淺析電子元件失效分析技術

2022-03-17 1073

進入21世紀後，電子資訊技術已成為最重要的技術，而電子元件是電子資訊技術發展的前提。為了推動電子資訊科技的進一步發展，需要提高電子元件的可靠性，因此有必要了解電子元件的失效機制、模式及分析技術。
??1.無效的意義

?故障是指電子元件發生故障。各種電子系統或電子電路的重要組成部分一般都是不同類型的元件。當其需要的零件越多，表示其設備的複雜程度越高；否則，它就低。通常，電路故障被定義為電路系統規定功能的喪失。

??2.故障分類

??根據不同的標準，故障的分類一般包括以下幾種分類方法。根據故障原因：主要分為本質故障、誤操作故障、偶然故障、自然故障等。以失效程度為標準：主要分為部分失效和完全失效。以失效模式為標準：主要分為無功能、短路、斷路等。根據故障後果的嚴重程度，可分為輕微故障、嚴重故障和致命故障。除上述以外，還有多種分類標準，例如故障場合、故障外在表現等，在此不再贅述。

?？3。失效機理

?電子元件的失效機制也有不同的分類，通常依其原因可分為下列幾種失效機制。

①表面劣化：元件鈉離子污染，導致通道洩漏、γ射線損傷、表面蠕變或擊穿等。

②設計問題導致的劣化：指電路、佈局、單一元件結構等設計問題；

③內部劣化：指CMOS阻塞效應、二次擊穿、重金屬污染、中子輻射損傷及材料問題等所造成的瞬時功率過載及結構性能劣化；

④因不當使用造成的損壞：指電湧損壞、靜電損壞、溫度過高造成的損壞、幹擾訊號所造成的故障等。

⑤金屬化系統劣化：指電子元件中的鋁電遷移、鋁腐蝕、鋁缺口等；

⑥ 封裝劣化：指管腳腐蝕、漏氣或外殼內有異物造成短路、漏電。

??4.故障分析的常用方法

??電子元件故障分析的技術很多，但比較常用的有以下幾種，以下具體介紹一下。

4.1 拔出、插入方法。插拔法是指對元件板或插件板的插拔過程進行監控，判斷插件連接介面是否是發生故障的地方。值得注意的是，利用拔插法進行故障分析時，在拔插元件板或插件板的過程中會出現一些特殊情況，即有時狀態發生變化的地方不僅僅是連接接口，還會有其他部分。因此，在應用拔出插入法時，要注意每一個部位、每一個細微的變化，才能做出正確的判斷。

4.2 感官辨別。感官鑑別是透過觀察零件的形狀、手的觸覺來了解零件的溫度、硬度、鼻子的氣味、耳朵的聲音的方法。感官辨別操作簡單，省錢，但能辨別什麼卻會受到感官能力的限制。

4.3 電源偏壓法。電源偏壓法是將正常的電源和電壓加偏壓，使其處於不正常狀態，從而暴露出薄弱環節或故障，從而可以反映出元件中已經發生或即將發生故障的部位。此方法一般用於因工作時間較長而引起故障或初步判斷電網波動引起故障的情況。值得提醒的是，電源偏移法具有一定的破壞性。在使用此方法之前，一定要檢查保險係數或其他因素，請記住不要隨便使用。

4.4 備件更換。透過對懷疑被拆卸下來的元件或部件進行監測，然後用合格的備件進行更換，然後對故障現象進行比較分析，比如故障現像是否消失，最後判斷故障源是否在被拆卸下來的部件上，這種方法就是備件更換法。

上述方法常用於電子元件的故障分析。此外，還有靜態和動態測量方法。升降溫方法；捏定位法等

??5.關於故障分析的思考
??為了有效分析電子元件的故障，必須形成清晰的思路。一般電子元件的故障分析主要依照這樣的思路逐步進行：

① 判斷是否無效；

②明確故障分析的最終目標；

③從故障現象入手，列出故障部位的所有疑點；

（四）制定解疑方案；逐步分析故障位置；

⑤想像並列所有可能導致故障部件的原因；

⑥透過實驗檢驗假設；

⑦ 提出並審查故障預防方案；

⑧用事實檢驗故障預防方案是否有效；暱稱 ruby 確實實現了故障預防方案 [4]。

??6.故障分析原理

??電子元件的故障分析應遵循相關的原則，一些常用的原則如下。

6.1 先主後次的原則。一般以故障影響功能的程度來判斷主要功能和次要功能。明確主要問題和次要問題後，先解決主要問題，再解決次要問題。

6.2 營運前的方案原則。在進行故障分析時，分析人員首先要保持冷靜，在心裡想好解決辦法後再進行操作，切勿盲目操作，以免造成其他較大部件的故障。

6.3 一般先於特殊的原則。先檢查故障多發的部位，再檢查故障少的部位。6.4 先弱電後強電的原則。一般面對故障的整機或故障的樣品，在測試其性能或判斷故障部位時，應根據具體情況，將輸入訊號、電源等由弱到強。值得提醒的是，在整個由弱轉強的過程中，一定要密切觀察記錄異常現象。另外，還要防止因功率過大而造成的突然啟動、關閉，造成電源衝擊，最終會擾亂故障狀態，增加故障分析的難度[5]。此外，還有先簡單後複雜、先安全後上電、先宏後微、先外設後主機、先靜態後動態、先斷電後更換、先公開後私有等原則。