電子元器件的失效機(jī)理探究

蘇勝僖

（深圳市保車士科技有限公司，廣東 深圳 518000）

引言

電子元器件可靠性是指在全壽命周期內(nèi)，在規(guī)定的時(shí)間和條件下完成規(guī)定功能的能力，是器件固有的一種屬性。電子元器件是構(gòu)成電子產(chǎn)品的基本單元，是整個(gè)電子產(chǎn)品質(zhì)量的基石。沒有質(zhì)量可靠的元器件就不可能有質(zhì)量可靠的電子產(chǎn)品。所以，在這一背景下，針對(duì)電子元器件的失效機(jī)理進(jìn)行研究，并為后續(xù)相關(guān)電子元器件的運(yùn)行、維護(hù)指明方向，就成為了未來電子元器件應(yīng)用過程中迫在眉睫需要解決的問題之一。

一、電子元器件失效機(jī)理

（一）交付產(chǎn)品因元器件引起的可靠性質(zhì)量問題

從某機(jī)載雷達(dá)產(chǎn)品交付部隊(duì)后返修結(jié)果看，四批次產(chǎn)品，部隊(duì)使用中出現(xiàn)6 個(gè)故障，由于元器件質(zhì)量問題引起的有4 個(gè)。通過更換失效元器件后排除雷達(dá)故障，對(duì)失效元器件進(jìn)一步失效分析，找出失效機(jī)理，屬于電源模塊設(shè)計(jì)問題，改進(jìn)線路結(jié)構(gòu)并驗(yàn)證后，對(duì)同批次產(chǎn)品的某電源模塊全部更換，問題得以徹底解決[1]。

（二）電子元器件失效原因與模式

電子元器件是組成電子產(chǎn)品的最小單元，把好元器件質(zhì)量關(guān)，從源頭上進(jìn)行質(zhì)量控制和篩檢，才能夠有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。但是受元器件的自身缺陷或使用過程中的應(yīng)力影響，容易出現(xiàn)開路、短路、性能下降等失效表現(xiàn)，依據(jù)其在系統(tǒng)中的地位和作用，對(duì)電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性造成不同程度的影響。

（三）失效機(jī)理

1.元器件固有可靠性和使用可靠性受使用條件和工作環(huán)境的影響，造成元器件失效。2.“二次篩選”項(xiàng)目過多、過應(yīng)力，造成元器件可靠性降低。或者項(xiàng)目過少、欠應(yīng)力，使有缺陷元器件缺陷未能暴露出來。3.過分相信進(jìn)口元器件好，技術(shù)工藝先進(jìn)，不加甄別應(yīng)用，結(jié)果把中低檔甚至假冒偽劣元器件當(dāng)做“軍標(biāo)”級(jí)來應(yīng)用。4.對(duì)故障產(chǎn)品急于修復(fù)，一發(fā)現(xiàn)是某元器件失效造成的，用新的元器件更換后產(chǎn)品功能正常，問題解決，而不作進(jìn)一步失效分析，質(zhì)量隱患未能真正排除。5.生產(chǎn)過程如在裝配中的虛焊、緊固不到位，造成元器件失效[2]。

二、電子元器件的失效機(jī)理探究

（一）電阻器失效

縱觀以往的電子元器件設(shè)備失效機(jī)理研究來看，因?yàn)殡娮柙斐傻碾娮釉骷栴}是實(shí)際電子元器件運(yùn)行過程中比較常見的失效機(jī)理之一，這一問題占據(jù)了全部電子元器件失效成因的百分20 以上，電子元器件中設(shè)計(jì)的電阻結(jié)構(gòu)、工藝特征等很多因素的存在都會(huì)在一定程度上引發(fā)這一元器件在后續(xù)運(yùn)行過程中出現(xiàn)電阻失效的問題。比如，就這一環(huán)節(jié)而言，比較常見的電阻器失效問題大都有兩中，一種為致命類型的失效問題，另一種則為參數(shù)漂移類型的失效問題，其中以致命類型的失效問題最為常見，實(shí)際電子元器件運(yùn)行過程中的線路短路、硬件損傷、觸點(diǎn)損傷等都會(huì)引發(fā)這一致命失效問題的出現(xiàn)；近幾年，隨著電子元器件測(cè)定工作的深入，部分因?yàn)殡娮钄?shù)值漂移而引發(fā)的失效問題也逐漸的受到人們關(guān)注，實(shí)際電子元器件運(yùn)行過程中大概有近15%的電阻器失效問題是因?yàn)檫@一因素造成的。需要注意的是，就這一電子元器件失效機(jī)理中還可以根據(jù)是否出現(xiàn)燒線問題劃分為燒線和非燒線兩種，需要技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際的情況予以判定，繼而開展后續(xù)針對(duì)性的處理。

（二）電容的失效

首先，當(dāng)電子元器件運(yùn)行的過程中元器件出現(xiàn)材質(zhì)老化、設(shè)備缺陷、污損等問題時(shí)就很容易導(dǎo)致電子元器件在實(shí)際的運(yùn)行過程中擊穿電容，從而引發(fā)電子元器件運(yùn)行的失效；其次，就電子元器件開路問題而言，造成這一問題的原因大都由于開路引出線與元器件電極接觸點(diǎn)之間出現(xiàn)腐蝕問題而導(dǎo)致的；第三，對(duì)于元器件設(shè)備參數(shù)突然改革而引發(fā)的電容失效問題來說，筆者認(rèn)為出現(xiàn)這一故障問題的電子元器件大都長(zhǎng)時(shí)間的處于潮濕的工作環(huán)境中，長(zhǎng)時(shí)間的這一環(huán)境會(huì)是電子元器件中存在的金屬離子隨著電子元器件的運(yùn)作發(fā)生轉(zhuǎn)移，造成參與應(yīng)力的同時(shí)迫使元器件的電容參數(shù)發(fā)生退化，引發(fā)后續(xù)電容失效的問題，造成電子元器件運(yùn)行的失效故障問題。針對(duì)電子元器件失效問題中電容因素而引發(fā)的故障問題來說是實(shí)際測(cè)試過程中比較容易發(fā)現(xiàn)的故障類型之一，但是，由于電子元器件在運(yùn)行的過程中往往會(huì)呈現(xiàn)出多元件并聯(lián)的狀態(tài)，導(dǎo)致對(duì)這一故障具體位置確定的難度比較大，所以，在針對(duì)這一問題的檢測(cè)故障中，測(cè)試人員可以通過替換相同型號(hào)、容量電容的方式進(jìn)行檢測(cè)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)電子元器件失效問題的檢驗(yàn)，為后續(xù)維修指明方向[3]。

（三）電感和變壓器的失效

縱觀以往電子元器件組成中存在很多電感、變壓裝置，這些裝置一旦出現(xiàn)故障也會(huì)在一定程度上引發(fā)電子元器件出現(xiàn)失效的問題，所以，在實(shí)際的電子元器件失效問題檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，技術(shù)人員首先可以通過對(duì)電子元器件的電流、電阻進(jìn)行檢驗(yàn)的方式對(duì)元器件實(shí)際的電阻數(shù)值進(jìn)行測(cè)量，從而確定元器件的最小標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)同時(shí)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與正常電子元器件運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性的對(duì)比，通過對(duì)比其兩者標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間的參數(shù)差值來判斷電子元器件出現(xiàn)問題的部門，以此實(shí)現(xiàn)預(yù)期的電子元器件失效問題測(cè)試效果，為提升后續(xù)電子元器件的可靠性奠定基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)

電子元器件的質(zhì)量和可靠性，是產(chǎn)品應(yīng)用可靠性的關(guān)鍵。為保證產(chǎn)品可靠性，應(yīng)從元器件可靠性的選型和二次篩選兩方面抓好，選用有質(zhì)量保證、實(shí)踐檢驗(yàn)得出固有可靠性高的元器件。