜贴片电阻值增加，甚至变成开路。通过在显微镜下观察失效的电阻器，可以观察到在电阻器电极的边缘出现黑色晶体材料。对成分的进一步分析表明，黑色材料是硫化银晶体。最初，电阻被空气中的硫腐蚀。

（3） 气体吸附和解吸

膜式电阻器的电阻膜可能会在晶界上或导电颗粒和粘合剂部分上吸附非常少量的气体，从而在颗粒之间形成中间层，这阻碍了导电颗粒之间的接触，并显著影响电阻值。

合成薄膜电阻器是在常压下制成的。当在真空或低压下工作时，解吸部分附着在气体上，改善导电颗粒之间的接触并降低电阻值。同样，当真空中制成的热分解碳膜电阻器在正常环境条件下直接工作时，由于空气压力的增加，它会吸附一些气体，导致电阻增加。如果将未完成的半成品在大气压下预设一段适当的时间，将提高电阻器成品的电阻稳定性。

温度和压力是影响气体吸附和解吸的主要环境因素。对于物理吸附，冷却可以增加平衡吸附能力，而加热则相反。由于气体吸附和解吸发生在电阻器的表面。因此，对薄膜电阻器的影响更为显著。电阻的变化可以达到1%到2%。

（4） 氧化

氧化是一个长期因素（与吸附不同），氧化过程从电阻器的表面开始，并逐渐深入内部。除贵金属和合金薄膜电阻器外，其他材料的电阻器都会受到空气中氧气的影响。氧化的结果是电阻增加。电阻膜层越薄，氧化效果就越明显。

防止氧化的根本措施是密封（无机材料，如金属、陶瓷、玻璃等）。使用有机材料（塑料、树脂等）进行涂层或密封并不能完全阻止保护层的渗透或透气。虽然它可以延缓氧化或吸附气体，但也会带来一些与有机保护层有关的新的老化因素。

（5） 有机保护层的影响

在有机保护层的形成过程中，来自冷凝的挥发物或溶剂蒸汽被释放。热处理过程会导致一些挥发性物质扩散到电阻器中，从而导致电阻增加。尽管这一过程可以持续1-2年，但它会显著影响电阻值约2-8个月。为了保证成品电阻值的稳定，在出厂前将产品在仓库中放置一段时间更为合适。

（6） 机械损坏

电阻器的可靠性很大程度上取决于其机械性能。电阻器本体、引线帽和引线都应具有足够的机械强度。衬底中的缺陷、引线帽的损坏或引线断裂都可能导致电阻器的故障。