元器件可靠性培訓(xùn)

電子元器件的可靠性---2013年12月目錄1.可靠性的概論2.可靠性試驗(yàn)的分類3.元器件試驗(yàn)的方法與設(shè)備4.失效模式與失效機(jī)理5.失效分析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(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。

該定義明確指出評(píng)價(jià)一個(gè)產(chǎn)品的可靠性，與規(guī)定的工作條件和規(guī)定的工作時(shí)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(gè)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(wú)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(shí)所處的環(huán)境條件、負(fù)荷條件和工作方式。

1可靠性概念

1可靠性概念

環(huán)境條件一般分為氣候環(huán)境和機(jī)械環(huán)境。負(fù)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)。氣候環(huán)境：溫度、濕度、氣壓、鹽霧、霉菌、輻射等機(jī)械環(huán)境：振動(dòng)，沖擊，碰撞、跌落、離心、搖擺等電應(yīng)力：靜電，浪涌，過電壓，過電流，噪聲溫度應(yīng)力：高溫，低溫，溫度循環(huán)

規(guī)定的時(shí)間：“規(guī)定的時(shí)間”是指評(píng)價(jià)電子元器件的可靠性和規(guī)定的時(shí)間有關(guān)?？煽啃员旧砭褪菚r(shí)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(shí)間長(zhǎng)比時(shí)間短更困難。在同一工作條件下，保持的時(shí)間越長(zhǎng)可靠性越高。所以，在討論電子元器件可靠性時(shí)，必須指明在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的可靠性。平均壽命：元器件平均故障間隔時(shí)間（MTBF)：整機(jī)設(shè)備1可靠性概念1可靠性概念1.2可靠性試驗(yàn)的目的

可靠性試驗(yàn)是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性調(diào)查、分析和評(píng)價(jià)的一種手段。試驗(yàn)結(jié)果為故障分析、研究采取的糾正措施、判斷產(chǎn)品是否達(dá)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(jì)、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(fèi)用和保障費(fèi)用提供信息；(3)確認(rèn)是否符合可靠性定量要求。1可靠性概念1.3可靠性常用術(shù)語(yǔ)和主要特征量可靠性是一項(xiàng)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(jìn)行精確的描述和比較?？煽啃缘亩勘硎居衅渥约旱奶攸c(diǎn)，由于使用場(chǎng)合的不同，還難用一個(gè)特征量來完全代表?？煽慷萊或可靠度函數(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(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功率的功率.假設(shè)規(guī)定的時(shí)間為t,產(chǎn)品的壽命為T,在一批產(chǎn)品中的壽命有毒T＞t,也有的T≤t,從概率論角度可將可靠度表示為T＞t的概率，即R(t)=P(T＞t)

1可靠性概念在數(shù)值上，某個(gè)事件的概率可以用試驗(yàn)中的該事件發(fā)生的頻率來估計(jì)。例如取N0個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，若在規(guī)定的時(shí)間t內(nèi)有r(t)個(gè)產(chǎn)品失效，則此時(shí)還有N0-r(t)個(gè)產(chǎn)品可以完成規(guī)定的功能。在N0足夠大時(shí)，可靠度的估計(jì)值為

從可靠度的定義可知，可靠度是對(duì)一定的時(shí)間而言的，如果規(guī)定時(shí)間的不同，可靠度的數(shù)值也不同。因此，可靠度R是時(shí)間t的函數(shù)，固又稱為可靠度函數(shù)R(t)。1可靠性概念可靠度與時(shí)間的關(guān)系曲線如圖1-21可靠性概念累積失效概率F（t）

累積失效概率——是產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)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(shí)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(shí)間的函數(shù)，記作F（t）。有時(shí)也稱為累積失效分布函數(shù)（簡(jiǎn)稱失效分布函數(shù)）。其表示式為：F(t)=P(T≤t)=1?P(T>t)=1?R(t)從上述定義可以得出：F（0）=0，F(xiàn)（∞）=1。1可靠性概念

由此可見，R（t）和F（t）互為對(duì)立事件。失效分布函數(shù)F（t）與時(shí)間關(guān)系曲線如圖1-4所示。1可靠性概念失效概率密度f(wàn)（t）

失效概率密度——是累積失效概率對(duì)時(shí)間的變化率，記作f（t）。它表示產(chǎn)品壽命落在包含t的單位時(shí)間內(nèi)的概率，即產(chǎn)品在單位時(shí)間內(nèi)失效的概率。其表示式為:即1可靠性概念失效率λ(t)

失效率——是工作到某時(shí)刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。記作λ(t)，稱為失效率函數(shù)，有時(shí)也稱為故障率函數(shù)。按上述定義，失效率是在時(shí)刻t尚未失效的產(chǎn)品在t~t+Δt

的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的條件概率，即：

λ(t)反映t

時(shí)刻失效的速率，故也稱為瞬時(shí)失效率。所以式（1-9）變?yōu)椋海?-9）2.可靠性試驗(yàn)的分類2.1電子元器件的失效規(guī)律

每個(gè)電子元器件的失效雖然是個(gè)隨機(jī)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(yàn)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(jī)或偶然）失效段、耗損失效段。右圖失效率

2.可靠性試驗(yàn)的分類早期失效段早期失效段，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(shí)期，產(chǎn)品裝配完成即進(jìn)入早期失效期，其特點(diǎn)是故障率較高，且隨工作時(shí)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(jì)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(qiáng)原材料和元器件的檢驗(yàn)、工藝檢驗(yàn)、不同級(jí)別的環(huán)境應(yīng)力篩選等嚴(yán)格的質(zhì)量管理措施加以暴露和排除。2.可靠性試驗(yàn)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(diǎn)是失效率比早期失效率低得多,而且穩(wěn)定,失效率幾乎與時(shí)間無(wú)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(shí)期。這一時(shí)期的失效是由偶然不確定因素所引起的,失效發(fā)生的時(shí)間也是隨機(jī)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(diǎn)剛好與早期失效期相反,失效率隨工作時(shí)間增加而迅速上升。耗損失效是由于元器件長(zhǎng)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)。

在實(shí)際中元器件不一定都會(huì)出現(xiàn)上述的三個(gè)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.可靠性試驗(yàn)的分類2.可靠性試驗(yàn)的分類2.2可靠性試驗(yàn)項(xiàng)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(yàn)過程稱為篩選。注意在產(chǎn)品制造過程中，對(duì)各種工藝質(zhì)量的檢驗(yàn)，成品、半成品的性能參數(shù)測(cè)試都要進(jìn)行篩選。目的：篩選目的是為剔除早期失效的產(chǎn)品。2.可靠性試驗(yàn)的分類篩選應(yīng)注意的問題：①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(gè)產(chǎn)品的固有可靠性，因?yàn)楹Y選不能改變失效機(jī)理而延長(zhǎng)任何單個(gè)元器件的壽命，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。②篩選不同于質(zhì)量驗(yàn)收。質(zhì)量驗(yàn)收是通過抽樣檢驗(yàn)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(duì)于合格產(chǎn)品100%地進(jìn)行試驗(yàn)，以剔除早期失效產(chǎn)品。③篩選應(yīng)力要選擇好，不要對(duì)好產(chǎn)品造成損傷。2.可靠性試驗(yàn)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(yàn)篩選環(huán)境應(yīng)力篩選振動(dòng)，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2.可靠性試驗(yàn)的分類2.3環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)原理：環(huán)境應(yīng)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(cè)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(shí)間內(nèi)加速變?yōu)楣收希粰z測(cè)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(cè)試過程的延伸。2.可靠性試驗(yàn)的分類篩選項(xiàng)目目的篩選條件溫度循環(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(cè)系統(tǒng)的溫度可靠性溫度：-55℃~125℃循環(huán)次數(shù)：5~10次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(cè)散熱效果溫度：0℃~125℃機(jī)械沖擊查找間歇短路、開路現(xiàn)象剔除經(jīng)受不住極端機(jī)械沖擊的產(chǎn)品加速度：1500~6000g沖擊次數(shù)：5~10次振動(dòng)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(dòng)加速度：20g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(jī)振動(dòng)查找不能經(jīng)受諧振頻率的產(chǎn)品諧振時(shí)候?qū)﹄娐沸盘?hào)的影響頻率：2Hz~2000Hz加速度：2~20g2.可靠性試驗(yàn)的分類2.4壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)壽命試驗(yàn)的定義

評(píng)價(jià)分析產(chǎn)品壽命特征的試驗(yàn)。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(yàn)的作用

了解產(chǎn)品壽命分布的統(tǒng)計(jì)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(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。壽命試驗(yàn)的分類

按試驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)間分：長(zhǎng)期壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)按欲測(cè)定各階段可靠性可分為：貯存壽命試驗(yàn)和工作壽命試驗(yàn)按進(jìn)行試驗(yàn)的截尾方式可分為：非截尾試驗(yàn)和截尾試驗(yàn)，截尾試驗(yàn)又分為定數(shù)截尾和定時(shí)截尾。2.可靠性試驗(yàn)的分類各類壽命試驗(yàn)的定義或含義

長(zhǎng)期壽命試驗(yàn)：模仿正常工作應(yīng)力進(jìn)行的壽命試驗(yàn)，該試驗(yàn)需要較長(zhǎng)的時(shí)間。

加速壽命試驗(yàn)：是在既不改變產(chǎn)品的失效機(jī)理又不增加新的失效因子的前提下，提高試驗(yàn)應(yīng)力，加速產(chǎn)品失效進(jìn)程的一種試驗(yàn)試法。這種試驗(yàn)可以用較短的時(shí)間快速的評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性。

具體又分為恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)、步進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)、序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)。

2.可靠性試驗(yàn)的分類貯存壽命試驗(yàn)：產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行非工作狀態(tài)的存放試驗(yàn)。

通過貯存試驗(yàn)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(zhǎng)等。

注意：a.貯存條件根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際貯存情況可有室內(nèi)，棚下、露天、坑道等。b.由于貯存試驗(yàn)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(zhǎng)期的觀察測(cè)量。

工作壽命試驗(yàn):對(duì)產(chǎn)品有規(guī)定條件下（保證工作狀態(tài)）作加負(fù)荷的試驗(yàn)。2.可靠性試驗(yàn)的分類

非截尾壽命試驗(yàn):試驗(yàn)一直進(jìn)行到全部試驗(yàn)樣品都失效才截止的試驗(yàn)。

截尾壽命試驗(yàn)：試驗(yàn)沒有進(jìn)行到全部試驗(yàn)樣品都失效就截止的試驗(yàn)。

a.定時(shí)截尾：試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定的時(shí)間就結(jié)束。

b.試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定的失效數(shù)就結(jié)束。3.元器件試驗(yàn)的方法與設(shè)備3.1元器件的篩選3.元器件試驗(yàn)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(shí)，加電兩小時(shí)，循環(huán)兩小時(shí)；測(cè)試阻值漂移小于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

貼片電容：濕熱試驗(yàn)、溫度循環(huán)

電解電容：高溫加脈沖電壓100小時(shí)；測(cè)試正切損耗角、漏電流、容值，目測(cè)漏液、外殼塑封器件：濕熱加電，測(cè)試漏電流；溫度沖擊或爐溫試驗(yàn)功能測(cè)試，I-V測(cè)試；空封器件：溫度循環(huán)，低溫監(jiān)測(cè)漏電；溫度沖擊，全參數(shù)測(cè)試3.元器件試驗(yàn)的方法與設(shè)備試驗(yàn)方法元器件外觀檢查破壞性檢驗(yàn)：如開帽目檢，打開封裝目視檢查，芯片剪切強(qiáng)度試驗(yàn)，變頻振動(dòng)試驗(yàn)可焊性試驗(yàn)外引線抗拉試驗(yàn)：適用于電阻、電容、電感、二極管、插座。外引線抗彎試驗(yàn)外引線抗扭矩試驗(yàn):目的密封試驗(yàn):恒定濕熱試驗(yàn):交變濕熱試驗(yàn)老練試驗(yàn)鍵合強(qiáng)度試驗(yàn)案例：整流二極管是篩選確定篩選程序

高溫儲(chǔ)存

溫度沖擊常溫測(cè)試檢漏

高溫測(cè)反向漏電流跌落功率老化外檢檢查3.元器件試驗(yàn)的方法與設(shè)備3.元器件試驗(yàn)的方法與設(shè)備高溫儲(chǔ)存儲(chǔ)存溫度：150℃（+10，-0）；儲(chǔ)存時(shí)間：96小時(shí)溫度沖擊要求-55℃（+0，-10℃）~150℃（+10，-0）跌落高度1m處自由下落10次功率老化在常溫下（23℃±2℃），按額定電流老化。高溫測(cè)反向漏電流試驗(yàn)溫度要求100℃±2℃，恒溫時(shí)間30分鐘常溫測(cè)試按常規(guī)測(cè)試進(jìn)行測(cè)試。4.失效模式與失效機(jī)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(shí)間分類：早期失效、隨機(jī)失效、磨損失效按電測(cè)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(jī)械失效、熱失效等4.2失效機(jī)理的內(nèi)容輻射對(duì)電子元器件的影響參數(shù)漂移、軟失效氣候環(huán)境因素與失效4.失效模式與失效機(jī)理氣候環(huán)境因素失效雨、露、霧電子功能的失效和保護(hù)膜損壞灰塵加速材料裂化，破裂和疲勞增大磨損，機(jī)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(jī)械強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度降低，絕緣電阻降低，介電常數(shù)增大機(jī)械強(qiáng)度下降，電氣性能下降，增大絕緣體的導(dǎo)電性4.失效模式與失效機(jī)理陽(yáng)光照射引起顏色退色、材料彈性降低、產(chǎn)品內(nèi)部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(diǎn)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(diǎn)脫開喪失潤(rùn)滑特性低溫喪失潤(rùn)滑特性電氣機(jī)械功能變化，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)線破損，橡膠變質(zhì)結(jié)構(gòu)失效，增大活動(dòng)件的磨損，襯墊、密封墊彈性失效，引起泄露，機(jī)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(jī)械失效，結(jié)構(gòu)失效和強(qiáng)度下降，密封破壞，電子元器件封裝損壞4.失效模式與失效機(jī)理高低氣壓容器破裂，爆裂膨脹。電氣性能變化，機(jī)械強(qiáng)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(jī)械性能變化，機(jī)械強(qiáng)度下降，影響功能振動(dòng)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(dòng)應(yīng)力引發(fā)的失效模式4.失效模式與失效機(jī)理應(yīng)力類型試驗(yàn)方法可能出現(xiàn)的主要失效模式或機(jī)理電應(yīng)力靜電、過電mos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(chǔ)存pn結(jié)漏電、Au-Al鍵合失效低溫應(yīng)力低溫儲(chǔ)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(jī)械應(yīng)力振動(dòng)、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、CMOS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4.2各種元器件失效模式及機(jī)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(shí)輸出中斷不工作8020線性參數(shù)漂移無(wú)輸出超過最大輸出207010晶體管低增益開路短路高泄露集流器基底20302030二極管整流器短路開路高反向電流1020704.失效模式與失效機(jī)理4.失效模式與失效機(jī)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60201010電阻器薄膜固定式開路參數(shù)改變3070合成固定式開路參數(shù)改變1090可變式開路間歇的噪音參數(shù)改變30101050繼電器無(wú)轉(zhuǎn)換間歇的短路207010焊接連接器開路短路間歇的502010電阻器使用中失效模式其分布4.失效模式與失效機(jī)理阻值漂移

長(zhǎng)時(shí)間的使用可能會(huì)導(dǎo)致電阻老化發(fā)生電阻變化。開路溫度系數(shù)變化、絕緣下降電化學(xué)腐蝕電容器使用中失效模式其分布4.失效模式與失效機(jī)理4.失效模式與失效機(jī)理鋁電解電容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、漏液電解電容的失效機(jī)理

漏液：電容減?。魂?yáng)極氧化膜損傷難以修補(bǔ)，漏電流增大；短路放電：大電流燒壞電極；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(zhǎng)期放置：不通電，陽(yáng)極氧化膜損傷難以修補(bǔ)，漏電流增大4.失效模式與失效機(jī)理鋁電解電容失效原因

過電壓：電介質(zhì)擊穿，嚴(yán)重時(shí)會(huì)起火；反壓現(xiàn)象：嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(jī)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(dòng)造成的機(jī)械應(yīng)力損傷；單板加工時(shí)電容內(nèi)部受傷4.失效模式與失效機(jī)理金屬化薄膜電容的失效模式

過高的環(huán)境溫度，直接破壞電容器的介質(zhì)膜；長(zhǎng)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(duì)電容器造成絕緣，耐壓能力下降；陶瓷電容的失效模式

電致開裂、熱致開裂、機(jī)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(shí)也影響電容量、絕緣電阻、介電強(qiáng)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。4.失效模式與失效機(jī)理銀-鈀端子陶瓷電容結(jié)構(gòu)圖失效圖分立半導(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)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。使用中的失效模式及分布4.失效模式與失效機(jī)理4.失效模式與失效機(jī)理功率二極管定義：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)破壞信號(hào)二極管定義：額定電流小于1A的二極管器件，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。4.失效模式與失效機(jī)理穩(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(zhǎng)期功耗過大或散熱不良導(dǎo)致過熱損壞；使用時(shí)對(duì)參數(shù)選取不合理，也會(huì)造成電路工作不正。TVS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(zhǎng)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)還會(huì)造成電路的異?；蚴В簠?shù)選取不合理會(huì)使接入TVS器件的電路工作不正常或TVS器件不能有效的抑制電壓尖峰，導(dǎo)致被保護(hù)器件損壞4.失效模式與失效機(jī)理發(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(zhǎng)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。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。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；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(jī)理集成電路集成電路安裝后的失效機(jī)理

場(chǎng)致?lián)舸嶂聯(lián)舸〦SD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(jī)械應(yīng)力熱應(yīng)力......4.失效模式與失效機(jī)理使用中的失效模式及分布4.失效模式與失效機(jī)理集成電路安裝后的失效原因芯片缺陷失效封裝缺陷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(jī)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......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(diǎn)電流發(fā)熱，直接損壞觸點(diǎn)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(diǎn)。導(dǎo)致繼電器失效。4.失效模式與失效機(jī)理4.失效模式與失效機(jī)理蜂鳴器電壓如果電壓過低，蜂鳴器將會(huì)工作不正常；而電壓過高，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。電流如果驅(qū)動(dòng)電流不足，將導(dǎo)致蜂鳴器鳴叫不正常；如果驅(qū)動(dòng)電流過大，可能燒毀線圈而導(dǎo)致蜂鳴器失效。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(huì)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。5.失效分析5.1失效分析的作用找出失效原因，提高使用壽命、避免突然失效造成停機(jī)、安全隱患等損失甚至重大損失。作為提高設(shè)計(jì)水平或改進(jìn)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一。作為提高制造、安裝、使用及維護(hù)的水平的突破點(diǎn)之一。5.2失效分析的程序1）收集失效現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（1）基礎(chǔ)信息：工作原理、結(jié)構(gòu)、材料、工藝、功能參數(shù)；樣品來源、型號(hào)、批次、編號(hào)、時(shí)間、地點(diǎn)；失效環(huán)境：潮濕、輻射；失效應(yīng)力：過電、靜電、高溫、低溫、高低溫；失效發(fā)生期：早期、隨機(jī)、磨損；5.失效分析

（2）技術(shù)信息整機(jī)故障現(xiàn)象、異常環(huán)境、在整機(jī)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(shí)間變化等。生產(chǎn)工藝條件和方法。2）確認(rèn)報(bào)告的失效模式電測(cè)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(rèn)顏色變化、形狀改變、裂紋、腐蝕、污染等。應(yīng)力模擬試驗(yàn)確認(rèn)對(duì)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(jìn)行確認(rèn)．

5.失效分析（1）要點(diǎn)防止故障擴(kuò)大，防止故障消失。如短路模式，加電時(shí)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(shí)脫離處擊穿，開路消失；微小短路通道，在大電流時(shí)被燒毀，短路現(xiàn)象消失；離子漏電會(huì)因?yàn)椤案稍铩倍謴?fù)。......

（2）失效模式確認(rèn)的可能結(jié)果與報(bào)告的失效一致/與報(bào)告的失效不一致樣品的失效是一種