电子元器件的失效机理和常见故障分析

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1、工程应用DOI:10．3969/j．issn．1001-3824．2012．03．024电子元器件的失效机理和常见故障分析刘宇通(河南工业职业技术学院机电工程系，河南南阳473009)摘要:电子元器件在使用过程中，常常会出现失效和故障，从而影响设备的正常工作。分析了常见的电阻器类、电信器类、电感和变压器类以及集成块类电子元器件的失效模式和失效机理、失效原因和常见的故障现象。实践证明:只有了解电子元器件的失效机理和常见故障，才能保证设备或系统的可靠性工作。关键词:电子元器件;失效;机理;缺陷;故障中图分类号:TN

2、60文献标识码:A文章编号:1005-3824(2012)03-0092-051)设计问题引起的劣化，指版图、电路和结构0引言等方面的设计缺陷;电子设备中绝大部分故障都是由于电子元器2)体内劣化机理，指二次击穿、CMOS闭锁效件故障引起的。如果熟悉了元器件的故障类型，只应、中子辐射损伤、重金属玷污和材料缺陷引起的［1］要通过简单的电阻、电压测量即可找出故障。结构性能退化、瞬间功率过载等;电子电路或电子系统主要是由各种元器件组3)表面劣化机理，指钠离子玷污引起沟道漏成的，电子设备复杂程度的明显标志是所需元器件电、

3、γ辐射损伤、表面击穿(蠕变)、表面复合引起小数量的多少，我们把电路系统丧失规定功能的现象电流增益减小等;称为电路故障。人们在故障诊断的实际中发现，元4)金属化系统劣化机理，指铝电迁移、铝腐蚀、器件损坏的现象是很多，但是造成损坏的原因主要铝化伤、铝缺口、台阶断铝、过电应力烧毁等;有2个，一是不正常的电气条件，二是不正常的工作5)封装劣化机理，指管腿腐蚀、漏气、壳内有外环境。优良的电气条件取决于电路的正确设计。来物引起漏电或短路等;如果元件能够在额定状态下工作，其寿命可以延6)使用问题引起的损坏，指静电损伤、电浪涌

4、长。如果过载使用，寿命必然会缩短。环境条件取损伤、机械损伤、过高温度引起的破坏、干扰信号引决于元件周围的工作环境。高温、高湿、机械冲击起的故障、焊剂腐蚀管脚等。和振动，高气压与低气压，空气中的尘埃和腐蚀性化学物质等，都可能影响元器件的寿命。1电阻器类半导体器件的失效模式大致可分为6类，即开电阻器类元件包括电阻元件和可变电阻元件，路、短路、无功能、特性劣化、重测合格率低和结构固定电阻通常称为电阻，可变电阻通常称为电位［2］不好。常见的有烧毁、管壳漏气、管脚腐蚀或折器。电阻器类元件在电子设备中使用的数量很大，断、芯

5、片表面内涂树脂裂缝、芯片粘接不良、键合点并且是一种发热消耗功率的元件，由电阻器失效导不牢或腐蚀芯片表面铝腐蚀、铝膜伤痕、光刻/氧化致电子设备故障的比率比较高，据统计约占15%。［3］层缺陷、漏电流大、阈值电压漂移等。电阻器的失效模式和原因与产品的结构、工艺特按照导致的原因可将失效机理分为以下6种:点、使用条件等有密切关系。电阻器失效可分为两收稿日期:2011-09-23大类，即致命失效和参数漂移失效。现场使用统计—92—DIGITALCOMMUNICATION/2012.06工程应用表明，电阻器失效的85%～9

6、0%属于致命失效，如化、腐蚀、污染或者由于工艺不当(如绕线不均匀，断路、机械损伤、接触损坏、短路、绝缘、击穿等，只导电膜层厚薄不均匀等)所引起电的过负荷，产生有10%左右的是由阻值漂移导致失效。局部过热，使电位器烧坏而开路;滑动触点表面不电阻按其构造形式可分为:线绕电阻和非线绕光滑，接触压力又过大，将使绕线严重磨损而断开，电阻;按其阻值是否可调可分为固定电阻器和可变导致开路;电位器选择与使用不当，或电子设备的电阻器(电位器)。从使用的统计结果来看，它们的故障危及电位器，使其处于过负荷或在较大负荷下失效机理是不同

7、的。非线性电阻器和电位器主要工作等，这些都将加速电位器的损伤。失效模式为引线开裂、膜层不均匀、膜材料与引线电阻容易产生变质和开路故障。电阻变质后接触不良、开路、阻值漂移、引线机械损伤和接触损往往是阻值变大的漂移。电阻一般不进行修理，而坏;而线绕电阻器和电位器主要失效模式为开路、直接更换新电阻。线绕电阻当电阻丝烧断时，某些引线机械损伤和接触损坏。电阻器的失效机理视情况下可将烧断处理重新焊接后使用。电阻变质电阻器的类型不同而不同，主要有以下几类。多是由于散热不良，过分潮湿或制造时产生缺陷等1)碳膜电阻器。引线断裂、

8、基体缺陷、膜层均原因造成的，而烧坏则是因电路不正常，如短路、过匀性差、膜层刻槽缺陷、膜材料与引线端接触不良、载等原因所引起。电阻烧坏常见有2种现象，一种膜与基体污染等。是电流过大使电阻发热引起电阻烧坏，此时电阻表2)金属膜电阻器。电阻膜不均匀、电阻金属膜面可见焦糊状，很易发现;另一种情况是由于瞬间破裂、基体破裂、引线不牢或者断裂、电阻膜分解、高压加到电阻上引起电阻开路或阻值变大，这种情