電子元器件失效分析 專業(yè)第三方檢測公司
日期:2021-08-09 15:01:30 瀏覽量:2191 標(biāo)簽: 電子元器件失效分析
電子信息技術(shù)是當(dāng)今新技術(shù)革命的核心,電子元器件是發(fā)展電子信息技術(shù)的基礎(chǔ)。了解造成元器件失效的因素,以提高可靠性,是電子信息技術(shù)應(yīng)用的必要保證。電子元器件的主要失效模式包括但不限于開路、短路、燒毀、爆炸、漏電、功能失效、電參數(shù)漂移、非穩(wěn)定失效等。為了促進(jìn)電子信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,就要提高電子元器件的可靠性,所以就必須了解電子元器件失效的機理、模式以及分析技術(shù)等。
1.失效的含義
失效是指電子元器件出現(xiàn)的故障。各種電子系統(tǒng)或者電子電路的重要組成部分一般是不同類型的元器件,當(dāng)它需要的元器件較多時,則標(biāo)志其設(shè)備的復(fù)雜程度就較高;反之,則低。一般還會把電路故障定義為:電路系統(tǒng)規(guī)定功能的喪失。
2.失效的分類
根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn),對失效的分類一般主要有以下幾種歸類法。
以失效原因為標(biāo)準(zhǔn):主要分為本質(zhì)失效、誤用失效、偶然失效、自然失效等。
以失效程度為標(biāo)準(zhǔn):主要分為部分失效、完全失效。
以失效模式為標(biāo)準(zhǔn):主要分為無功能、短路、開路等。
以失效后果的嚴(yán)重程度為標(biāo)準(zhǔn):主要分為輕度失效、嚴(yán)重失效以及致命失效。
除上述外,還有多種分類標(biāo)準(zhǔn),如以失效場合、失效外部表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)等。
3.失效的機理
電子元器件失效的機理也有不同分類,通常以其導(dǎo)致原因作為分類依據(jù),主要可分為下面幾種失效機理。
①表層劣化:元器件鈉離子遭污染然后造成溝道出現(xiàn)漏電、γ輻射有損、表面蠕變或擊穿等;②設(shè)計問題造成的劣化:指單子元器件的電路、版圖以及結(jié)構(gòu)等方面出現(xiàn)的設(shè)計問題;③內(nèi)部劣化:是指由CMOS 閉鎖效應(yīng)、二次擊穿、重金屬玷污、中子輻射損傷以及材料問題所引發(fā)的瞬間功率過載、結(jié)構(gòu)性能退化等;④使用不當(dāng)引起的損壞:指電浪涌損傷、靜電損傷、過高溫度造成的破壞、干擾信號導(dǎo)致的故障等;⑤金屬化系統(tǒng)劣化:是指電子元器件內(nèi)的鋁電遷移、鋁腐蝕、鋁缺口等;⑥封裝劣化:是指管腿出現(xiàn)腐蝕、漏氣或殼內(nèi)有外來物導(dǎo)致短路或漏電等。
4.失效分析的常用方法
電子元器件失效分析的技術(shù)有很多,但常用的主要有下列幾種,具體介紹如下。
(1)拔出插入法。拔出插入法是指通過對組件板或者插件板拔出又插入的過程進(jìn)行監(jiān)視,以此為根據(jù),判斷拔出插入的連接界面是否就是故障發(fā)生的地方。值得注意的是,采用拔出插入法進(jìn)行失效分析時,在組件板或者插件板拔出又插入的過程當(dāng)中,會存在特殊狀況,即狀態(tài)發(fā)生改變的地方有時不僅是連接接口,還有可能是其他部位。所以在應(yīng)用拔出插入法時,要注意觀察每個部位及微妙的變化,才能做出正確的判斷。
(2)感官辨別法。通過眼觀部件外形、手觸感知部件溫度與軟硬程度、鼻嗅味道、耳聽聲音,判斷是否存在異常的方式即為感官辨別法。感官辨別法操作簡便、省錢,只是能夠辨別的內(nèi)容會受感官能力的制約。
(3)電源拉偏法。電源拉偏法是指把正常的電源與電壓拉偏,使其處于非正常狀態(tài),然后暴露出薄弱環(huán)節(jié)或故障,進(jìn)而可以反映出故障或瀕臨故障的組件、元器件部位。這種方法一般用在由于工作時間較長導(dǎo)致的故障或初步判斷是電網(wǎng)波動引發(fā)故障的情況。值得提醒的是,電源拉偏法具有一定的破壞性,使用這種方法前一定要檢查保險系數(shù)或其他因素,切記勿隨便使用。
(4)換上備件法。通過對被取下值得懷疑的元器件或部件的監(jiān)視,然后把合格的備件換上之后,再對出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進(jìn)行對比分析,如看其故障現(xiàn)象有無消失,最后確定故障源點是否處于被取下的部件中,這種方法即為換上備件法。
以上介紹的是電子元器件失效分析應(yīng)用頻率較高的幾種方法,除此之外,還有靜態(tài)、動態(tài)測量法;升高、降低溫度法;敲捏定位法等。
5.失效分析的思路
要做到有效地對電子元器件進(jìn)行失效分析,必須形成清晰的思路。一般對電子元器件進(jìn)行失效分析主要按這樣的思路進(jìn)行逐步分析:①確定是否為失效;②明確失效分析的最終目的;③從失效現(xiàn)象入手,羅列失效位置的所有疑點;④擬定除疑點的方案;對失效位置逐級分析;⑤設(shè)想并列舉所有可能引起失效部位現(xiàn)象的原因;⑥用實驗檢驗設(shè)想;⑦提出預(yù)防失效的方案并對之進(jìn)行評審;⑧用事實檢驗預(yù)防失效的方案是否有效;⑨真正實施預(yù)防失效的方案。
6.失效分析的原則
對電子元器件失效分析要遵循相關(guān)的原則,常用的一些原則具體如下。
(1)先主要后次要的原則。一般是通過故障影響功能的程度判斷主要次要。在明確了主要次要問題后,先解決主要問題再解決次要問題。
(2)先方案后操作的原則。在進(jìn)行失效分析時,分析人員必須先冷靜,在腦里想出解決方案再進(jìn)行操作,切勿盲目操作,再引起其他更大的元器件失效。
(3)先一般后特殊的原則。先對經(jīng)常出現(xiàn)失效的位置進(jìn)行檢查,再檢查較少出現(xiàn)失效的位置。
(4)先弱電后強電的原則。一般面對發(fā)生故障的整機或者出現(xiàn)失效的樣品,在對其進(jìn)行性能檢測或者判斷故障部位時,輸入信號、電源功率等要視具體情形從弱到強。值得提醒的是,在從弱到強的的整個變化中,必須密切觀察并把不正常的現(xiàn)象記錄好。此外還要預(yù)防功率過滿引起突然開機、關(guān)機,造成電力沖擊,最終擾亂失效狀態(tài),再增加失效分析的困難[5]。
此外,還有先簡單后復(fù)雜、先安檢后通電、先宏觀后微觀、先外設(shè)后主機、先靜態(tài)后動態(tài)、先斷電后換件、先公用后專用等原則。
綜上所述,通過對電子元器件失效分析技術(shù)的相關(guān)研究,可以了解到電子元器件發(fā)生失效的原因、失效模式、失效機理及一些分析常用的分析方法等。電子元器件是電子整機產(chǎn)品的源頭,為了讓電子設(shè)備或電子系統(tǒng)可以正常可靠地運行,就必須保證電子元器件的可靠性,因此掌握電子元器件失效分析的技術(shù)就變得十分必要。