元器件突然失效有哪些原因?如何找到并更換?

日期:2021-10-19 15:35:06 瀏覽量:2268 標簽: 元器件失效

為什么有時元器件會無緣無故失效?集成電路結構遵循摩爾定律,變得越來越小。正常工作溫度下物的遷移導致器件在幾十年內(nèi)失效的風險增加。此外,磁致伸縮引起的疲勞會導致電感機械疲勞,這是一種廣為人知的效果。有些類型的電阻材料會在空氣中緩慢氧化,當空氣變得更加潮濕時,氧化速度會加快。

因此,在選擇設備時,有必要了解其結構和可能的老化相關失效機制。即使在理想條件下使用設備,這些機制也可能受到影響。然而,在適當?shù)墓ぷ鳁l件下,大多數(shù)電子設備的預期壽命可以達到幾十年甚至更長,但有些仍然過早失效。原因往往是不被注意的壓力。任何在海洋環(huán)境中設計電子產(chǎn)品的人都會考慮鹽霧和濕度。事實上,許多電子設備可能會遇到不那么可怕的化學挑戰(zhàn),但仍然可能造成傷害。設計師必須考慮電路遇到的環(huán)境挑戰(zhàn)。在經(jīng)濟可行的情況下,任何潛在的危害都應該通過設計降到最低。

靜電損傷(ESD)是一種壓力機制,相關警告最常見,但我們往往視而不見。在PCB生產(chǎn)過程中,工廠會采取充分的措施來消除制造過程中的ESD,但是在交付之后,很多PCB般操作造成的ESD保護措施不足的系統(tǒng)。做好充分的保護并不難,只是會增加一點成本,所以經(jīng)常被忽視。評估系統(tǒng)電子器件在正常使用的最極端情況下需要什么樣的ESD保護,并考慮如何實現(xiàn),應該是所有設計的一部分。

另一個因素是過壓。很少有人要求半導體或電容即使受到重大過壓也是健康的,但大值電阻遇到遠大于數(shù)據(jù)手冊中絕對最大值的電壓是常見現(xiàn)象。問題是:雖然其電阻值足夠高,不會變熱,但內(nèi)部可能會產(chǎn)生微小的電弧,導致其緩慢漂移,偏離規(guī)格,最終短路。大型繞線電阻通常有數(shù)百伏擊穿電壓,所以這個問題在過去并不常見,但現(xiàn)在小型表貼電阻被廣泛使用,擊穿電壓可能低于30伏,相當容易受到過壓的影響。

元器件突然失效有哪些原因?如何找到并更換?

大電流也會造成問題。大家都很熟悉普通的保險絲——它是一根導線。如果電流過大,會變熱熔斷,防止電源短路等類似問題。然而,如果一個非常小的導體有很高的電流密度,導體可能不會變得很熱,但最終可能會失效。原因是所謂的電遷移。也就是說,導電電子和擴散金屬原子之間的動量傳遞導致體內(nèi)離子逐漸運動,產(chǎn)生物質運輸效果。這著時間的推移,攜帶大直流電流的薄導體越來越薄,最終失效。

但有些部分會像保險絲一樣失效,即熔斷,如導線或半導體芯片上的導電接線。這種現(xiàn)象的一個常見原因是電容充電電流過大??紤]到ESR為1ω的1HF電容,如果連接到110V和60Hz的交流電源,大約41mA的交流電流流過其中。但是,當電壓處于最大值(110√2=155.6V)時,只有ESR會限制流量,峰值電流會達到155.6A,雖然它的持續(xù)時間不到1μs,但也足以損壞許多小信號半導體器件。

重復浪涌可能會損壞電容本身,尤其是電解電容。這是一種特別常見的故障機制,用于給小型電子設備充電。如果插入一個交流周期的錯誤時間,整流器和電容器將攜帶非常大的浪涌電流,如果多次發(fā)生,最終可能會損壞設備。用小電阻與整流器串聯(lián),可以限制浪涌電流,最大限度地減少問題。

運氣好的話,ESD或過壓/過流事件會立即損壞設備,所以很容易知道問題。但更常見的情況是,壓力造成的損壞導致設備故障,最初導致故障的壓力已經(jīng)消失。診斷這種失效的原因是非常困難甚至不可能的。無論設計什么電路,都需要考慮所用設備的工作壽命和失效機制,以及在允許的極端使用條件下是否存在潛在問題或壓力源,以及設備是否會損壞。任何這樣的問題都要考慮,在最終的設計中盡量最小化。

那么如何有效地找到無效的電子元器件,更換或修復問題呢?

當調試過程中,當電路不能工作或工作異常時。首先,通過動態(tài)觀察法,在線路設備通電的情況下,通過聽、看、摸、聞等方法判斷電子元件的故障。例如:聽設備是否有異常聲音仔細看電路內(nèi)是否有冒煙、火花等情況;摸摸元件,電路是否發(fā)燙;聞聞是否有焦糊等氣味。也可以通過萬用表測量電路中的通斷,通過測量正常和異常電路中的各種值來判斷。

以上便是此次創(chuàng)芯檢測帶來的“電元器件失效分析”相關內(nèi)容,希望能對大家有所幫助,我們將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。公司檢測服務范圍涵蓋:電子元器件測試驗證、IC真假鑒別,產(chǎn)品設計選料、失效分析,功能檢測、工廠來料檢驗以及編帶等多種測試項目。歡迎致電創(chuàng)芯檢測,我們將竭誠為您服務。

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