[TheMad 0]

Благодарю за то что заглянули в эту тему.

Сразу прошу простить и указать если буду допускать детские ошибки: всю голову уже сломал.

==================

 

Дано: есть схема в которой используется резистор на 1 гигаом, размера 0805, тип его HR0805F-1G0JI, даташит лежит здесь http://www.farnell.com/datasheets/1851671.pdf . Резисторы куплены на фарнелле примерно год назад.

По даташиту погрешность сопротивления 5%, это вполне подтверждается на практике.

Ранее было использовано около 1000 точно таких же резисторов, купленных там же, без проблем (пока?). Монтировались они контрактным производителем "А" 2-3 года назад, марку паяльной пасты сейчас установить проблематично, известно что она была не требующая отмывки.

Резистор используется в делителе напряжения, напряжение на нём не превышает 85 вольт никогда (по даташиту максимальное рабочее напряжение 100 вольт).

Изменение сопротивления этого резистора больше чем на ~20% приводит к неработоспособности схемы.

В феврале этого года была собрана партия плат у контрактного производителя "Б". Используемая паста - KOKI-SS48_M1000 ( http://www.ko-ki.ru/?page=102 ), платы сделаны на материале FR4, двухсторонние, с обычной зелёной маской по меди, толщина материала 1 мм.

Во время первичного запуска плат привезённых от контрактного производителя не было отмечено какого-либо аномального отклонения сопротивления данного резистора на плате от номинального значения.

После запуска плата покрывалась лаком "plastik-71" ( http://www.platan.ru/cgi-bin/qwery.pl/id=233588672 ) в два слоя, включая торцы платы, и сушилась на воздухе, после чего не отмечалось какого-либо заметного (единицы процентов и более) отклонения сопротивления гигаомного резистора от начального значения. Ранее опыта применения этого лака не было, литературные данные о 10 в 14-й степени ом на квадрат площади и влагостойкости были довольно убедительны.

Наступило лето, а с ним и повышенная абсолютная влажность воздуха. Посыпались отказы, связанные с уменьшением сопротивления гигаомного резистора. На плате есть ещё около 20 деталей которые постоянно находятся под таким же (75-85 В) напряжением и один конденсатор 0805 находящийся под напряжением около 400 вольт, конденсатор этот - 4.7 пФ*500В, http://www.farnell.com/datasheets/1876948.pdf , куплен в фарнелле. Из этих деталей заметная (~50 ГОм и менее) утечка не наблюдалась больше нигде.

Посыпавшиеся отказы все были обусловлены снижением сопротивления гигаомного резистора до 500-700 МОм. При прогреве паяльником сопротивление резистора восстанавливается практически мгновенно, видно что из тонкой щели между резистором и платой выделяются крошечные пузырики газа.

Для того чтобы понять причину утечки было поставлено несколько экспериментов. Была сделана простейшая камера с влажностью воздуха 100% в которую было помещено два порстоянно работающих устройства. Устройства проработали около недели непрерывно и отказали с интервалом в несколько часов. Причина отказа - снижение сопротивления гигаомного резистора.

Так как нагревание приводит к устранению отказа решено было резистор аккуратно выломать с одной платы мощным пинцетом, вместе с ним были выломаны детали соединённые с ним чтобы не мешали измерению сопротивления утечки между проводниками на плате. Измерение сопротивления гигаомного резистора дало 630 МОм, между его контактными площадками сопротивление было больше 50 ГОм. Измерение проводилось при напряжении 60 В. Между контактными площадками резистора невооружённым глазом были заметны остатки флюса.

Снятый резистор был исследован следующим образом:

- Верняя поверхность протёрта ватной палочкой смоченной в ацетоне (ацетон ЧДА, в качестве уверен). После сушки сопротивление выросло до 660 МОм.

- Нижняя поверхность протёрта аналогичным образом, после сушки сопротивление 760 МОм.

- Резистор брошен отмокать в ацетон на полчаса, после сушки сопротивление 940 МОм.

Для опыта бвло взято 4 резистора той же марки, к ним были припаяны короткие проволочные выводы для удобства измерения сопротивления. Один из них был контрольным, остальные были подвергнуты следующим воздействиям:

- первый: Погружение в воду на сутки с последующей сушкой - нет значительных изменений сопротивления ( в пределах единиц процентов, оно же погрешность установки применяемой для измерения)

- второй: Погружение в ацетон на сутки с последующей сушкой - аналогично

- третий: Покрытие тем же лаком, сушка, после чего погружение в воду на сутки с последующей сушкой - аналогично: нет изменения сопротивления.

Контрольный резистор тоже не изменил своего сопротивления и был в пределах погрешности эксперимента.

 

Сформировалось ощущение что под влиянием проникающей через лак влаги воздуха остатки флюса под резистором начинают проводить ток и решение очевидно, но нет. Читайте дальше.

 

Было взято пять работающих плат. С использованием ацетона лак "plastik 71" был смыт с них. Гигаомный резистор отпаян, промыт тщательно в ацетоне, остатки флюса из-под резистора смыты ацетоном. На контактные площадки гигаомного резистора было нанесено много припоя, резистор установлен на место так чтобы между ним и платой был просвет 0.3-0.5 мм. Плата прогрета до ~200 градусов горячим воздухом и после остывания сразу залита компаундом "пентэласт 712" ( http://skleeno.ru/kompaundy/kompaund-pentelast-712 ). Следует отметить что этот компаунд нами был неоднократно (около 50 устройств) использован для заливки устройств содержащих резистор 1 ГОм 1% ( http://www.farnell.com/datasheets/1640465.pdf ) где его точность очень важна и изменение его сопротивления на 0.5-1% после заливки было бы замечено, но всё всегда было хорошо.

При первичном включении изменений сопротивления гигаомного резистора (измерение проводилось косвенно по поведению готового устройства чтобы не протыкать компаунд щупами) не выявлено. Один залитый образец (пусть будет образец номер 1) устройства отправился работать на ночь в камеру с влажностью 100%. Наутро отказа устройства не было но сопротивление гигаомного резистора уменьшилось до 780 МОм. Это недалеко до отказа, практически на грани.

Устройство (образец номер 1) было вытащено из камеры и перемещено в комнату (23-25 градусов, влажность 50-60%). Сопротивление гигаомного резистора за несколько часов немного поднялось (800-820 МОм), но затем начало опускаться и опутилось примерно за сутки до 720 МОм что вызвало отказ устройства. Устройство было выключено на ночь. Ночь прошла и - о чудо! - включенное устройство имеет в своём составе резистор сопротивлением 960 МОм. Через полчаса работы сопротивление падает до 910 МОм, ещё через полчаса - до 870 МОм, ещё через 2 часа - до 810 МОм.

 

Задача: понять кто виноват и что делать.

Могу проводить практически любые разумные эксперименты с устройствами и резисторами. Самые смелые идеи приветствуются.

Спасибо за участие!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ViKo 1]

Я бы не ставил никогда чип-резистор 1 ГОм, а заменил бы его несколькими последовательными. В химиях не разбираюсь. Просто, из общих соображений. Или один выводной поставил бы.

[TheMad 0]

Резисторы данного типа выпускаются до 50 ГОм и я думаю что это не просто так. Сопротивление утечки на плате в месте установки данного резистора превышает 100 ГОм. Поставить выводной или несколько smd не так просто с точки зрения занимаемого места.

[agregat 0]

Интересный дефект.

[TheMad 0]

Во время высыхания plastik71 напряжения в схеме не было. После вымывания его тоже были чудеса, прочитайте изначальное сообщение ещё раз.

[АлександрК 0]

1 ГОм-сопротивление конечно внушительное. Если требуется, то нужно искать техническое решение.

Я бы попробовал применить резистор большего типоразмера, приподнял над платой, как было упомянуто ранее, и сделал бы прорезь в плате под резистором (как в высоковольтных цепях). Флюс наносил бы только на контактные площадки резистора (а не на всю площадь платы, которую займет резистор). На счет защиты от влаги-это следующий этап экспериментов, если предыдущий пройдет положительно.

[AlexeyW 0]

Осталось только предполагать электролитическое разложение материала платы.. Вообще, в подобных случаях мы обычно делаем вырез под высокоомными резисторами или высоковольтными конденсаторами - разрез можно делать практически от и до кп, а шириной в 2-3 раза больше резистора, и более. Увы, для готовых плат это не решение - но, наверное, можно придумать какой-то навесной конструктив.

Изменено 8 июля, 2015 пользователем AlexeyW

[gte 6]

Резисторы данного типа выпускаются до 50 ГОм и я думаю что это не просто так.

Конечно не просто так, но:

Voltage coefficient of resistance (10V - 25V) %/V, 0805, = 0,4-1

 

Вдумайтесь. Допустим уход сопротивления на 1% при изменение напряжения на 1 вольт.

ТКС 2000 ррм/градус, уходы от старения, пайки, нагрева и т.д.

Вам просто везло.

 

 

[АлександрК 0]

... уход сопротивления на 1% при изменение напряжения на 1 вольт.

ТКС 2000 ррм/градус, уходы от старения, пайки, нагрева и т.д.

На счет постоянства сопротивления. В своей практике сталкивался с такой ситуацией. Мост из 4-х резисторов по 10 кОм (всего-то!). На одной диагонали моста 12 В, с другой-напряжение снимается на ОУ с коэфф усиления 100. При компановке платы были применены для моста 3 SMD резистора 1206 и один старый добрый МЛТ-0,125 (так было удобно по печати). Так вот в одном экземпляре, в холодном устройстве это привело к неработоспособности схемы (точнее все работало, но в другом режиме). После нескольких минут самопрогрева все устанавливалось в требуемый режим. В других устройствах картина была таже, только уход параметров был менее значительным и это не приводило к нарушению работы устройства. Дефект удалось устранить установкой 4-х одинаковых резисторов.

Резисторы оказались менее постоянными, чем я думал.

[TheMad 0]

gte

Я думаю что это ошибка в даташите.

Аргументы: 1) при измерениях сопротивления этих резисторов (только что измерил 8 экземпляров) при напряжении 10 и 100 вольт разница не более 1% что очень далеко от заявленных типовых 0.4% на вольт,

2) Резистор с коэффициентом 1% на вольт с рабочим напряжением 100 вольт полностью теряет смысл. А с бОльшим рабочим напряжением (в ассортименте выпускаемых есть и такие) и подавно.

 

 

[gte 6]

gte

Я думаю что это ошибка в даташите.

Аргументы: 1) при измерениях сопротивления этих резисторов (только что измерил 8 экземпляров) при напряжении 10 и 100 вольт разница не более 1% что очень далеко от заявленных типовых 0.4% на вольт,

2) Резистор с коэффициентом 1% на вольт с рабочим напряжением 100 вольт полностью теряет смысл. А с бОльшим рабочим напряжением (в ассортименте выпускаемых есть и такие) и подавно.

Возможно, чем измеряете?

Для больших напряжений больше размеры и коэффициент напряжения меньше. Сделайте запрос производителю.

У Ohmite 250 ppm/V, но у них и ТКС 250 ppm. Load Life 70°C/1000h и другие параметры в несколько раз лучше.

Еще и резистивный материал не указан. Про Ruthenium oxide, обычно, не забывают упомянуть :-)

Правда, наши, российские, и из Ruthenium oxide дерьмо умудряются делать уже десятки лет.

[Белый дед 0]

Вы наивны прямо как девочки-институтки.

В голову не приходило, что плата виновата - из капилляров следы технологических жидкостей выходят?

Еще наверное этот участок платы сделали с переходами, а не только по поверхности.

[halfdoom 0]

У FR4 нормировано сопротивление не менее 10^8 Ом/см до применения всяческой химии. После оно только падает. Примененный вами резистор может соответствовать ТУ только при пайке на плату с керамической (или аналогичной) подложкой с многократной отмывкой от флюса. Если предполагается работа в условиях повышенной влажности, то этот участок должен быть залит компаундом (никаких тонкопленочных Plastik'ов). Однако, гораздо проще использовать резисторы со штыревыми выводами, и сделать навесным монтаж средней точки делителя и входа усилителя (это из практического опыта).

[TheMad 0]

Возможно, чем измеряете?

 

 

Лабораторный блок питания и тестер Tektronix TX1 - для сопротивлений до ~10 ГОм,

выше 10 ГОм - лабораторный блок питания, резистор 1 ГОм 1% 1206 ( http://www.farnell.com/datasheets/1640465.pdf ) и повторитель на операционнике LMC660 с тестером на выходе.

Эта схема позволяет прекрасно видеть сотни гигаом с достаточной для наших целей точностью что подтверждается измерением имеющегося резистора КВМ 100 ГОм +-5%.

 

 

Вы наивны прямо как девочки-институтки.

В голову не приходило, что плата виновата - из капилляров следы технологических жидкостей выходят?

Еще наверное этот участок платы сделали с переходами, а не только по поверхности.

 

Если честно - нет, не приходило. Эта схема работает более чем в 1000 экземплярах на других платах, в том числе и более плотно разведённых.

Нет, в том участке переходных отверстий нет.

Если бы из платы под действием тока выходила какая-либо химия то после отрывания гигаомного резистора между контактными площадками на плате была бы утечка, а её зафиксировать не удалось. Зато утечка была вырвана с платы вместе с гигаомным резистором, и резистор практически избавился от утечки после получасового купания в ацетоне.

[beket 0]

Голосую за то, что платы производителя Б хуже плат производителя А. Но, также предполагаю, что с платами производителя А Вам просто повезло, надо видимо применять уже предложенные меры.

 

У меня был случай (правда давно), после нанесения лака в высокоомном делителе начали возникать проблемы. Но дело оказалось не только в лаке, но и в том, что производитель что-то немного поменял в своей микросхеме и параметр им не гарантируемый, изменился. А я на него ориентировался.