電子產(chǎn)品失效分析：元器件失效是什么原因?

電子元器件主要包括元件和器件。電子元件是生產(chǎn)加工過(guò)程中分子成分不變的成品，如電容、電阻、電感等。電子設(shè)備是生成加工過(guò)程中分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的成品，如電子管、集成電路等。所以掌握各類(lèi)電子元器件的實(shí)效機(jī)理與特性是硬件工程師比不可少的知識(shí)，下面分析一下各類(lèi)電子元器件的失效。

電阻元件

電阻元件的故障在電子設(shè)備中占很大比例，可分為分流、降壓、負(fù)載、阻抗匹配等功能。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，電阻元件可分為線(xiàn)繞電阻和非線(xiàn)繞電阻。

電阻元件故障的主要方法是接觸損壞、開(kāi)路和引線(xiàn)機(jī)械損壞。

溫度變化對(duì)電阻的影響主要是當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻的熱噪聲增加，電阻值偏離標(biāo)稱(chēng)值，允許消耗概率降低。但是我們也可以利用電阻的這個(gè)特性。例如，有一種特殊設(shè)計(jì)的電阻:PTC(正溫度系數(shù)熱敏電阻)和NTC(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻)，其電阻值受溫度影響很大。

機(jī)械振動(dòng)會(huì)使焊點(diǎn)和壓線(xiàn)點(diǎn)松動(dòng)，導(dǎo)致接觸不良等機(jī)械損傷。

電容元件

電容器部件故障的主要方法有擊穿、機(jī)械損傷、電解液泄漏等。

電容器擊穿的主要原因是：

1.介質(zhì)缺陷、雜質(zhì)和導(dǎo)電離子；

2.介質(zhì)老化；

3.介質(zhì)材料存在電.氣隙擊穿；

4.介質(zhì)在制造加工過(guò)程中有機(jī)械損傷；

5.介質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的變化；

6.金屬離子遷移構(gòu)成導(dǎo)電溝或邊緣弧形放電。

電容器失效也可能是由開(kāi)路引起的導(dǎo)線(xiàn)與電容器接觸點(diǎn)氧化導(dǎo)致低電平開(kāi)路，導(dǎo)線(xiàn)與電極接觸不良，電解電容器陽(yáng)極導(dǎo)致金屬箔機(jī)械斷裂導(dǎo)致開(kāi)路故障。因此，電容器也可能因電參數(shù)退化故障而失效，如電極材料金屬離子的遷移、材料金屬化電極的自愈效應(yīng)、電極的電解腐化和化學(xué)腐化、濕度、表面污染等。

電感元件

電感元件涉及變壓器、電感、濾波線(xiàn)圈、震蕩線(xiàn)圈等。電感元件的故障大多是由外部因素引起的，如變壓器溫度升高、負(fù)載短路導(dǎo)致線(xiàn)圈通過(guò)的電流過(guò)大等。這會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)圈短路、短路和擊穿。

在集成電路中，無(wú)論哪一部分出現(xiàn)問(wèn)題，整體都無(wú)法正常運(yùn)行，如電極短路、開(kāi)路、機(jī)械磨損、焊接性差等。失效主要分為完全損壞和熱穩(wěn)定性差。熱穩(wěn)定性失效主要發(fā)生在高溫或低溫下，超過(guò)設(shè)備的工作溫度范圍而失效。

電感和變壓器類(lèi)元件的故障檢查一般采用如下方法：

(1)直流電阻測(cè)量法。用萬(wàn)用表的電阻擋測(cè)電感類(lèi)的元件的好壞。測(cè)天線(xiàn)線(xiàn)圈、振蕩線(xiàn)圈時(shí)，量程應(yīng)置于最小電阻擋(如R×1 W擋);測(cè)中周及輸出輸入變壓器時(shí)，量程應(yīng)放在低阻擋(R×10W或R×1 0 0 W擋)，測(cè)得的阻值與維修資料或日常積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)照，如果很接近則表示被測(cè)元件是正常的;如果阻值比經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)小許多，表明線(xiàn)圈有局部短路;如果表針指示值為零，則說(shuō)明線(xiàn)圈短路。應(yīng)該注意的是，振蕩線(xiàn)圈、天線(xiàn)線(xiàn)圈及中周的次級(jí)電阻很小，只有零點(diǎn)幾歐姆，讀數(shù)時(shí)尤其要仔細(xì)，不要誤判斷為短路。用高阻擋(R×10kW)測(cè)量初級(jí)線(xiàn)圈與次級(jí)線(xiàn)圈之間的電阻時(shí)，應(yīng)該是無(wú)窮大。如果初級(jí)、次級(jí)之間有一定的電阻值，則表示初級(jí)、次級(jí)之間有漏電。

(2)通電檢查法。對(duì)電源變壓器可以通過(guò)通電檢查，看次級(jí)電壓是否下降，如果次級(jí)電壓則懷疑次級(jí)(或初級(jí))有局部短路。當(dāng)通電后出現(xiàn)變壓器迅速發(fā)燙或有燒焦味、冒煙等現(xiàn)象，則可判斷變壓器肯定有局部短路。

(3)儀器檢查法?？梢允褂酶哳l率Q表來(lái)測(cè)量電感量及其Q值，也可以用電感短路儀來(lái)判斷低頻率線(xiàn)圈的局部短路現(xiàn)象。用兆歐表則可以測(cè)量電源變壓器初、次級(jí)之間的絕緣電阻。若發(fā)現(xiàn)變壓器有漏電現(xiàn)象則可能是絕緣不良或受潮所引起的，此時(shí)可將變壓器拆下來(lái)去潮烘干。另外，調(diào)壓變壓器的各種碳刷或銅刷，在維護(hù)和所用不當(dāng)?shù)那闆r下極容易磨損，其碎片和積炭往往因短路部分的線(xiàn)圈燒毀而燒毀變壓器，因此平時(shí)要注意維護(hù)。

集成塊類(lèi)

電極開(kāi)路或時(shí)通時(shí)斷主要原因是電極間金屬遷移、電蝕和工藝問(wèn)題。電極短路主要原因是電極間金屬電擴(kuò)散、金屬化工藝缺陷或外來(lái)異物等。引線(xiàn)折斷主要原因有線(xiàn)徑不均，引線(xiàn)強(qiáng)度不夠，熱點(diǎn)應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力過(guò)大和電蝕等。電參數(shù)漂移主要原因是原材料缺陷、可移動(dòng)離子引起的反應(yīng)等。機(jī)械磨損和封裝裂縫主要由封裝工藝缺陷和環(huán)境應(yīng)力過(guò)大等造成?？珊附有圆钪饕梢€(xiàn)材料缺陷、引線(xiàn)金屬鍍層不良、引線(xiàn)表面污染、腐蝕和氧化造成。無(wú)法工作一般是工作環(huán)境因素造成的。

綜上所述，當(dāng)調(diào)試過(guò)程中，當(dāng)電路不能工作或工作異常時(shí)。首先，通過(guò)動(dòng)態(tài)觀(guān)察法，即在線(xiàn)路設(shè)備通電的情況下，通過(guò)聽(tīng)、看、摸、聞來(lái)判斷電子元器件的故障。例如：聽(tīng)設(shè)備是否有異常聲音仔細(xì)看電路內(nèi)是否有冒煙、火花等情況；摸摸元器件.電路是否發(fā)燙；聞聞是否有焦糊等氣味。也可以通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量電路中的通斷，通過(guò)測(cè)量正常和異常電路中的各種值來(lái)判斷。為了保證設(shè)備或系統(tǒng)能可靠地工作，對(duì)于電子元器件的可靠性要求就非常高。可靠性指標(biāo)已經(jīng)成為元器件的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。了解了元器件的失效模式和失效機(jī)理，對(duì)于診斷設(shè)備故障，保持設(shè)備的可靠性十分關(guān)鍵。