電子元器件的主要失效模式包括但不限於開路、短路、燒毀
、爆炸
、漏電、功能失效
、電參數漂移、非穩定失效等。

 

對(dui)於(yu)硬(ying)件(jian)工(gong)程(cheng)師(shi)來(lai)講(jiang)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)失(shi)效(xiao)是(shi)個(ge)非(fei)常(chang)麻(ma)煩(fan)的(de)事(shi)情(qing)，比(bi)如(ru)某(mou)個(ge)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)外(wai)表(biao)完(wan)好(hao)但(dan)實(shi)際(ji)上(shang)已(yi)經(jing)半(ban)失(shi)效(xiao)或(huo)者(zhe)全(quan)失(shi)效(xiao)會(hui)在(zai)硬(ying)件(jian)電(dian)路(lu)調(tiao)試(shi)上(shang)花(hua)費(fei)大(da)把(ba)的(de)時(shi)間(jian)，有(you)時(shi)甚(shen)至(zhi)炸(zha)機(ji)。

 

硬件工程師調試爆炸現場

 

所以掌握各類電子元器件的實效機理與特性是硬件工程師比不可少的知識。下麵分類細敘一下各類電子元器件的失效模式與機理。

 

1 電阻器失效模式與機理

 

失效機理：是導致失效的物理、化學、熱力學或其他過程。

 

1


、電阻器的主要失效模式與失效機理為

 

1) 開路：主要失效機理為電阻膜燒毀或大麵積脫落，基體斷裂，引線帽與電阻體脫落。

 

2) 阻值漂移超規範：電阻膜有缺陷或退化，基體有可動鈉離子，保護塗層不良。

 

3) 引線斷裂：電阻體焊接工藝缺陷
，焊點汙染，引線機械應力損傷。

 

4) 短路：銀的遷移，電暈放電。

 

2、失效模式占失效總比例表

 

(1) 線繞電阻

 

 

(2) 非線繞電阻

 

 

3、失效機理分析

 

電阻器失效機理是多方麵的，工作條件或環境條件下所發生的各種理化過程是引起電阻器老化的原因。

 

 

(1) 導電材料的結構變化

 

薄膜電阻器的導電膜層一般用汽相澱積方法獲得
，在一定程度上存在無定型結構。按熱力學觀點，無定型結構均有結晶化趨勢。

 

在zai工gong作zuo條tiao件jian或huo環huan境jing條tiao件jian下xia，導dao電dian膜mo層ceng中zhong的de無wu定ding型xing結jie構gou均jun以yi一yi定ding的de速su度du趨qu向xiang結jie晶jing化hua，也ye即ji導dao電dian材cai料liao內nei部bu結jie構gou趨qu於yu致zhi密mi化hua，能neng常chang會hui引yin起qi電dian阻zu值zhi的de下xia降jiang。結jie晶jing化hua速su度du隨sui溫wen度du升sheng高gao而er加jia快kuai。

 

電阻線或電阻膜在製備過程中都會承受機械應力


，使其內部結構發生畸變，線徑愈小或膜層愈薄，應力影響愈顯著。

 

一般可采用熱處理方法消除內應力，殘餘內應力則可能在長時間使用過程中逐步消除，電阻器的阻值則可能因此發生變化。

 

結(jie)晶(jing)化(hua)過(guo)程(cheng)和(he)內(nei)應(ying)力(li)清(qing)除(chu)過(guo)程(cheng)均(jun)隨(sui)時(shi)間(jian)推(tui)移(yi)而(er)減(jian)緩(huan)，但(dan)不(bu)可(ke)能(neng)在(zai)電(dian)阻(zu)器(qi)使(shi)用(yong)期(qi)間(jian)終(zhong)止(zhi)。可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)在(zai)電(dian)阻(zu)器(qi)工(gong)作(zuo)期(qi)內(nei)這(zhe)兩(liang)個(ge)過(guo)程(cheng)以(yi)近(jin)似(si)恒(heng)定(ding)的(de)速(su)度(du)進(jin)行(xing)。與(yu)它(ta)們(men)有(you)關(guan)的(de)阻(zu)值(zhi)變(bian)化(hua)約(yue)占(zhan)原(yuan)阻(zu)值(zhi)的(de)千(qian)分(fen)之(zhi)幾(ji)。

 

電負荷高溫老化：任(ren)何(he)情(qing)況(kuang)，電(dian)負(fu)荷(he)均(jun)會(hui)加(jia)速(su)電(dian)阻(zu)器(qi)老(lao)化(hua)進(jin)程(cheng)，並(bing)且(qie)電(dian)負(fu)荷(he)對(dui)加(jia)速(su)電(dian)阻(zu)器(qi)老(lao)化(hua)的(de)作(zuo)用(yong)比(bi)升(sheng)高(gao)溫(wen)度(du)的(de)加(jia)速(su)老(lao)化(hua)後(hou)果(guo)更(geng)顯(xian)著(zhu)，原(yuan)因(yin)是(shi)電(dian)阻(zu)體(ti)與(yu)引(yin)線(xian)帽(mao)接(jie)觸(chu)部(bu)分(fen)的(de)溫(wen)升(sheng)超(chao)過(guo)了(le)電(dian)阻(zu)體(ti)的(de)平(ping)均(jun)溫(wen)升(sheng)。

 

通常溫度每升高10℃，壽命縮短一半。如果過負荷使電阻器溫升超過額定負荷時溫升50℃，則電阻器的壽命僅為正常情況下壽命的1/32。可通過不到四個月的加速壽命試驗，即可考核電阻器在10年期間的工作穩定性。

 

直流負荷—電解作用：zhiliufuhezuoyongxia
，dianjiezuoyongdaozhidianzuqilaohua。dianjiefashengzaikecaodianzuqicaonei，dianzujitisuohandejianjinshulizizaicaojiandianchangzhongweiyi，chanshenglizidianliu。shiqicunzaishi，dianjieguochenggengweijulie。

 

如果電阻膜是碳膜或金屬膜，則主要是電解氧化;如(ru)果(guo)電(dian)阻(zu)膜(mo)是(shi)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)膜(mo)，則(ze)主(zhu)要(yao)是(shi)電(dian)解(jie)還(hai)原(yuan)。對(dui)於(yu)高(gao)阻(zu)薄(bo)膜(mo)電(dian)阻(zu)器(qi)
，電(dian)解(jie)作(zuo)用(yong)的(de)後(hou)果(guo)可(ke)使(shi)阻(zu)值(zhi)增(zeng)大(da)，沿(yan)槽(cao)螺(luo)旋(xuan)的(de)一(yi)側(ce)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)薄(bo)膜(mo)破(po)壞(huai)現(xian)象(xiang)。

 

在潮熱環境下進行直流負荷試驗，可全麵考核電阻器基體材料與膜層的抗氧化或抗還原性能，以及保護層的防潮性能。

 

 

(2) 硫化

 

有一批現場儀表在某化工廠使用一年後
，儀表紛紛出現故障。經分析發現儀表中使用的厚膜貼片電阻阻值變大了，甚至變成開路了。

 

bashixiaodedianzufangdaoxianweijingxiaguancha，keyifaxiandianzudianjibianyuanchuxianleheisejiejingwuzhi，jinyibufenxichengfenfaxian，heisewuzhishiliuhuayinjingti。yuanlaidianzubeilaizikongqizhongdeliugeifushile。

 

(3) 氣體吸附與解吸

 

膜(mo)式(shi)電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)電(dian)阻(zu)膜(mo)在(zai)晶(jing)粒(li)邊(bian)界(jie)上(shang)，或(huo)導(dao)電(dian)顆(ke)粒(li)和(he)黏(nian)結(jie)劑(ji)部(bu)分(fen)，總(zong)可(ke)能(neng)吸(xi)附(fu)非(fei)常(chang)少(shao)量(liang)的(de)氣(qi)體(ti)，它(ta)們(men)構(gou)成(cheng)了(le)晶(jing)粒(li)之(zhi)間(jian)的(de)中(zhong)間(jian)層(ceng)，阻(zu)礙(ai)了(le)導(dao)電(dian)顆(ke)粒(li)之(zhi)間(jian)的(de)接(jie)觸(chu)，從(cong)而(er)明(ming)顯(xian)影(ying)響(xiang)阻(zu)值(zhi)。

 

合成膜電阻器是在常壓下製成，在真空或低氣壓工作時，將解吸部分附氣體，改善了導電顆粒之間的接觸

，使阻值下降。

 

同tong樣yang，在zai真zhen空kong中zhong製zhi成cheng的de熱re分fen解jie碳tan膜mo電dian阻zu器qi直zhi接jie在zai正zheng常chang環huan境jing條tiao件jian下xia工gong作zuo時shi
，將jiang因yin氣qi壓ya升sheng高gao而er吸xi附fu部bu分fen氣qi體ti
，使shi阻zu值zhi增zeng大da。如ru果guo將jiang未wei刻ke的de半ban成cheng品pin預yu置zhi在zai常chang壓ya下xia適shi當dang時shi間jian，則ze會hui提ti高gao電dian阻zu器qi成cheng品pin的de阻zu值zhi穩wen定ding性xing。

 

溫(wen)度(du)和(he)氣(qi)壓(ya)是(shi)影(ying)響(xiang)氣(qi)體(ti)吸(xi)附(fu)與(yu)解(jie)吸(xi)的(de)主(zhu)要(yao)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)。對(dui)於(yu)物(wu)理(li)吸(xi)附(fu)，降(jiang)溫(wen)可(ke)增(zeng)加(jia)平(ping)衡(heng)吸(xi)附(fu)量(liang)，升(sheng)溫(wen)則(ze)反(fan)之(zhi)。由(you)於(yu)氣(qi)體(ti)吸(xi)附(fu)與(yu)解(jie)吸(xi)發(fa)生(sheng)在(zai)電(dian)阻(zu)體(ti)的(de)表(biao)麵(mian)。所(suo)以(yi)對(dui)膜(mo)式(shi)電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)影(ying)響(xiang)較(jiao)為(wei)顯(xian)著(zhu)。阻(zu)值(zhi)變(bian)化(hua)可(ke)達(da)1%~2%。

 

(4) 氧化

 

氧化是長期起作用的因素(與吸附不同)

，氧yang化hua過guo程cheng是shi由you電dian阻zu體ti表biao麵mian開kai始shi，逐zhu步bu向xiang內nei部bu深shen入ru。除chu了le貴gui金jin屬shu與yu合he金jin薄bo膜mo電dian阻zu外wai，其qi他ta材cai料liao的de電dian阻zu體ti均jun會hui受shou到dao空kong氣qi中zhong氧yang的de影ying響xiang。氧yang化hua的de結jie果guo是shi阻zu值zhi增zeng大da。電dian阻zu膜mo層ceng愈yu薄bo，氧yang化hua影ying響xiang就jiu更geng明ming顯xian。

 

防止氧化的根本措施是密封(金屬、陶瓷、玻璃等無機材料)。采用有機材料(塑料、樹脂等)tufuhuoguanfeng，bunengwanquanfangzhibaohucengtoushihuotouqi，suinengqidaoyanhuanyanghuahuoxifuqitidezuoyong，danyehuidailaiyuyoujibaohucengyouguandexiexindelaohuayinsu。

 

(5) 有機保護層的影響

 

youjibaohucengxingchengguochengzhong，fangchusuojuzuoyongdehuifawuhuorongjizhengqi。rechuliguochengshibufenhuifawukuosandaodianzutizhong，yinqizuzhishangsheng。ciguochengsuikechixu1~2年

，但顯著影響阻值的時間約為2~8個月
，為了保證成品的阻值穩定性，把產品在庫房中擱置一段時間再出廠是比較適宜的。

 

(6) 機械損傷

 

電阻的可靠很大程度上取決於電阻器的機械性能。電阻體、引線帽和引出線等均應具有足夠的機械強度
，基體缺陷、引線帽損壞或引線斷裂均可導致電阻器失效。

 

2 電解電容失效

 

失效模式

 

1、耗盡失效

 

通常電解電容器壽命的終了評判依據是電容量下降到額定(初始值)的80%以下。由於早期鋁電解電容器的電解液充盈，鋁電解電容器的電容量在工作早期緩慢下降。

 

隨著負荷過程中工作電解液不斷修補倍雜質損傷的陽極氧化膜所致電解液逐漸減少。

 

daoshiyonghouqi
，youyudianjieyehuifaerjianshao，zhanchouduzengdadedianjieyejiunanyuchongfenjiechujingfushichulidecucaodelvbobiaomianshangdeyanghuamoceng，zheyangjiushilvdianjiedianrongqidejibanyouxiaomianjijianxiao，jiyangji、陰極鋁箔容量減少，引起電容量急劇下降。

 

因此，可以認為鋁電解電容器的容量降低是由於電解液揮發造成。而造成電解液的揮發的最主要的原因就是高溫環境或發熱。

 

由於應用條件使鋁電解電容器發熱的原因是鋁電解電容器在工作在整流濾波(包括開關電源輸出的高頻整流濾波)、功率電爐的電源旁路時的紋波(或稱脈動)電流流過鋁電解電容器，在鋁電解電容器的ESR產生損耗並轉變成熱使其發熱。

 

當鋁電解電容器電解液蒸發較多、溶液變稠時，電阻率因粘稠度增大而上升，使工作電解質的等效串聯電阻增大，導致電容器損耗明顯上升，損耗角增大。

 

例如對於105度工作溫度的電解電容器，其最大芯包溫度高於125度時
，電解液粘稠度驟增

，電解液的ESR增加近十倍。

 

增zeng大da的de等deng效xiao串chuan聯lian電dian阻zu會hui產chan生sheng更geng大da熱re量liang
，造zao成cheng電dian解jie液ye的de更geng大da揮hui發fa。如ru此ci循xun環huan往wang複fu，鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi容rong量liang急ji劇ju下xia降jiang，甚shen至zhi會hui造zao成cheng爆bao炸zha。漏lou電dian流liu增zeng加jia往wang往wang導dao致zhi鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi失shi效xiao。

 

應用電壓過高和溫度過高都會引起漏電流的增加。

 

2
、壓力釋放裝置動作

 

為了防止鋁電解電容器中電解液由於內部高溫沸騰的氣體或電化學過程而產生的氣體而引起內部高氣壓造成鋁電解電容器的爆炸。

 

為了消除鋁電解電容器的爆炸，直徑8毫hao米mi以yi上shang的de鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi均jun設she置zhi了le壓ya力li釋shi放fang裝zhuang置zhi

，這zhe些xie壓ya力li釋shi放fang裝zhuang置zhi在zai鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi內nei部bu的de氣qi壓ya達da到dao尚shang未wei使shi鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi爆bao炸zha的de危wei險xian壓ya力li前qian動dong作zuo，泄xie放fang出chu氣qi體ti。隨sui著zhe鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi的de壓ya力li釋shi放fang裝zhuang置zhi的de動dong作zuo，鋁lv電dian解jie電dian容rong器qi即ji宣xuan告gao失shi效xiao。

 

鋁電解電容器壓力釋放裝置(中間的十字)

 

 

電化學過程導致壓力釋放裝置動作

 

lvdianjiedianrongqideloudianliujiushidianhuaxueguocheng，qianmianyijingxiangjinlunshu，buzaizhuishu。dianhuaxueguochengjiangchanshengqiti，zhexieqitidejujijiangzaochenglvdianjiedianrongqideneibuqiyashangsheng，zuizhongdadaoyalishifangzhuangzhidongzuoxieya。

 

溫度過高導致壓力釋放裝置動作

 

鋁電解電容器溫度過高可能是環境溫度過高，如鋁電解電容器附近有發熱元件或整個電子裝置就出在高溫環境。

 

鋁電解電容器溫度過高的第二個原因是芯包溫度過高。鋁電解電容器芯包溫度過高的根本原因是鋁電解電容器流過過高的紋波電流。

 

過高的紋波電流在鋁電解電容器的ESR中產生過度的損耗而產生過度的發熱使電解液沸騰產生大量氣體使鋁電解電容器內部壓力及急劇升高時壓力釋放裝置動作。

 

3、瞬時超溫

 

通常鋁電解電容器的芯包核心溫度每降低10℃，其壽命將增大到原來的一倍。這個核心大致位於電容器的中心

，是電容器內部最熱的點。

 

可是

，當電容器升溫接近其最大允許溫度時，對於大多數型號電容器在125℃時，其電解液要受到電容器芯包的排擠(driven)，導致電容器的ESR增大到原來的10倍。

 

在這種作用下
，瞬間超溫或過電流可以使ESR永(yong)久(jiu)性(xing)的(de)增(zeng)大(da)，從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)電(dian)容(rong)器(qi)失(shi)效(xiao)。在(zai)高(gao)溫(wen)和(he)大(da)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)特(te)別(bie)要(yao)警(jing)惕(ti)瞬(shun)時(shi)超(chao)溫(wen)發(fa)生(sheng)的(de)可(ke)能(neng)，還(hai)要(yao)額(e)外(wai)注(zhu)意(yi)鋁(lv)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)冷(leng)卻(que)。

 

4

、瞬時過電壓的產生

 

上電衝擊

 

上電過程中，由於濾波電感釋放儲能到濾波電容器中，導致濾波電容器的過瞬時過電壓。

 

 

上電過電壓示意

 

 

電容過電壓失效的防範

 

電容器在過壓狀態下容易被擊穿
，而實際應用中的瞬時高電壓是經常出現的。選擇承受瞬時過電壓性能好的鋁電解電容器，RIFA有的鋁電解電容器就給出了瞬時過電壓值得參數。

 

 

5
、電解液幹涸是鋁電解電容器失效的最主要原因

 

電解液幹涸的原因

 

電解液自然揮發

 

電解液的消耗

 

電解液自然揮發

 

電解液的揮發速度隨溫度的升高

 

電解液的揮發速度與電容器的密封質量有關

，無論在高溫還是在低溫條件下都要有良好的密封性

 

電解液的消耗

 

漏電流所引起的電化學效應消耗電解液，鋁電解電容器的壽命隨漏電流增加而減少。

 

漏電流隨溫度的升高而增加：25℃時漏電流僅僅是85℃時漏電流的不到十分之一漏電流隨施加電壓升高而增加：耐壓為400V的鋁電解電容器在額定電壓下的漏電流大約是90%額定電壓下的漏電流的5倍。

 

6、電解液幹涸的時間就是鋁電解電容器的壽命

 

影響鋁電解電容器壽命的的因素(溫度1)

 

根據鋁電解電容器的電解液的不同，鋁電解電容器的最高工作溫度可分為：

 

一般用途：85℃

 

一般高溫用途：105℃

 

特殊高溫用途：125℃

 

汽車發動機艙：140~150℃

 

影響鋁電解電容器壽命的的因素(額定壽命小時數)

 

按壽命小時數鋁電解電容器可以分為：

 

一般用途(常溫
，3年以內)：1000小時

 

一般用途(常溫
，希望比較長的時間)：2000小時以上

 

工業級：更長的壽命小時數

 

影響鋁電解電容器壽命的的因素(溫度2)

 

溫度每升高10℃，壽命小時數減半

 

影響鋁電解電容器壽命的的因素(電解液)

 

電解液的多與寡決定鋁電解電容器的壽命

 

影響鋁電解電容器壽命的的因素(應用條件)

 

高溫縮短鋁電解電容器壽命

 

高紋波電流縮短鋁電解電容器壽命

 

工作電壓過高縮短鋁電解電容器壽命

 

7、影響鋁電解電容器壽命的參數與應用條件

 

 

工作電壓與漏電流的關係

 

某公司生產的450V/4700μF/85℃鋁電解電容器的漏電流與施加電壓的關係

 

 

溫度與漏電流的關係

 

某公司生產的450V/4700μF/85℃鋁電解電容器的漏電流與環境溫度的關係

 

 

溫度
、電壓、紋波電流共同作用對壽命的影響。以某電子鎮流器用鋁電解電容器為例。在不同的電壓與溫度條件下的鋁電解電容器壽命不同。

 

 

鋁電解電容器的壽命與溫度、紋波電流的關係

 

 

3 電感失效分析

 

電感器失效模式：電感量和其他性能的超差、開路、短路

 

模壓繞線片式電感失效機理：

 

1.磁芯在加工過程中產生的機械應力較大，未得到釋放。

 

2.磁芯內有雜質或空洞磁芯材料本身不均勻，影響磁芯的磁場狀況，使磁芯的磁導率發生了偏差。

 

3.由於燒結後產生的燒結裂紋。

 

4.銅線與銅帶浸焊連接時，線圈部分濺到錫液，融化了漆包線的絕緣層
，造成短路。

 

5.銅線纖細，在與銅帶連接時
，造成假焊，開路失效。

 

1、耐焊性

 

由you於yu回hui流liu焊han的de溫wen度du超chao過guo了le低di頻pin片pian感gan材cai料liao的de居ju裏li溫wen度du，出chu現xian退tui磁ci現xian象xiang。片pian感gan退tui磁ci後hou
，片pian感gan材cai料liao的de磁ci導dao率lv恢hui複fu到dao最zui大da值zhi，感gan量liang上shang升sheng。一yi般ban要yao求qiu的de控kong製zhi範fan圍wei是shi片pian感gan耐nai焊han接jie熱re後hou，感gan量liang上shang升sheng幅fu度du小xiao於yu20%。

 

耐焊性可能造成的問題是有時小批量手工焊時
，電路性能全部合格(此時片感未整體加熱
，感量上升小)。

 

dandapiliangtiepianshi，faxianyoubufendianluxingnengxiajiang。zhekenengshiyouyuguohuiliuhanhou，pianganganlianghuishangsheng，yingxianglexianludexingneng。zaiduipianganganliangjingduyaoqiujiaoyangededifang(如信號接收發射電路)，應加大對片感耐焊性的關注。

 

檢測方法：先測量片感在常溫時的感量值，再將片感浸入熔化的焊錫罐裏10秒鍾左右
，取出。待片感徹底冷卻後，測量片感新的感量值。感量增大的百分比既為該片感的耐焊性大小

 

2、可焊性

 

電鍍簡介

 

當達到回流焊的溫度時，金屬銀(Ag)會跟金屬錫(Sn)反應形成共熔物

，因此不能在片感的銀端頭上直接鍍錫。而是在銀端頭上先鍍鎳(2um 左右) 
，形成隔絕層
，然後再鍍錫(4-8um )。

 

可焊性檢測

 

將待檢測的片感的端頭用酒精清洗幹淨

，將片感在熔化的焊錫罐中浸入4秒鍾左右

，取出。如果片感端頭的焊錫覆蓋率達到90%以上，則可焊性合格。

 

可焊性不良

 

1)端頭氧化：當片感受高溫
、潮濕、化學品、氧化性氣體(SO2、NO2等)的影響， 或保存時間過長，造成片感端頭上的金屬Sn氧化成SnO2，片感端頭變暗。

 

由於SnO2不和Sn、 Ag、Cu等生成共熔物，導致片感可焊性下降。片感產品保質期：半年。如果片感端頭被汙染，比如油性物質
，溶劑等
，也會造成可焊性下降

 

2)鍍鎳層太薄
，吃銀：如果鍍鎳時，鎳層太薄不能起隔離作用。回流焊時，片感端頭上的Sn和自身的Ag首先反應，而影響了片感端頭上的Sn和焊盤上的焊膏共熔
，造成吃銀現象
，片感的可焊性下降。

 

判斷方法：將片感浸入熔化的焊錫罐中幾秒鍾，取出。如發現端頭出現坑窪情況，甚至出現瓷體外露，則可判斷是出現吃銀現象的。

 

3、焊接不良

 

內應力

 

如ru果guo片pian感gan在zai製zhi作zuo過guo程cheng中zhong產chan生sheng了le較jiao大da的de內nei部bu應ying力li，且qie未wei采cai取qu措cuo施shi消xiao除chu應ying力li，在zai回hui流liu焊han過guo程cheng中zhong，貼tie好hao的de片pian感gan會hui因yin為wei內nei應ying力li的de影ying響xiang產chan生sheng立li片pian，俗su稱cheng立li碑bei效xiao應ying。

 

 

判斷片感是否存在較大的內應力，可采取一個較簡便的方法：

 

取幾百隻的片感，放入一般的烤箱或低溫爐中，升溫至230℃左右

，保溫
，觀察爐內情況。如聽見劈劈叭叭的響聲，甚至有片子跳起來的聲音，說明產品有較大的內應力。

 

元件變形

 

如果片感產品有彎曲變形，焊接時會有放大效應。

 

焊接不良、虛焊

 

 

焊接正常

 

焊盤設計不當

 

 

a.焊盤兩端應對稱設計
，避免大小不一
，否則兩端的熔融時間和潤濕力會不同

 

b.焊合的長度在0.3mm以上(即片感的金屬端頭和焊盤的重合長度)

 

c.焊盤餘地的長度盡量小
，一般不超過0.5mm。

 

d.焊盤的本身寬度不宜太寬，其合理寬度和MLCI寬度相比，不宜超過0.25mm

 

貼片不良

 

當貼片時
，由於焊墊的不平或焊膏的滑動
，造成片感偏移了θ角(jiao)。由(you)於(yu)焊(han)墊(dian)熔(rong)融(rong)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)潤(run)濕(shi)力(li)，可(ke)能(neng)形(xing)成(cheng)以(yi)上(shang)三(san)種(zhong)情(qing)況(kuang)，其(qi)中(zhong)自(zi)行(xing)歸(gui)正(zheng)為(wei)主(zhu)，但(dan)有(you)時(shi)會(hui)出(chu)現(xian)拉(la)的(de)更(geng)斜(xie)
，或(huo)者(zhe)單(dan)點(dian)拉(la)正(zheng)的(de)情(qing)況(kuang)，片(pian)感(gan)被(bei)拉(la)到(dao)一(yi)個(ge)焊(han)盤(pan)上(shang)，甚(shen)至(zhi)被(bei)拉(la)起(qi)來(lai)
，斜(xie)立(li)或(huo)直(zhi)立(li)(立碑現象)。目前帶θ角偏移視覺檢測的貼片機可減少此類失效的發生。

 

 

焊接溫度

 

回hui流liu焊han機ji的de焊han接jie溫wen度du曲qu線xian須xu根gen據ju焊han料liao的de要yao求qiu設she定ding
，應ying該gai盡jin量liang保bao證zheng片pian感gan兩liang端duan的de焊han料liao同tong時shi熔rong融rong，以yi避bi免mian兩liang端duan產chan生sheng潤run濕shi力li的de時shi間jian不bu同tong，導dao致zhi片pian感gan在zai焊han接jie過guo程cheng中zhong出chu現xian移yi位wei。

 

如出現焊接不良，可先確認一下

，回流焊機溫度是否出現異常，或者焊料有所變更。

 

電感在急冷

、急熱或局部加熱的情況下易破損，因此焊接時應特別注意焊接溫度的控製
，同時盡可能縮短焊接接觸時間

 

回流焊推薦溫度曲線

 

手工焊推薦溫度曲線

 

4
、上機開路

 

虛焊、焊接接觸不良

 

從線路板上取下片感測試，片感性能是否正常

 

電流燒穿

 

如選取的片感，磁珠的額定電流較小，或電路中存在大的衝擊電流會造成電流燒穿，片感或磁珠 失效
，導致電路開路。

 

從cong線xian路lu板ban上shang取qu下xia片pian感gan測ce試shi，片pian感gan失shi效xiao，有you時shi有you燒shao壞huai的de痕hen跡ji。如ru果guo出chu現xian電dian流liu燒shao穿chuan
，失shi效xiao的de產chan品pin數shu量liang會hui較jiao多duo，同tong批pi次ci中zhong失shi效xiao產chan品pin一yi般ban達da到dao百bai分fen級ji以yi上shang。

 

焊接開路

 

回(hui)流(liu)焊(han)時(shi)急(ji)冷(leng)急(ji)熱(re)
，使(shi)片(pian)感(gan)內(nei)部(bu)產(chan)生(sheng)應(ying)力(li)
，導(dao)致(zhi)有(you)極(ji)少(shao)部(bu)分(fen)的(de)內(nei)部(bu)存(cun)在(zai)開(kai)路(lu)隱(yin)患(huan)的(de)片(pian)感(gan)的(de)缺(que)陷(xian)變(bian)大(da)，造(zao)成(cheng)片(pian)感(gan)開(kai)路(lu)。從(cong)線(xian)路(lu)板(ban)上(shang)取(qu)下(xia)片(pian)感(gan)測(ce)試(shi)，片(pian)感(gan)失(shi)效(xiao)。如(ru)果(guo)出(chu)現(xian)焊(han)接(jie)開(kai)路(lu)，失(shi)效(xiao)的(de)產(chan)品(pin)數(shu)量(liang)一(yi)般(ban)較(jiao)少(shao)，同(tong)批(pi)次(ci)中(zhong)失(shi)效(xiao)產(chan)品(pin)一(yi)般(ban)小(xiao)於(yu)千(qian)分(fen)級(ji)。

 

5、磁體破損

 

磁體強度

 

片感燒結不好或其它原因，造成瓷體強度不夠，脆性大，在貼片時，或產品受外力衝擊造成瓷體破損

 

附著力

 

ruguopianganduantouyincengdefuzhelicha，huiliuhanshi，pianganjilengjire，rezhanglengsuochanshengyingli，yijicitishouwailichongji，junyoukenenghuizaochengpianganduantouhecitifenli、脫落;或者焊盤太大
，回流焊時，焊膏熔融和端頭反應時產生的潤濕力大於端頭附著力，造成端頭破壞。

 

片pian感gan過guo燒shao或huo生sheng燒shao
，或huo者zhe製zhi造zao過guo程cheng中zhong
，內nei部bu產chan生sheng微wei裂lie紋wen。回hui流liu焊han時shi急ji冷leng急ji熱re，使shi片pian感gan內nei部bu產chan生sheng應ying力li，出chu現xian晶jing裂lie，或huo微wei裂lie紋wen擴kuo大da，造zao成cheng瓷ci體ti破po損sun。

 

4 半導體器件失效分析

 

半導體器件失效分析就是通過對失效器件進行各種測試和物理
、化學、金相試驗，確定器件失效的形式(失效模式)，分析造成器件失效的物理和化學過程(失效機理)，尋找器件失效原因
，製訂糾正和改進措施。

 

加強半導體器件的失效分析
，提高它的固有可靠性和使用可靠性，是改進電子產品質量最積極、最根本的辦法，對提高整機可靠性有著十分重要的作用。

 

半ban導dao體ti器qi件jian與yu使shi用yong有you關guan的de失shi效xiao十shi分fen突tu出chu，占zhan全quan部bu失shi效xiao器qi件jian的de絕jue大da部bu分fen。進jin口kou器qi件jian與yu國guo產chan器qi件jian相xiang比bi，器qi件jian固gu有you缺que陷xian引yin起qi器qi件jian失shi效xiao的de比bi例li明ming顯xian較jiao低di，說shuo明ming進jin口kou器qi件jian工gong藝yi控kong製zhi得de較jiao好hao，固gu有you可ke靠kao性xing水shui平ping較jiao高gao。

 

1
、與使用有關的失效

 

與使用有關的失效原因主要有：過電應力損傷、靜電損傷
、器件選型不當
、使用線路設計不當、機械過應力、操作失誤等。

 

①過電應力損傷。過電應力引起的燒毀失效占使用中失效器件的絕大部分
，它發生在器件測試
、篩選
、安裝
、調試
、運行等各個階段
，其具體原因多種多樣，常見的有多餘物引起的橋接短路
、地線及電源係統產生的電浪湧、烙鐵漏電、儀器或測試台接地不當產生的感應電浪湧等。

 

按電應力的類型區分
，有金屬橋接短路後形成的持續大電流型電應力
，還有線圈反衝電動勢產生的瞬間大電流型電應力以及漏電、感應等引起的高壓小電流電應力;按器件的損傷機理區分，有外來過電應力直接造成的PN結、金屬化燒毀失效，還有外來過電應力損傷PN結觸發CMOS電路閂鎖後引起電源電流增大而造成的燒毀失效。

 

 

②jingdiansunshang。yangelaishuo，qijianjingdiansunshangyeshuyuguodianyinglisunshang，danshiyouyujingdianxingguodianyinglideteshuxingyijijingdianminganqijiandeguangfanshiyong，gaiwentirijiantuchu。

 

靜電型過電應力的特點是：電壓較高(幾百伏至幾萬伏)，能量較小
，瞬間電流較大，但持續時間極短。

 

與一般的過電應力相比，靜電型損傷經常發生在器件運輸、傳送

、安裝等非加電過程中，它對器件的損傷過程是不知不覺的
，危害性很大。

 

從靜電對器件損傷後的失效模式來看，不僅有PN結劣化擊穿
、表麵擊穿等高壓小電流型的失效模式
，也有金屬化
、多晶矽燒毀等大電流失效模式。

 

③器件選型不當。器件選型不當也是經常發現的使用問題引起失效的原因之一
，主要是設計人員對器件參數、性能了解不全麵
、考慮不周，選用的器件在某些方麵不能滿足所設計的電路要求。

 

④操作失誤。操作失誤也是器件經常出現的失效原因之一，例如器件的極性接反引起的燒毀失效等。

 

2、器件固有缺陷引起的失效

 

與器件固有缺陷有關的失效原因主要有：表麵問題、金屬化問題、壓焊絲鍵合問題、芯片鍵合問題、封裝問題
、體內缺陷等。在這幾種原因中，對器件可靠性影響較大的是表麵問題

、鍵合問題和粘片問題引起的失效，它們均帶有批次性，且經常重複出現。

 

(1) 表麵問題

 

從(cong)可(ke)靠(kao)性(xing)方(fang)麵(mian)考(kao)慮(lv)，對(dui)器(qi)件(jian)影(ying)響(xiang)最(zui)大(da)的(de)是(shi)二(er)氧(yang)化(hua)矽(gui)層(ceng)內(nei)的(de)可(ke)動(dong)正(zheng)離(li)子(zi)電(dian)荷(he)
，它(ta)會(hui)使(shi)器(qi)件(jian)的(de)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)下(xia)降(jiang)，漏(lou)電(dian)流(liu)增(zeng)大(da)，並(bing)且(qie)隨(sui)著(zhe)加(jia)電(dian)時(shi)間(jian)的(de)增(zeng)加(jia)使(shi)器(qi)件(jian)性(xing)能(neng)逐(zhu)漸(jian)劣(lie)化(hua)。

 

有這種缺陷的器件用常規的篩選方法不能剔除，對可靠性危害很大。此外
，芯片表麵二氧化矽層中的針孔對器件可靠性的影響也較大。

 

有這種缺陷的器件，針孔剛開始時往往還有一層極薄的氧化層，器件性能還是正常的

，還可順利通過老煉、篩選等試驗，但長期使用後由於TDDB效應和電浪湧的衝擊
，針孔就會穿通短路，引起器件失效。

 

(2) 金屬化問題

 

引起器件失效的常見的金屬化問題是台階斷鋁
、鋁腐蝕、金屬膜劃傷等。對於一次集成電路，台階斷鋁、鋁腐蝕較為常見：對於二次集成電路來說
，內部金屬膜電阻在清洗、擦拭時被劃傷而引起開路失效也是常見的失效模式之一。

 

(3) 壓焊絲鍵合問題

 

常見的壓焊絲鍵合問題引起的失效有以下幾類。

 

①壓焊絲端頭或壓焊點沾汙腐蝕造成壓焊點脫落或腐蝕開路。

 

②外壓焊點下的金層附著不牢或發生金鋁合金

，造成壓焊點脫落。

 

③壓焊點過壓焊，使壓焊絲頸部斷開造成開路失效。

 

④壓焊絲弧度不夠，與芯片表麵夾角太小，容易與矽片棱或與鍵合絲下的金屬化鋁線相碰
，造成器件失效。

 

(4) 芯片鍵合問題

 

最常見的是芯片粘結的焊料太少、焊料氧化
、燒結溫度過低等引起的開路現象。芯片鍵合不好，焊料氧化發黑，導致芯片在"磁成形"時受到機械應力作用後從底座抬起分離
，造成開路失效。

 

(5) 封裝問題

 

封裝問題引起的失效有以下幾類。

 

①封裝不好
，管殼漏氣，使水汽或腐蝕性物質進入管殼內部
，引起壓焊絲和金屬化腐蝕。

 

②管殼存在缺陷
，使管腿開路、短路失效。

 

③內塗料龜裂、折斷鍵合鋁絲，造成器件開路或瞬時開路失效。這種失效現象往往發生在器件進行高
、低溫試驗時。

 

(6) 體內缺陷

 

半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)體(ti)內(nei)存(cun)在(zai)缺(que)陷(xian)也(ye)可(ke)引(yin)起(qi)器(qi)件(jian)的(de)結(jie)特(te)性(xing)變(bian)差(cha)而(er)失(shi)效(xiao)，但(dan)這(zhe)種(zhong)失(shi)效(xiao)形(xing)式(shi)並(bing)不(bu)多(duo)見(jian)，而(er)經(jing)常(chang)出(chu)現(xian)的(de)是(shi)體(ti)內(nei)缺(que)陷(xian)引(yin)起(qi)器(qi)件(jian)二(er)次(ci)擊(ji)穿(chuan)耐(nai)量(liang)和(he)閂(shuan)鎖(suo)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)降(jiang)低(di)而(er)造(zao)成(cheng)燒(shao)毀(hui)。

 

來源：電子工程世界