元器件可靠性培訓(xùn)ppt課件

1、電子元器件的可靠性電子元器件的可靠性-2013年12月 1；.目錄目錄1.可靠性的概論2.可靠性試驗的分類3.元器件試驗的方法與設(shè)備4.失效模式與失效機理5.失效分析2；.1.1什么是可靠性？ 可靠性定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 該定義明確指出評價一個產(chǎn)品的可靠性，與規(guī)定的工作條件和規(guī)定的工作時間有關(guān)，也與規(guī)定產(chǎn)品應(yīng)完成的功能有關(guān)。 而 “三個規(guī)定”是理解可靠性概念的核心。 “產(chǎn)品”：新版ISO9000中定義的硬件和流程性材料等有形產(chǎn)品以及軟件等無形產(chǎn)品。 在這里，我只把“產(chǎn)品”定義縮小為零件，元器件，部件，設(shè)備或系統(tǒng)。 規(guī)定的工作條件：指產(chǎn)品工作時所處的環(huán)境條

2、件、負荷條件和工作方式。 1可靠性概念可靠性概念 3；.1可靠性概念可靠性概念 環(huán)境條件一般分為氣候環(huán)境和機械環(huán)境。負荷條件是指電子元器件所承受的電、熱、力等應(yīng)力的條件。工作方式一般分為連續(xù)工作或間斷工作，不工作的情況屬于存貯狀態(tài)。 n氣候環(huán)境：溫度、濕度、氣壓、鹽霧、霉菌、輻射等n機械環(huán)境：振動，沖擊，碰撞、跌落、離心、搖擺等n電應(yīng)力：靜電，浪涌，過電壓，過電流，噪聲n溫度應(yīng)力：高溫，低溫，溫度循環(huán)4；. 規(guī)定的時間：規(guī)定的時間：“規(guī)定的時間規(guī)定的時間”是指評價電子元器件的可靠性和規(guī)定的時間有關(guān)?？煽啃允侵冈u價電子元器件的可靠性和規(guī)定的時間有關(guān)?？煽啃员旧砭褪菚r間的函數(shù)，要保持電子元器件全部

3、性能處于良好的工作狀態(tài)，時間長比時本身就是時間的函數(shù)，要保持電子元器件全部性能處于良好的工作狀態(tài)，時間長比時間短更困難。在同一工作條件下，保持的時間越長可靠性越高。所以，在討論電子元間短更困難。在同一工作條件下，保持的時間越長可靠性越高。所以，在討論電子元器件可靠性時，必須指明在多長時間內(nèi)的可靠性。器件可靠性時，必須指明在多長時間內(nèi)的可靠性。n平均壽命：元器件n平均故障間隔時間（MTBF)：整機設(shè)備1可靠性概念可靠性概念 5；.1可靠性概念可靠性概念1.21.2可靠性試驗的目的可靠性試驗的目的 可靠性試驗是對產(chǎn)品進行可靠性調(diào)查、分析和評價的一種手段。試驗結(jié)果為故障分析、研究采取的糾正措施、判斷

4、產(chǎn)品是否達到指標(biāo)要求提供依據(jù)。具體目的有：(1) 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計、元器件、零部件、原材料和工藝等方面的各種缺陷；(2) 為改善產(chǎn)品的完好性、提高任務(wù)成功性、減少維修人力費用和保障費用提供信息； (3) 確認是否符合可靠性定量要求。6；.1可靠性概念可靠性概念1.31.3可靠性常用術(shù)語和主要特征量可靠性常用術(shù)語和主要特征量 可靠性是一項重要的質(zhì)量指標(biāo)，只是定性描述就顯得不夠，必須使數(shù)量化，這樣才能進行精確的描述和比較?？煽啃缘亩勘硎居衅渥约旱奶攸c，由于使用場合的不同，還難用一個特征量來完全代表。可靠度R或可靠度函數(shù)R(t) 產(chǎn)品的可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功率的功率. 假

5、設(shè)規(guī)定的時間為t,產(chǎn)品的壽命為T,在一批產(chǎn)品中的壽命有毒Tt,也有的 Tt,從概率論角度可將可靠度表示為Tt的概率，即R(t)=P(Tt) 7；.1可靠性概念可靠性概念 在數(shù)值上，某個事件的概率可以用試驗中的該事件發(fā)生的頻率來估計。例如取N0個產(chǎn)品進行試驗，若在規(guī)定的時間t內(nèi)有r(t)個產(chǎn)品失效，則此時還有N0-r(t)個產(chǎn)品可以完成規(guī)定的功能。在N0足夠大時，可靠度的估計值為 r(t)N0-1=N0N0-r(t)R(t)=0R(t)1 從可靠度的定義可知，可靠度是對一定的時間而言的，如果規(guī)定時間的不同，可靠度的數(shù)值也不同。因此，可靠度R是時間t的函數(shù)，固又稱為可靠度函數(shù)R(t)。8；.1可靠

6、性概念可靠性概念可靠度與時間的關(guān)系曲線如圖1-29；.1可靠性概念可靠性概念累積失效概率F F（t t） 累積失效概率是產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi)失效的概率，其值等于1減可靠度。也可說產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi)完不成規(guī)定功能的概率，故也稱為不可靠度，它同樣是時間的函數(shù)，記作F F（t t）。有時也稱為累積失效分布函數(shù)（簡稱失效分布函數(shù)）。其表示式為：F(t)=P(Tt)=1P(Tt)=1R(t)從上述定義可以得出：F F（0 0）=0=0，F(xiàn) F（）=1=1。10；.1可靠性概念可靠性概念 由此可見，R（t）和F（t）互為對立事件。失效分布函數(shù)F（t）與時間關(guān)系曲線如圖1-4所示。0t1.0F

7、(t)11；.1可靠性概念可靠性概念失效概率密度失效概率密度f f（t t） 失效概率密度是累積失效概率對時間的變化率，記作f f（t t）。它表示產(chǎn)品壽命落在包含t t的單位時間內(nèi)的概率，即產(chǎn)品在單位時間內(nèi)失效的概率。其表示式為:)()()(tFdttdFtftdttftF0)()(即即12；.1可靠性概念可靠性概念失效率(t)(t) 失效率是工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率。記作(t)(t)，稱為失效率函數(shù)，有時也稱為故障率函數(shù)。 按上述定義，失效率是在時刻t t 尚未失效的產(chǎn)品在tt+ttt+t 的單位時間內(nèi)發(fā)生失效的條件概率，即： )Tt(1lim)(tt

8、TtPtt0t(t)(t)反映t t 時刻失效的速率，故也稱為瞬時失效率。)()()(tTPttTtPtTttTtP所以式（1-91-9）變?yōu)椋海?-91-9）)(1)()()()()()()(00tRdttdFttRtFttFlinttTPttTtPlinttt13；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類2.12.1電子元器件的失效規(guī)律 每個電子元器件的失效雖然是個隨機事件，是偶然發(fā)生的，但是大量元器件的失效卻呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。從產(chǎn)品的壽命特征來分析，大量使用和試驗結(jié)果表明，電子元器件的失效率曲線符合“浴盆曲線”，可以劃分為三段：早期失效段、恒定（隨機或偶然）失效段、耗損失效段。右圖 失效

9、率 14；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類早期失效失效段 早期失效段，也稱早期故障階段。早期失效出現(xiàn)在產(chǎn)品壽命的較早時期，產(chǎn)品裝配完成即進入早期失效期，其特點是故障率較高，且隨工作時間的增加迅速下降。早期故障主要是由于制造工藝缺陷和設(shè)計缺陷暴露產(chǎn)生，例如原材料缺陷引起絕緣不良，焊接缺陷引起虛焊，裝配和調(diào)整不當(dāng)引起參數(shù)漂移，元器件缺陷引起性能失效等。早期失效可通過加強原材料和元器件的檢驗、工藝檢驗、不同級別的環(huán)境應(yīng)力篩選等嚴格的質(zhì)量管理措施加以暴露和排除。15；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類偶然失效期 偶然失效期是在早期失效期之后, 此階段是電子元器件的正常工作期, 其特點是失效率

10、比早期失效率低得多, 而且穩(wěn)定, 失效率幾乎與時間無關(guān), 近似為一常數(shù)。電子元器件的使用壽命就是指這一時期。這一時期的失效是由偶然不確定因素所引起的, 失效發(fā)生的時間也是隨機的。耗損失效期 電子元器件工作的后期稱為耗損失效期, 此階段的特點剛好與早期失效期相反, 失效率隨工作時間增加而迅速上升。耗損失效是由于元器件長期使用而產(chǎn)生的損耗、磨損、老化、疲勞等原因所引起的, 是電子元器件的壽命終結(jié)。16；. 在實際中元器件不一定都會出現(xiàn)上述的三個階段, 在成批的電子元器件中, 有些元器件的失效率曲線是遞增型、有些是遞減型, 而有些則是常數(shù)型, 如圖所示。浴盆曲線可看成是三種失效率曲線的疊加合成。2.

11、可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類L(t)t失效率曲線常數(shù)遞增型遞減型17；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類2.22.2可靠性試驗項目的分類可靠性試驗項目的分類可靠性篩選 定義：在產(chǎn)品制造過程中，將不符合要求的產(chǎn)品（包括成品、半成品）剔除，而將符合要求的產(chǎn)品保留下來的試驗過程稱為篩選。 注意在產(chǎn)品制造過程中，對各種工藝質(zhì)量的檢驗，成品、半成品的性能參數(shù)測試都要進行篩選。 目的：篩選目的是為剔除早期失效的產(chǎn)品。18；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類篩選應(yīng)注意的問題： 可靠性篩選可以提高一批產(chǎn)品使用的可靠性，但并不能提高每一個產(chǎn)品的固有可靠性，因為篩選不能改變失效機理而延長任何單個元器件

12、的壽命，它只是剔除早期失效的產(chǎn)品后使剩下產(chǎn)品的平均壽命比篩選前平均壽命提高了。 篩選不同于質(zhì)量驗收。質(zhì)量驗收是通過抽樣檢驗判定一批產(chǎn)品是否合格從而決定接收或拒收，而篩選是對于合格產(chǎn)品100%地進行試驗，以剔除早期失效產(chǎn)品。 篩選應(yīng)力要選擇好，不要對好產(chǎn)品造成損傷。19；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類常用篩選方法檢查篩選 包括顯微鏡檢查篩選，紅外線非破壞性檢查篩選，x x射線非破壞性檢查篩選密封性篩選： 液浸檢漏篩選，濕度試驗篩選環(huán)境應(yīng)力篩選 振動，離心加速度，沖擊，溫度循環(huán)等。壽命篩選 高溫貯存，功率老化等20；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類2.3環(huán)境應(yīng)力篩選試驗 原理：環(huán)境應(yīng)

13、力篩選是通過向電子裝備施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，將其內(nèi)部的潛在缺陷加速變成故障，以便人們發(fā)現(xiàn)并排除。 環(huán)境應(yīng)力篩選是裝備研制生產(chǎn)的一種工藝手段，篩選效果取決于施加的環(huán)境應(yīng)力、電應(yīng)力水平和檢測儀表的能力。施加應(yīng)力的大小決定了能否將潛在的缺陷在預(yù)定時間內(nèi)加速變?yōu)楣收?；檢測能力的大小決定了能否將已被應(yīng)力加速變成故障的潛在缺陷找出來，以便加以排除。因此，環(huán)境應(yīng)力篩選又可看作是產(chǎn)品質(zhì)量控制檢查和測試過程的延伸。21；.gg661031022.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類篩選項目篩選項目目的目的篩選條件篩選條件溫度循環(huán)溫度循環(huán)查找材料熱匹配差等缺陷剔除經(jīng)受不住溫度循環(huán)的產(chǎn)品檢測系統(tǒng)的溫度可靠性溫度：

14、-55125循環(huán)次數(shù)：510次熱沖擊熱沖擊查找材料熱匹配差等缺陷剔除經(jīng)受不住熱沖擊的產(chǎn)品檢測散熱效果溫度：0125機械沖擊機械沖擊查找間歇短路、開路現(xiàn)象剔除經(jīng)受不住極端機械沖擊的產(chǎn)品加速度：15006000g沖擊次數(shù)：510次振動加速度振動加速度查找焊接不牢固，包括虛焊、漏焊等固定不牢固缺陷振動加速度：20g離心加速度離心加速度查找元器件鍵合不牢固焊接不牢固、貼片安裝不合理內(nèi)部引線不合理等缺陷隨機振動隨機振動查找不能經(jīng)受諧振頻率的產(chǎn)品諧振時候?qū)﹄娐沸盘柕挠绊戭l率：2Hz2000Hz加速度：220g22；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類2.4壽命試驗和加速壽命試驗壽命試驗的定義 評價分析產(chǎn)

15、品壽命特征的試驗。產(chǎn)品的失效率、平均壽命等可靠性特征量反映了產(chǎn)品的壽命特征。壽命試驗的作用 了解產(chǎn)品壽命分布的統(tǒng)計規(guī)律以作為可靠性分析的基礎(chǔ)，作為制定篩選條件和改進產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。壽命試驗的分類 按試驗進行的時間分：長期壽命試驗和加速壽命試驗 按欲測定各階段可靠性可分為：貯存壽命試驗和工作壽命試驗 按進行試驗的截尾方式可分為：非截尾試驗和截尾試驗，截尾試驗又分為定數(shù)截尾和定時截尾。23；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類各類壽命試驗的定義或含義 長期壽命試驗：模仿正常工作應(yīng)力進行的壽命試驗，該試驗需要較長的時間。 加速壽命試驗：是在既不改變產(chǎn)品的失效機理又不增加新的失效因子的前提下，提高試

16、驗應(yīng)力，加速產(chǎn)品失效進程的一種試驗試法。這種試驗可以用較短的時間快速的評價產(chǎn)品的可靠性。 具體又分為恒定應(yīng)力加速壽命試驗、步進應(yīng)力加速壽命試驗、序進應(yīng)力加速壽命試驗。 24；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類 貯存壽命試驗：產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下進行非工作狀態(tài)的存放試驗。 通過貯存試驗可以了解產(chǎn)品在特定環(huán)境條件下的貯存可靠性。如解決貯存期間的參數(shù)變化規(guī)律，能否保持原有的可靠性指標(biāo)，貯存期可多長等。 注意： a.貯存條件根據(jù)產(chǎn)品的實際貯存情況可有室內(nèi)，棚下、露天、坑道等。 b.由于貯存試驗樣品處于非工作狀態(tài)，失效率較低，通常要選擇較多的樣品做較長期的觀察測量。 工作壽命試驗:對產(chǎn)品有規(guī)定條件

17、下（保證工作狀態(tài)）作加負荷的試驗。25；.2.可靠性試驗的分類可靠性試驗的分類 非截尾壽命試驗:試驗一直進行到全部試驗樣品都失效才截止的試驗。 截尾壽命試驗：試驗沒有進行到全部試驗樣品都失效就截止的試驗。 a a.定時截尾：試驗進行到規(guī)定的時間就結(jié)束。 b.b.試驗進行到規(guī)定的失效數(shù)就結(jié)束。26；.3.元器件試驗的方法與設(shè)備元器件試驗的方法與設(shè)備工作壽命高溫儲存機械沖擊變頻振動振動疲勞耐濕試驗功率老化X射線檢查細檢漏粗檢漏離心加速度溫度循環(huán)密封性不良管殼缺陷制造錯誤芯片裂紋氧化層缺陷金屬化缺陷布線缺陷芯片管座鍵合不當(dāng)鍵合位置不當(dāng)鍵合松動或斷開反型層溝道導(dǎo)通封裝前鏡檢失效機理試驗項目000000

18、00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003.1元器件的篩選元器件的篩選27；.3.元器件試驗的方法與設(shè)備元器件試驗的方法與設(shè)備元器件篩選的方法概述 電阻：高壓蒸煮2小時，加電兩小時，循環(huán)兩小時；測試阻值漂移小于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 貼片電容：濕熱試驗、溫度循環(huán) 電解電容：高溫加脈沖電壓100小時；測試正切損耗角、漏電流、容值，目測漏液、外殼 塑封器件：濕熱加電，測試漏電流；溫度沖擊或爐溫試驗功能測試，I-V測試； 空封器件：溫度循環(huán)，低溫監(jiān)測漏電；溫度沖擊，全參數(shù)測試28；.3.元器件試驗的方法與設(shè)

19、備元器件試驗的方法與設(shè)備試驗方法 元器件外觀檢查 破壞性檢驗：如開帽目檢，打開封裝目視檢查，芯片剪切強度試驗，變頻振動試驗 可焊性試驗 外引線抗拉試驗：適用于電阻、電容、電感、二極管、插座。 外引線抗彎試驗 外引線抗扭矩試驗:目的 密封試驗: 恒定濕熱試驗:29；.交變濕熱試驗老練試驗鍵合強度試驗案例：整流二極管是篩選 確定篩選程序 高溫儲存高溫儲存 溫度沖擊溫度沖擊常溫測試常溫測試檢漏檢漏 高溫測反向漏電流高溫測反向漏電流 跌落跌落功率老化功率老化外檢檢查外檢檢查3.元器件試驗的方法與設(shè)備元器件試驗的方法與設(shè)備30；.3.元器件試驗的方法與設(shè)備元器件試驗的方法與設(shè)備l高溫儲存儲存溫度：150

20、（+10，-0）；儲存時間：96小時l溫度沖擊要求-55（+0，-10）150（+10，-0）l跌落高度1m處自由下落10次l功率老化在常溫下（232），按額定電流老化。l高溫測反向漏電流試驗溫度要求1002，恒溫時間30分鐘l常溫測試按常規(guī)測試進行測試。31；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理4.1概述失效（故障）： 產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能。失效模式：失效或故障的形式。失效模式的分類 按失效模式的持續(xù)性分類：致命性失效、間隙失效、緩慢退化 按失效時間分類：早期失效、隨機失效、磨損失效 按電測結(jié)果分類：開路、短路或漏電、參數(shù)漂移、功能失效等 按失效原因分類：過電失效、機械失效、熱失效等4.

21、2失效機理的內(nèi)容輻射對電子元器件的影響 參數(shù)漂移、軟失效32；.氣候環(huán)境因素與失效氣候環(huán)境因素與失效4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理氣候環(huán)境因素失效雨、露、霧電子功能的失效和保護膜損壞灰塵加速材料裂化，破裂和疲勞增大磨損，機械卡死，軸承損壞電氣性能變化產(chǎn)生電噪聲降低材料的絕緣性能鹽霧增大磨損，機械強度下降，電氣性能變化，絕緣材料腐蝕產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，結(jié)構(gòu)強度變差濕度加速氧化、蝕刻以及引起材料脆化和粗糙物理性能下降，電強度降低，絕緣電阻降低，介電常數(shù)增大機械強度下降，電氣性能下降，增大絕緣體的導(dǎo)電性33；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理陽光照射引起顏色退色、材料彈性降低、產(chǎn)品內(nèi)部

22、溫度上升而老化表面特征下降、膨脹、龜裂、折皺、破裂橡膠、塑料變質(zhì)，電氣性能變化絕緣失效、密封失效、材料失效、參數(shù)臭氧高溫電阻值變化，絕緣失效接觸點接觸電阻增大，金屬材料表面電阻增大橡膠、塑料裂紋和膨脹元器件損壞，錫焊開裂，焊點脫開喪失潤滑特性低溫喪失潤滑特性電氣機械功能變化，結(jié)構(gòu)強度減弱，導(dǎo)線破損，橡膠變質(zhì)結(jié)構(gòu)失效，增大活動件的磨損，襯墊、密封墊彈性失效，引起泄露，機械卡死，結(jié)構(gòu)過載鋁電解電容破損，晶振不起振，電池容量降低溫度沖擊材料的突然過載導(dǎo)致機械失效，結(jié)構(gòu)失效和強度下降，密封破壞，電子元器件封裝損壞34；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理高低氣壓容器破裂，爆裂膨脹。電氣性能變化，

23、機械強度下降絕緣擊穿，跳弧、出現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象和產(chǎn)生臭氧，電氣設(shè)備工作不穩(wěn)定甚至發(fā)生故障，設(shè)備溫度升高氣體金屬腐蝕，電子遷移，加速氧化電氣或機械性能變化，機械強度下降，影響功能振動晶體管外引線、固體電路管腳、導(dǎo)線折斷金屬結(jié)構(gòu)件斷裂、變形、結(jié)構(gòu)失效繼電器、開關(guān)瞬間斷開，電子插件性能下降，粘層、鍵合電脫開，電路瞬間短路、開路沖擊結(jié)構(gòu)失效、電子設(shè)備瞬間短路、開路電路中連接和固定設(shè)備的松動35；.應(yīng)力引發(fā)的失效模式4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理應(yīng)力類型試驗方法可能出現(xiàn)的主要失效模式或機理電應(yīng)力靜電、過電mosmos器件的柵擊穿、雙極型器件的pn結(jié)擊穿、功率晶體管的二次擊穿熱應(yīng)力高溫儲存pnpn

24、結(jié)漏電、Au-AlAu-Al鍵合失效低溫應(yīng)力低溫儲存芯片斷裂低溫電應(yīng)力低溫工作熱載流子注入高低溫應(yīng)力高低溫循環(huán)金屬電遷移、歐姆接觸退化機械應(yīng)力振動、沖擊、加速度芯片斷裂、引線斷裂輻射應(yīng)力X射線輻射、中子輻射電參數(shù)變化、CMOSCMOS電路閂鎖效應(yīng)氣候應(yīng)力高濕、鹽霧外引線腐蝕、金屬化腐蝕、電參數(shù)漂移36；.4.2各種元器件失效模式及機理各種元器件失效模式及機理類型主要失效模式典型的近似比例（百分比）微電路數(shù)字邏輯高后低時輸出中斷不工作80802020線性參數(shù)漂移無輸出超過最大輸出202070701010晶體管低增益開路短路高泄露集流器基底2020303020203030二極管整流器短路開路高反向

25、電流1010202070704.失效模式與失效機理失效模式與失效機理37；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理類型主要失效模式典型的近似比例（百分比）電容器短路開路泄漏過多參數(shù)改變6060202010101010電阻器薄膜固定式開路參數(shù)改變30307070合成固定式開路參數(shù)改變10109090可變式開路間歇的噪音參數(shù)改變3030101010105050繼電器無轉(zhuǎn)換間歇的短路202070701010焊接連接器開路短路間歇的50502020101038；.電阻器l使用中失效模式其分布4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理阻值超差44%引線斷22%引線過短16%外殼損傷10%殼體破碎5%其它

26、3%阻值超差引線斷引線過短外殼損傷殼體破碎其它l阻值漂移 長時間的使用可能會導(dǎo)致電阻老化發(fā)生電阻變化。l開路l溫度系數(shù)變化、絕緣下降l電化學(xué)腐蝕39；.電容器l使用中失效模式其分布4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理開路30%引線過短19%參數(shù)漂移18%短路12%漏流9%殼體破裂6%外觀不合格3%其它3%開路引線過短參數(shù)漂移短路漏流殼體破裂外觀不合格其它40；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理l鋁電解電容a)鋁電解電容常見的失效模式 短路、開路、電參數(shù)性能劣化、防爆閥開裂、漏液b)電解電容的失效機理 漏液：電容減??；陽極氧化膜損傷難以修補，漏電流增大； 短路放電：大電流燒壞電極；

27、電源反接:大電流燒壞電極，陰極氧化，絕緣膜增厚，電容量下降； 長期放置：不通電，陽極氧化膜損傷難以修補，漏電流增大41；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理c)鋁電解電容失效原因 過電壓：電介質(zhì)擊穿，嚴重時會起火； 反壓現(xiàn)象：嚴重時會爆炸起火； 文波電流過大：內(nèi)部溫升過高，介質(zhì)遭到破壞，電解液干凅，壽命縮短； 過高的環(huán)境溫度：導(dǎo)致材料性能的蛻變或劣化，電解液揮發(fā)，壽命縮短； 不適當(dāng)?shù)暮附記_擊； 機械應(yīng)力引起的失效； 引腳間距與PCB板間距不匹配造成外應(yīng)力損傷； 沖擊和振動造成的機械應(yīng)力損傷； 單板加工時電容內(nèi)部受傷42；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理l金屬化薄膜電容的失效模式

28、 過高的環(huán)境溫度，直接破壞電容器的介質(zhì)膜； 長期的高溫環(huán)境，加速薄膜材料的老化，使器件絕緣，耐壓能力下降； 高紋波電流引起的發(fā)熱，對電容器造成絕緣，耐壓能力下降；l陶瓷電容的失效模式 電致開裂、熱致開裂、機械應(yīng)力產(chǎn)生裂紋 絕緣電阻下降而漏電流上升直至擊穿。 電容器使用電壓和溫度應(yīng)力影響電容器的壽命（失效率），同時也影響電容量、絕緣電阻、介電強度等。 電路板彎曲引起芯片斷裂，漏電流增大； 銀遷移引起邊緣漏電和介質(zhì)內(nèi)部漏電。43；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理銀銀-鈀端子陶瓷電容結(jié)構(gòu)圖鈀端子陶瓷電容結(jié)構(gòu)圖失效圖失效圖44；.分立半導(dǎo)體器件定義：電子產(chǎn)品根據(jù)其導(dǎo)電性能分為導(dǎo)體和絕緣體半導(dǎo)

29、體介于導(dǎo)體和絕緣體之間,半導(dǎo)體元器件以封裝形式又分為“分立”和“集成”如：二極管、三極管、晶體管等。l使用中的失效模式及分布4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理開路35%參數(shù)漂移28%殼體破碎17%短路15%漏氣4%其它1%45；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理l功率二極管定義：額定電流大于等于1A的二極管器件，包括整流二極管、快速恢復(fù)二極管、肖特基二極管。失效模式： 反向電壓超過額定值導(dǎo)致的電壓擊穿； 正向電流超過額定值及功耗超過額定值導(dǎo)致二極管結(jié)溫度過高，造成芯片燒毀、封裝體破壞； 浪涌電流和峰值電流超過額定值導(dǎo)致芯片和內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞l信號二極管定義：額定電流小于1A的二極管器

30、件，包括肖特基二極管和開關(guān)二極管。失效模式： 反向電壓超過額定值導(dǎo)致的電壓擊穿； 正向電流超過額定值造成芯片損壞、內(nèi)部引線熔斷； 器件功耗過大及熱引起的芯片損壞和特性退化。46；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理l穩(wěn)壓二極管定義：工作在反向擊穿狀態(tài)并保持二極管兩端電壓穩(wěn)定，適用于控制電路中，做電壓基準(zhǔn)或電壓鉗位。失效模式： 有瞬間工作電流過大導(dǎo)致芯片燒毀； 長期功耗過大或散熱不良導(dǎo)致過熱損壞； 使用時對參數(shù)選取不合理，也會造成電路工作不正。lTVS瞬態(tài)電壓抑制器 瞬間吸收的功率超過額定值導(dǎo)致的芯片燒毀； 長期功耗耗過大或散熱不良導(dǎo)致過熱損壞； 性能退化 除TVS器件自身失效外，應(yīng)用不當(dāng)

31、還會造成電路的異?；蚴В簠?shù)選取不合理會使接入TVS器件的電路工作不正?；騎VS器件不能有效的抑制電壓尖峰，導(dǎo)致被保護器件損壞47；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理l發(fā)光二極管和數(shù)碼管定義：由一些能發(fā)出可見光的芯片和透明的封裝材料構(gòu)成的二極管，用于電路工作狀態(tài)指示、輸出數(shù)據(jù)顯示等。失效模式： 瞬間工作電流過大導(dǎo)致芯片燒毀； 長期功耗過大導(dǎo)致芯片過熱損壞或內(nèi)部引線斷裂； 反向電壓過高導(dǎo)致芯片擊穿損壞。l整流橋失效模式: 短路失效； 熱擊穿失效； 電壓浪涌或電流浪涌造成失效； 熱疲勞或熱循環(huán)引起的局部過熱失效。48；.l三極管失效模式： 集電結(jié)和發(fā)射結(jié)反向電壓超過額定值導(dǎo)致的電壓擊穿；

32、 基極電流和發(fā)射極電流超過額定值導(dǎo)致的內(nèi)部引線燒斷、芯片燒毀； 三極管功耗超過額定值或散熱不良導(dǎo)致三極管燒毀、封裝體破壞； 安全工作區(qū)超過額定值導(dǎo)致芯片二次擊穿。4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理49；.集成電路集成電路l集成電路安裝后的失效機理 場致?lián)舸?、熱致?lián)舸?ESD失效 電遷移、熱電遷移、化學(xué)電遷移 漏電 電化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕 界面剪切力 爆米花 機械應(yīng)力 熱應(yīng)力.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理短路38%開路27%功能失效19%參數(shù)漂移10%其它6%l使用中的失效模式及分布50；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理l集成電路安裝后的失效原因 芯片缺陷失效 封裝缺陷

33、失效 鍵合失效 塑料封裝失效 芯片粘接失效 焊接熱應(yīng)力失效 異常電輸入失效 安裝機械應(yīng)力失效 離子污染失效 水汽侵入 環(huán)境應(yīng)力（溫、濕、震）失效.51；.繼電器 過高是工作溫度，破壞繼電器的絕緣系統(tǒng)，導(dǎo)致繼電器失效； 過熱的觸點電流發(fā)熱，直接損壞觸點或破壞絕緣系統(tǒng)，導(dǎo)致繼電器失效； 過大是切換功率（高壓、大電流）產(chǎn)生的電弧直接損商觸點。導(dǎo)致繼電器失效。4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理觸點失效32%短路17%參數(shù)漂移17%開路15%功能失效5%引線可焊性差5%結(jié)構(gòu)尺寸超差3%其它6%52；.4.失效模式與失效機理失效模式與失效機理蜂鳴器l電壓 如果電壓過低，蜂鳴器將會工作不正常；而電壓過

34、高，則可能由于共振劇烈導(dǎo)致蜂鳴器聲音異常，或者可能使蜂鳴器損壞。l電流 如果驅(qū)動電流不足，將導(dǎo)致蜂鳴器鳴叫不正常；如果驅(qū)動電流過大，可能燒毀線圈而導(dǎo)致蜂鳴器失效。l環(huán)境溫度 當(dāng)環(huán)境溫度超出蜂鳴器的極限溫度后，由于蜂鳴片材料性能的顯著變化，會產(chǎn)生聲音失真的情況。電磁元件包括濾波用的電感器、功率轉(zhuǎn)換用的變壓器等。失效模式: 熱效應(yīng)下的絕緣材料老化。53；.5.5.失效分析失效分析5.1失效分析的作用l找出失效原因，提高使用壽命、避免突然失效造成停機、安全隱患等損失甚至重大損失。l作為提高設(shè)計水平或改進設(shè)計的重要依據(jù)之一。l作為提高制造、安裝、使用及維護的水平的突破點之一。5.2失效分析的程序1）收

35、集失效現(xiàn)場數(shù)據(jù) （1）基礎(chǔ)信息：l工作原理、結(jié)構(gòu)、材料、工藝、功能參數(shù)；l樣品來源、型號、批次、編號、時間、地點；l失效環(huán)境：潮濕、輻射；l失效應(yīng)力：過電、靜電、高溫、低溫、高低溫；l失效發(fā)生期：早期、隨機、磨損；54；.5.5.失效分析失效分析 （2）技術(shù)信息 整機故障現(xiàn)象、異常環(huán)境、在整機中的狀態(tài)、應(yīng)用電路、篩選應(yīng)力、失效歷史、失效比例、失效率及其隨時間變化等。 生產(chǎn)工藝條件和方法。2）確認報告的失效模式 電測確定短路、開路、參數(shù)、功能、穩(wěn)定失效、間隙失效等。 鏡檢確認顏色變化、形狀改變、裂紋、腐蝕、污染等。 應(yīng)力模擬試驗確認對于在某種環(huán)境（應(yīng)力）才表現(xiàn)的故障，采用應(yīng)力模擬哎呀進行確認 55；.5.5.失效分析失效分析（1）要點 防止故障擴大，防止故障消失。 如短路模式，加電時繼續(xù)加大電流，掩蓋原有信息；電連接微小脫離而開路，加電時脫離處擊穿，開路消失；微小短路通道，在大電流時被燒毀，短路現(xiàn)象消失；離子漏電會因為“干燥”而恢復(fù)