瓷外壳功率型电阻器开封分析方法与流程

1.本技术涉及测量分析技术领域，尤其涉及一种瓷外壳功率型电阻器开封分析方法。


背景技术：

2.瓷外壳功率型电阻器具有功率大、方便安装、散热面积大、耐潮湿、耐热性好、绝缘性能佳、工作温度范围宽的特点，可以在恶劣环境下使用，应用范围广。瓷外壳功率型电阻器结构上分为两大部分，外壳封装和电阻器内芯。对于失效的瓷外壳功率型电阻器，失效模式包括开路和阻值增大。无论是开路失效还是阻值增大，其失效部位都发生在电阻器内芯。发生失效后，为了保证产品质量，按照军用产品的质量管理规定，需要对失效电阻器进行失效分析。在进行失效分析时，为暴露失效部位，需进一步解剖失效件，也就是要去除外壳封装。
3.目前，常用的失效分析方法在去除外壳及填充料时主要使用刀片机械刮除。但由于填充料完全包裹电阻器内芯，电阻器内芯电阻膜上又无任何保护措施，在使用机械方法去除填充料时，电阻膜很容易被破坏，尤其是失效点的原始形貌更容易被破坏。一旦发生这种情况，失效分析则无法继续实施。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提出一种瓷外壳功率型电阻器开封分析方法以解决或部分解决上述技术问题。
5.基于上述目的，本技术提供了一种瓷外壳功率型电阻器开封分析方法，包括：失效点位置及失效原因分析方法；
6.所述失效点位置及失效原因分析方法包括：
7.获取电阻器的问题外观图像和问题内部图像；
8.根据所述问题外观图像和所述问题内部图像确定疑似失效点位置；
9.对所述电阻器的外壳进行化学溶解暴露出电阻膜；
10.获取所述电阻膜的问题图像；
11.结合所述问题图像和所述疑似失效点位置确定失效点位置；
12.根据所述问题图像确定所述失效点位置的疑似失效原因；
13.对所述电阻膜进行能谱分析得到能谱分析结果；
14.结合所述能谱分析结果和所述疑似失效原因确定失效原因。
15.从上面所述可以看出，本技术提供的瓷外壳功率型电阻器开封分析方法，针对电阻器的结构特性，从原理上选择科学合理的开封方法。开封前对电阻器进行外观图像和内部图像的分析，能够更全面的确定失效位置。使用化学溶解的方法去除电阻器的外壳，克服了机械开封对电阻膜及失效部位的影响。通过结构定位、物理测试和化学腐蚀相结合的方式进行开封分析，可以完整的保留电阻膜和失效位置的原始形貌。结合图像分析和能谱分
析确定失效点的失效原因，对电阻的失效进行了全面的分析，解决了瓷外壳功率型电阻器的失效分析问题，具有针对性强，操作简单的特点。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例的失效点位置及失效原因分析方法的流程图；
18.图2为本技术实施例的失效模式分析方法的流程图；
19.图3为本技术实施例的电阻器x射线图；
20.图4为本技术实施例的电阻膜局部图；
21.图5为本技术实施例的电阻膜局部显微图；
22.图6为本技术实施例的失效点位置示意图。
具体实施方式
23.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
24.需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
25.如背景技术部分所述，电阻器的失效部位都发生在电阻器内芯，在进行失效分析时，为暴露失效部位，需进一步解剖失效件，也就是要去除外壳封装。常用的失效分析方法在去除外壳及填充料时主要使用刀片机械刮除。但由于填充料完全包裹电阻器内芯，电阻器内芯电阻膜上又无任何保护措施，在使用机械方法去除填充料时，电阻膜很容易被破坏，尤其是失效点的原始形貌更容易被破坏。一旦发生这种情况，失效分析则无法继续实施。
26.有鉴于此，本说明书实施例提供了一种瓷外壳功率型电阻器开封分析方法，针对电阻器的结构特性，从原理上选择科学合理的开封方法。通过获取的电阻器的外观图像和内部图像进行疑似失效位置的确定，然后对电阻器使用化学溶解的方式进行开封，获取到电阻膜的问题图像。结合问题图像和疑似失效点位置确定失效点位置，并根据问题图像确定失效点位置的疑似失效原因。对电阻膜进行能谱分析，结合能谱分析结果和疑似失效原因确定失效原因，完成对电阻器的开封分析。开封前对电阻器进行外观图像和内部图像的分析，能够更全面的确定失效位置。使用化学溶解的方法去除电阻器的外壳，暴露出电阻器的内芯和端电极，克服了机械开封对电阻膜及失效部位的影响。通过结构定位、物理测试和
化学腐蚀相结合的方式进行开封分析，可以完整的保留电阻膜和失效位置的原始形貌。结合图像分析和能谱分析确定失效点的失效原因，对电阻的失效进行了全面的分析，解决了瓷外壳功率型电阻器的失效分析问题，具有针对性强，操作简单的特点。下面对本技术各具体实施例的技术方案进行说明。
27.本说明书一个实施例的瓷外壳功率型电阻器开封分析方法，包括：失效点位置及失效原因分析方法。
28.如图1所示，所述失效点位置及失效原因分析方法包括：
29.步骤s110、获取电阻器的问题外观图像和问题内部图像。
30.在本步骤中，对电阻器的外观进行观察，检查电阻器的外观状态。并对电阻器进行拍照，记录电阻器的外观形貌。当发现电阻器外观存在破损、划伤、缺失等问题，对问题部位进行重点记录。问题外观图像包括电阻器外观上存在的所有缺陷的图像。电阻器外观上的破损，可能只是外壳上的损伤，也可能会透过外壳划伤电阻膜。通过观察外观发现的问题部位并不能直接确定为失效点，还需进行进一步的判断。对电阻器的内部进行初步观察，对电阻器内部的问题位置进行图像记录。通过问题内部图像可以对电阻器内部进行初步判断，后续进行开封时，对问题内部图像记录的位置重点关注，降低破坏电阻膜原始形貌的风险。
31.步骤s120、根据所述问题外观图像和所述问题内部图像确定疑似失效点位置。
32.在本步骤中，问题外观图像记录了电阻器外观上存在的缺陷，问题内部图像记录了电阻器内部的部分缺陷。可以通过问题外观图像和问题内部图像对电阻器的失效位置做出初步判断。疑似失效位置的确定可以更加全面的发现失效点。
33.步骤s130、对所述电阻器的外壳进行化学溶解暴露出电阻膜。
34.在本步骤中，为了对电阻膜进行观察，需要去除电阻器的外壳，暴露出电阻器内芯、端电极以及电阻器内芯上的电阻膜。使用化学溶解的方式去除电阻器外壳，避免了破坏电阻膜，可以完整的保留电阻膜及其失效点的原始形貌。
35.步骤s140、获取所述电阻膜的问题图像。
36.在本步骤中，对电阻膜进行观察，对电阻膜上的问题位置进行记录，得到问题图像。
37.步骤s150、结合所述问题图像和所述疑似失效点位置确定失效点位置。
38.在本步骤中，疑似失效点位置是初步判断得到的，还需根据问题图像进行进一步的确定。并且疑似失效点位置并不能涵盖所有的失效点位置，所以还要结合问题图像，全面且准确的确定失效点位置。
39.步骤s160、根据所述问题图像确定所述失效点位置的疑似失效原因。
40.在本步骤中，确定失效点位置后还需要对失效点的失效原因做出分析。通过对问题图像的观察，可以对失效点位置的失效原因做出初步判断，为失效原因的确定提供参考。
41.步骤s170、对所述电阻膜进行能谱分析得到能谱分析结果。
42.在本步骤中，使用能谱分析可以确定某一位置上所包含的元素以及各个元素的归一化质量百分比。
43.步骤s180、结合所述能谱分析结果和所述疑似失效原因确定失效原因。
44.在本步骤中，疑似失效原因是对失效原因做出的初步判断，还需要结合能谱分析结果进行进一步的判断，最终确定失效点的失效原因。
45.从上面所述可以看出，本技术提供的瓷外壳功率型电阻器开封分析方法，针对电阻器的结构特性，从原理上选择科学合理的开封方法。开封前对电阻器进行外观图像和内部图像的分析，能够更全面的确定失效位置。使用化学溶解的方法去除电阻器的外壳，克服了机械开封对电阻膜及失效部位的影响。通过结构定位、物理测试和化学腐蚀相结合的方式进行开封分析，可以完整的保留电阻膜和失效位置的原始形貌。结合图像分析和能谱分析确定失效点的失效原因，对电阻的失效进行了全面的分析，解决了瓷外壳功率型电阻器的失效分析问题，具有针对性强，操作简单的特点。
46.在一些实施例中，所述瓷外壳功率型电阻器开封分析方法，还包括：失效模式分析方法。
47.如图2所示，所述失效模式分析方法包括：
48.步骤s210、对所述电阻器进行电性能阻抗测试得到测试结果，对所述电阻器进行电性能阻抗测试得到测试结果，所述测试结果包括所述电阻器的第一阻值，所述第一阻值为为无穷大或具体值。
49.步骤s220、根据所述测试结果确定失效模式，所述失效模式包括开路和阻值增大。
50.在本实施例中，对电阻器失效模式进行分析，电阻器的失效模式主要分为两种，开路和阻值增大。对于失效模式的确定，可以通过对电阻器进行电性能阻抗测试进行。测量电阻器的阻值，测量出的阻值可能为无穷大，也可能是一个具体的阻值。根据阻值分析电阻器的失效模式。
51.在一些实施例中，所述根据所述测试结果确定失效模式，包括：响应于确定所述第一阻值为无穷大，所述失效模式为开路。
52.响应于确定所述第一阻值为具体值且所述第一阻值大于标称值，所述失效模式为阻值增大。
53.在本实施例中，根据测试结果确定失效模式，当阻值为无穷大时，说明电阻器为开路。当阻值为具体值且大于电阻器的标称值时，则说明电阻器的失效模式为阻值增大。通过测量和分析电阻器的阻值，可以快速的确定电阻器的失效模式。例如，一个电阻器的标称值为47kω，对电阻器进行失效模式判断时，首先使用万用表测量电阻器的阻值。当测出的电阻器的阻值为无穷大时，说明电阻器已经无法导通，电阻器的失效模式为开路。测量出的阻值为55kω时，大于标称值，则说明电阻器的失效模式为阻值增大。
54.在一些实施例中，所述获取电阻器的问题外观图像和问题内部图像，包括：
55.获取所述电阻器的外观图像。
56.使用x射线获取所述电阻器的内部图像。
57.对所述外观图像和所述内部图像进行筛选。
58.响应于所述外观图像存在外壳断裂位置或外壳划伤位置，则将所述外壳断裂位置或所述外壳划伤位置所在的外观图像确定为问题外观图像。
59.响应于所述内部图像存在端电极与电阻膜交界处断裂位置，则将所述断裂位置所在的内部图像确定为问题内部图像。
60.在本实施例中，观察电阻器的外观，并对电阻器的外观拍照记录。当外观图像上存在外壳断裂位置或是外壳划伤位置时，将该位置所在的图像确定为问题外观图像。使用x射线照射电阻器，观察电阻器的内部图像，当端电极与电阻膜交界处存在断裂时，记录该位
置，将该位置所在的图像确定为问题内部图像。如图3所示，使用x射线照射电阻器，观察电阻器内部结构，未见明显异常，初步判断端电极与电阻膜交界处不存在断裂。如果端电极与电阻膜交界处存在断裂，则需要在开封电阻器时对断裂部位重点关注。在开封时，端电极与电阻膜交界处的裂痕容易加重，可能会对失效分析造成影响。因此，在开封前对电阻器内部进行观察，不仅可以获得疑似失效位置，也是为了避免开封时对电阻膜造成破坏。
61.在一些实施例中，所述对所述电阻器的外壳进行化学溶解暴露出电阻膜包括：使用氢氟酸对所述电阻器的外壳进行溶解，直至暴露出电阻膜。
62.在本实施例中，为了暴露出电阻膜，需要去除电阻器的外壳。使用化学溶解的方式去除外壳，可以避免破坏电阻膜。氢氟酸具有极强的腐蚀性，可以将电阻器的外壳溶解掉。如图4所示，对外壳进行溶解后可以暴露出电阻膜，保留了电阻膜的完整形态，可观察到电阻膜上存在电阻膜缺失位置。不同于机械方法，使用氢氟酸腐蚀外壳，可以完整的保留电阻膜，避免对电阻膜产生二次破坏。完整的保留失效位置的原始形貌，以便于更准确的对电阻器的失效进行分析。
63.在一些实施例中，所述获取所述电阻膜的问题图像，包括：
64.使用显微镜对所述电阻膜进行观察，获取电阻膜图像。
65.对所述电阻膜图像进行筛选。
66.响应于所述电阻膜图像存在问题位置，所述问题位置包括电阻膜缺失位置或电阻膜断开位置，则将所述电阻膜缺失位置或所述电阻膜断开位置所在的电阻膜图像确定为问题图像。
67.在本实施例中，暴露出电阻膜后，使用显微镜对电阻膜进行观察，并拍照记录电阻膜的图像。如图5所示，使用显微镜对电阻膜进行观察，能够清晰地看到电阻膜上存在的问题位置。当存在电阻膜缺失或断开位置时，将该位置的图像确定为问题图像。问题图像的确定进一步查找了失效点的位置，使用显微镜能够更加精细的观察电阻膜，全面发现电阻膜的问题位置。
68.在一些实施例中，所述结合所述问题图像和所述疑似失效点位置确定失效点位置，包括：
69.分别测量所述问题位置和/或所述疑似失效点位置与两侧端电极之间的第二阻值。
70.响应于所述第二阻值小于标称值，确定所述问题位置和/或所述疑似失效点位置为失效点位置。
71.在本实施例中，对问题图像中记录的问题位置和已经确定的疑似失效点位置进行进一步的判断。分别测量这些位置与两侧端电极之间的阻值，当阻值小于标称值时，则确定该位置为失效点位置，并且没有其他的失效点，不需要继续查找其他的失效点位置。当阻值为无穷大时，则说明该点与端电极之间还存在其他的失效点，则继续查找和测量，直至确定所有的失效点位置。通过阻值进行判断，可以对问题位置和疑似失效点位置进行筛选，确定真正的失效点位置。例如，一个电阻器的标称值为47kω，测量一个缺失部位两侧电阻膜与同侧端电极之间的电阻，分别为4.63kω和37.0kω，则说明该点为失效点，并且是电阻膜上的唯一失效点。当测量出缺失部位两侧电阻膜与同侧端电极之间的电阻，分别为无穷大和37.0kω时，则说明阻值为无穷大的一侧存在开路，存在失效点。阻值为37.0kω一侧是导通
的，已经没有其他的失效点。因此，可以继续查找其他的失效点。通过阻值进行判断，可以全面的发现电阻膜上的失效位置。
72.在一些实施例中，所述疑似失效原因包括电阻膜划伤和/或电阻膜脱落。
73.在本实施例中，疑似失效原因是通过观察问题图像得到的。通过观察可以区分电阻膜划伤和电阻膜脱落两种不同的失效原因，初步判断失效点位置的失效原因。在显微镜下，可以明确的观察到电阻膜上的脱落和划伤，电阻膜脱落多为呈现一定范围，不规则的缺失。电阻膜划伤的范围更加规则，范围较小，划痕明显，边界突出。可以通过显微镜下的图像，进行电阻膜脱落和电阻膜划伤的区分。
74.在一些实施例中，所述对所述电阻膜进行能谱分析得到能谱分析结果，包括：
75.对所述失效点位置进行第一能谱分析得到失效点元素。
76.对所述电阻膜上的正常点进行第二能谱分析得到正常点元素。
77.将所述失效点元素和所述正常点元素进行对比得到能谱分析结果。
78.在本实施例中，对失效点位置进行能谱分析，通过分析结果可以得到失效点位置所包含的元素和各个元素的含量。选取电阻膜上的正常点，对正常点进行能谱分析，得到正常点位置所包含的元素和各个元素的含量。在选取正常点进行能谱分析时，可以选取多个正常点进行分析。仅选取一个点可能会存在误差，能谱分析结果不准确，不能正确得知正常电阻膜上所包含的元素。在将失效点和正常点进行对比分析时，分析结果会存在误差。因此，选取正常点时可以选取多个进行能谱分析，可提高准确性，更加精准的判断出失效点的失效原因。将失效点元素和正常点元素进行对比分析，分析包含元素的差异，得到能谱分析结果，可以通过能谱分析结果来判断失效点的失效原因。
79.在一些实施例中，所述结合所述能谱分析结果和所述疑似失效原因确定失效原因，包括：
80.响应于确定能谱分析结果为失效点元素包含腐蚀性元素，失效原因为电阻膜腐蚀。
81.响应于确定能谱分析结果为失效点元素少于正常点元素且疑似失效原因为电阻膜脱落，失效原因为电阻膜脱落。
82.响应于确定能谱分析结果为失效点元素少于正常点元素且疑似失效原因为电阻膜划伤，失效原因为电阻膜划伤。
83.在本实施例中，疑似失效原因是对失效点失效原因的初步判断，还需要结合能谱分析结果作出最终的判断。当能谱分析结果为失效点元素包含腐蚀性元素时，说明该位置的电阻膜已经被腐蚀。当能谱分析结果为失效点元素少于正常点元素时，则说明电阻膜破损，对于失效原因的确定，还需要结合疑似失效原因。当疑似失效原因是电阻膜脱落时，则可以确定失效原因为电阻膜脱落。当疑似失效原因是电阻膜划伤时，则可以确定失效原因为电阻膜划伤。通过能谱分析结果和疑似失效原因的结合，能够更加准确的判断电阻膜失效位置的失效原因。
84.作为一个具体的应用场景，如图6所示，通过观察和判断，发现点1和点3为失效点位置，为进一步判断失效原因，对点1和点3进行能谱分析。并在电阻膜上选取两个正常点，点2和点4进行能谱分析。
85.表1
[0086][0087]
如表1所示，通过能谱分析得到各个点的归一化质量百分比，可以看出正常点位置的元素主要包括碳、氧、铝、铬元素，失效点位置的元素主要为碳、氧和铝元素。失效点位置的元素和正常点的元素相比较，缺失碳元素。并且在点1和点3位置并未发现腐蚀性元素，因此可以判断点1和点3位置并未被腐蚀，均为电阻膜缺失或是电阻膜划伤。结合图像可以观察到点1和点3位置的电阻膜大面积脱落，因此可以判断出点1和点3的失效原因均为电阻膜脱落。使用能谱分析可以判断失效点位置的失效原因是否被腐蚀，结合疑似失效原因，可以进一步区分失效原因为电阻膜划伤还是电阻膜脱落。疑似失效原因仅能判断出通过观察可以看出的失效原因，对是否腐蚀是无法判断的。因此结合能谱分析能够对失效位置的失效原因进行准确的判断。
[0088]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本技术的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0089]
本技术实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。