電子元器件失效分析探究

李 德

（天津三星通信技術(shù)研究有限公司，天津 300000）

隨著當(dāng)前我國(guó)電子行業(yè)的不斷發(fā)展，電子元器件的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相應(yīng)應(yīng)用要求同樣也越來(lái)越高，任何一點(diǎn)細(xì)微偏差都可能帶來(lái)嚴(yán)重后果。隨著電子元器件的長(zhǎng)期應(yīng)用，其容易表現(xiàn)出失效問(wèn)題，進(jìn)而影響整體系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，需要針對(duì)這些電子元器件的失效原因進(jìn)行詳細(xì)分析，采用專(zhuān)業(yè)分析技術(shù)和儀器設(shè)備，提升其故障排查判斷準(zhǔn)確度。

1 電子元器件常見(jiàn)失效表現(xiàn)

電子元器件在當(dāng)前比較常用，其一般是指電子元件以及儀器設(shè)備的組成單元，由多個(gè)零件構(gòu)成，比如常見(jiàn)的二極管、電阻、電位器、連接器、電容器、電子顯示器件、開(kāi)關(guān)以及傳感器等，這些電子元器件在多個(gè)行業(yè)以及設(shè)備中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

隨著各類(lèi)電子元器件的長(zhǎng)期應(yīng)用，其很容易表現(xiàn)出較為嚴(yán)重的損傷問(wèn)題，致使電子元器件失效，其中比較常見(jiàn)的失效模式有以下幾類(lèi)：電子元器件表面裂紋問(wèn)題、磨損問(wèn)題、變形問(wèn)題、腐蝕問(wèn)題、熔融現(xiàn)象、蒸發(fā)現(xiàn)象、斷裂問(wèn)題以及破損問(wèn)題等。這些電子元器件失效問(wèn)題的影響因素同樣也表現(xiàn)在多個(gè)方面，比如電子元器件周?chē)嬖诘拇罅扛g性因素，可能隨著電子元器件的長(zhǎng)期應(yīng)用形成明顯腐蝕威脅；電子元器件所處位置因?yàn)橹車(chē)鷳?yīng)力的變化，同樣也容易表現(xiàn)為裂紋或者是斷裂損壞問(wèn)題；因?yàn)殡娮釉骷拈L(zhǎng)期機(jī)械動(dòng)作，還會(huì)出現(xiàn)較為明顯的磨損或者是疲勞表現(xiàn)，致使其無(wú)法發(fā)揮原有作用價(jià)值；對(duì)于一些過(guò)電電子元器件的應(yīng)用，其同樣也容易形成明顯發(fā)熱現(xiàn)象，而熱量無(wú)法有效散失的話(huà)，就容易致使電子元器件出現(xiàn)熔融，甚至是蒸發(fā)問(wèn)題。

一般而言，不同類(lèi)型的電子元器件的失效都有規(guī)律可循，比如電阻器的失效一般表現(xiàn)為斷路故障、接觸損壞、絕緣體擊穿以及機(jī)械損傷等；電容器常見(jiàn)的失效問(wèn)題則為擊穿、退化、機(jī)械損傷以及開(kāi)路問(wèn)題等；繼電器常見(jiàn)失效問(wèn)題則表現(xiàn)為接觸不良、靈敏度退化、彈簧片斷裂、觸點(diǎn)粘結(jié)或者是線(xiàn)圈短路、斷線(xiàn)等；開(kāi)關(guān)最為常見(jiàn)的失效表現(xiàn)為接觸不良、彈簧斷裂以及絕緣不當(dāng)、跳步不清晰等。

2 電子元器件失效分析常用技術(shù)

針對(duì)電子元器件失效問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析，明確其具體問(wèn)題類(lèi)型，進(jìn)而才能夠確定合理的解決辦法，一些稍大電子元器件存在的失效缺陷可以直接肉眼發(fā)現(xiàn)，比如斷裂、蒸發(fā)、熔融以及裂紋等。但是對(duì)于一些小型電子元器件，很難直接肉眼發(fā)現(xiàn)失效故障問(wèn)題，需要借助于專(zhuān)業(yè)儀器和技術(shù)手段予以處理，其中比較常用的失效分析技術(shù)如下：

（1）光學(xué)顯微鏡分析。對(duì)于電子元器件進(jìn)行失效分析可以借助于光學(xué)顯微鏡，其可以實(shí)現(xiàn)電子元器件的放大處理，從10倍到1000多倍，都可以進(jìn)行隨意設(shè)置，如此也就能夠更好明確電子元器件可能存在的損傷問(wèn)題。在光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用中，還可以借助于明場(chǎng)、暗場(chǎng)以及微分干涉相襯等不同手段實(shí)現(xiàn)不同觀察模式的設(shè)定，更好判斷失效故障。

（2）紅外顯微鏡分析。在電子元器件失效分析中，紅外顯微鏡的應(yīng)用同樣比較常見(jiàn)，其能夠避免對(duì)于電子元器件進(jìn)行切割處理，可以直接觀察到電子元器件內(nèi)部芯片的具體狀況，進(jìn)而也就能夠更便捷發(fā)現(xiàn)電子元器件的故障問(wèn)題，精確度相對(duì)比較高，能夠?qū)τ谖⑿∶娣e實(shí)現(xiàn)理想分析，還兼具測(cè)溫功能，應(yīng)用價(jià)值較為突出。

（3）X射線(xiàn)譜儀分析。在電子元器件失效分析中，X射線(xiàn)譜儀的應(yīng)用同樣也可以發(fā)揮出理想作用，其能夠較好借助于X射線(xiàn)進(jìn)行電子元器件的化學(xué)成分分析，根據(jù)不同分析需求可以利用X射線(xiàn)波長(zhǎng)衍射譜儀或者是X射線(xiàn)能量色散譜儀進(jìn)行處理，更好明確電子元器件中各個(gè)部位的特征和表現(xiàn)，進(jìn)而判斷電子元器件失效原因。

（4）聲學(xué)顯微鏡分析。對(duì)于電子元器件進(jìn)行失效分析還可以借助于聲學(xué)顯微鏡，其主要就是利用超聲波來(lái)檢測(cè)電子元器件中相關(guān)部件的完整性，尤其是對(duì)于金屬、塑料、陶瓷等均質(zhì)材料具備理想檢測(cè)分析效果，如此也就能夠不通過(guò)破壞手段了解電子元器件的缺陷問(wèn)題。相對(duì)于光學(xué)顯微鏡以及X射線(xiàn)透射等手段，聲學(xué)顯微鏡的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)高襯度觀察。

（5）俄歇電子能譜分析。在電子元器件失效分析中，采用俄歇電子能譜同樣也可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)方面的分析判斷，其能夠?qū)τ谠有驍?shù)大于等于3的元素進(jìn)行詳細(xì)分析，如此也就能夠更好判斷電子元器件的具體表現(xiàn)，尤其是對(duì)于半導(dǎo)體能夠形成有效分析。該方法的應(yīng)用主要就是采用電子束轟擊電子元器件，促使其形成俄歇電子，進(jìn)而也就能夠根據(jù)俄歇電子分析判斷其失效問(wèn)題。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于電子元器件失效問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注是確保電子元器件能夠發(fā)揮出最佳作用的重要條件，應(yīng)該借助于多類(lèi)儀器設(shè)備進(jìn)行全方位分析，了解電子元器件的受損部位和具體程度，進(jìn)而為修復(fù)處理提供參考借鑒。