片式电阻的主要失效机理与失效模式
1．什么是片式电阻，片式电阻的概念。
片式电阻器又称为片式电阻，也叫表面贴装电阻，它与它片式元器件（SMC 及SMD）一样，是适用于表面贴装技术（SMT）的新一代无引线或短引线微型电子元件。其引出端的焊接面在同一平面上。片式电阻在电路内的主要作用是降低电压，分担一部分电压即分压，限流保护电路，分流等，也可以用做时间电路元件和传感器等。
2.片式电阻的特性及分类。
表面组装的电阻器是表面组装元气件的组成之一，它属于无源元件，其作用主要供厚膜、薄膜电路作外贴元件用。它一般按两种方式进行分类。按特性与材料分类分为：厚膜电阻、薄膜电阻。按外形结构分类分为：矩形片式电阻、圆柱片式电阻、异形电阻。矩形片式电阻的结构如下图（a）：
（a）矩形片式电阻结构示意图
2.1矩形片式电阻结构介绍：
矩形片式电阻由基板、电阻膜、保护膜、电极四大部分组成。
基板：基板材料一般使用96％的Al2O3（三氧化二铝）陶瓷。基本应具体有良好的电绝缘性，在高温下具有良好的导热性、电性能和一定强度的机械性能。电阻膜：电阻膜是用具有一定电阻率的电阻浆料印刷在陶瓷基本上的，在经过烧结而形成厚膜电阻。电阻浆料一般用RuO2（二氧化钉）。近年来开始使用贱金属系的电阻浆料，比如氧化系（T aN-T a）、碳化系(WC-W)和Cu系材料，目的是降低成本。
保护膜：将保护膜覆盖在电阻膜上，保护膜的主要作用是保护电阻。它一方面起机械保护作用，另一方面使电阻体表面具有绝缘性，避免电阻与邻近导体接触而产生故障。保护膜一般是低熔点的玻璃浆料，进过印刷烧结而成。
电极：电极是为了保证电阻器具有良好的可焊性和可靠性，一般采用三层电极结构：内层电极、中间电极、外层电极。内层电极作用：连接电阻体的内部电极。中间电极是镀镍层，其阻挡作用，提高电阻散热，缓冲焊接的热冲击。外层电极是锡铅层，主要作用是使电极具有可焊性。
3片式电阻常见的失效模式与失效机理。
图（1）线绕电阻失效总比例图（2）非线绕电阻失效总比例
片式电阻的主要失效模式与失效机理为：
1) 开路：主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体受力发生断裂，引线帽与电阻体发生脱落。
2) 阻值漂移超规范：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。
3) 引线断裂：电阻体焊接时发生工艺缺陷，焊点受到杂质的污染，引线受到机械应力的损伤。
4) 短路：发生银离子的迁移以及电晕放电。
3.1薄膜电阻常见的失效模式。
3.1.1概念：
薄膜电阻是一种应用领域比较广泛的通用电子元器件，其制造的过程一般是在陶瓷等基体材料上涂抹一层厚度均匀的导电膜层，然后在基体的两端上带有引线的帽盖，通过对导电膜层进行激光刻阻，使电阻达到所需要的电阻值。如图（b）为片式电阻形状大小
（b）片式电阻形状大小
3.1.2失效机理分析
电阻器失效机理是多方面的，工作条件或环境条件下所发生的各种理化过程是引起电阻器老化的原因。
(1)、导电材料的结构变化：
薄膜电阻的导电膜层一般用气相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构。按热力学的观点，无定型结构均具有结晶化的趋势。在电阻工作的环境下，导电膜层中的无定型结构均会以一定的速度趋向结晶生长，也即导电材料内部结
构趋于致密化，这常常会引起电阻的下降。并且当温度升高时结晶化速度也会增加。
电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应力，使其内部结构发生变形，线径愈小或膜层愈薄，应力影响愈显著。一般可采用退火等热处理方法消除残余的内应力，残余内的应力可能会在长时间使用过程中逐步消除，电阻器的阻值则可能因此发生变化。
结晶化过程和内应力清除过程均随时间推移而减缓，但不可能在电阻器使用期间终止。可以认为在电阻器工作期内这两个过程以非常缓慢的速度进行。与它们有关的阻值变化约占原阻值的千分之几。
电负荷高温老化：任何情况，电负荷均会加速电阻器老化进程，并且电负荷对加速电阻器老化的作用比升高温度的加速老化后果更显著，原因是电阻体与引线帽的接触部分的温升超过了电阻体的平均温升。通常温度每升高10℃，寿命缩短一半。如果过负荷使电阻器温升超过额定负荷时温升50℃，则电阻器的寿命仅为正常情况下寿命的1/32。可通过不到四个月的加速寿命试验，即可考核电阻器在10年期间的工作稳定性。
直流电电解的作用：在直流负荷作用下，电解作用会导致电阻器老化。电解发生在刻槽电阻器槽内，当存在湿气时，会发生激烈的电解。如果电阻膜是碳膜或金属膜，则主要是电解氧化；如果电阻膜是金属氧化膜，则主要是电解还原。对于高阻薄膜电阻器，电解作用的后果可使阻值增大，沿槽螺旋的一侧可能出现薄膜破坏现象。在潮热环境下进行直流负荷试验，可全面考核电阻器基体材料与膜层的抗氧化或抗还原性能，以及保护层的防潮性能。
(2)、气体吸附与解吸：
膜式电阻器的电阻膜在晶粒边界上，或导电颗粒和黏结剂部分，非常有可能吸附少量的气体，它们构成了晶粒之间的中间层，阻碍了导电颗粒之间的接触，从而明显影响阻值，可以选用气密性良好的电阻。
合成膜电阻器是在常压下制成，在真空或低气压工作时，合成膜将解吸部分气体，这会改善到导电颗粒之间的接错，从而使阻值下降。同样，在真空中制成的热分解碳膜电阻器直接在正常环境条件下工作时，将因气压升高而吸附部分气体，使阻值增大。如果将未刻的半成品预置在常压下适当时间，则会提高电阻器成品的阻值稳定性。
温度和气压是影响气体吸附与解吸的主要环境因素。对于物理吸附，降温可增加平衡吸附量，升温则反之。由于气体吸附与解吸发生在电阻体的表面。所以对膜式电阻器的影响较为显著。阻值变化可达1%-2%。
(3)、氧化：
氧化是长期起作用的因素（与吸附不同），氧化过程是由电阻体表面开始，逐步向内部深入。除了贵金属与合金薄膜电阻外，其他材料的电阻体均会受到空气中氧的影响。氧化的结果是阻值增大。电阻膜层愈薄，氧化影响就更明显。
防止氧化的根本措施是密封（金属、陶瓷、玻璃等无机材料）。采用有机材料（塑料、树脂等）涂覆和灌封，不能完全防止保护层透湿或透气，虽能起到延缓氧化或吸附气体的作用，但也会带来与有机保护层有关的些新的老化因素。
(4)、有机保护层的影响：
有机保护层形成过程中，放出缩聚作用的挥发物或溶剂的蒸气。热处理过程使部分挥发物扩散到电阻体中，引起阻值上升。此过程虽可持续1~2年，但是显著影响阻值的时间约为2~8个月，为了保证成品的阻值稳定性，把产品在库房中
搁置一段时间再出厂是比较适宜的。
(5)、机械损伤：
电阻的可靠很大程度上取决于电阻器的机械性能。电阻体、引线帽和引出线等均应具有足够的机械强度，基体缺陷、引线帽损坏或引线断裂均可导致电阻器失效。
(6)、银电极硫化腐蚀导致开路，如下图（c）所示：
图（c）脱焊拆卸后的电阻器外观与X-ray透视发现电极处断开
3.1.3分析与改进途径
(1)、引线与帽盖虚焊脱落。大多数的情况是由于焊接工艺和焊点的污染造成的，改进措施是调整工艺，也有情况是焊接材料造成的不过这种情况比较少。
(2)、帽盖脱落。很多情况下，帽盖脱落是由于帽盖或瓷基体的加工精度造成的，通常加强供应商的审评标准是解决办法。
(3)、对于膜层的损伤，则需要对电阻体进行解剖后观察分析，如膜层的脱落，烧毁，划伤以及刻槽纹的质量等。一般情况下，电阻膜层的脱落是由于碱金属离子的侵蚀造成了金属的电迁移，这样导致了电阻膜层的粘附力下降，在显微镜下可以观察到膜层的脱落状况，当膜层出现大片脱落是会造成电阻的开路，当膜层出现小块脱落就会造成电阻值超出规定范围，并且出现误差。电阻膜的烧毁则是由于负载电荷过大，过电应力给电阻膜造成了损伤，可以在显微镜下观察到这种损伤并且辨别损伤的程度。解决这类问题一般是从瓷基体的清洗入手，包括电阻膜的成膜，刻槽等工艺，加强对制造工艺的控制。减少对加工过程中给电阻膜造成人为的损伤，对于过电应力造成的损伤，还应该考虑电阻现场的使用情况。
3.2厚膜电阻常见的失效模式。
3.2.1厚膜电阻的失效机理分析
厚膜电阻的失效的原因大多数是由于有电阻参数的过渡漂移和电阻参数不稳定与不确定性造成的。如（d）图所示为厚膜电阻结构示意图，这类失效经常是由以下原因造成的：
图(d)厚膜电阻结构示意
(1)、组成电容器的金属化学组份的变化。在对钯--银电阻进行温度/耐湿和真空试验中。温度试验中阻值增加主要是由于金属钯离子和银离子被空气中的氧元素氧化，在具有高度湿气的环境下则主要是由于银离子的还原以及生成PdAg固溶体。真空试验中的电阻老化变化主要是膜内部的组成变化，其次原因是由于物理和化学吸附的影响。另外，电阻材料中离子迁移会造成组成电阻材料的金属化学成分发生变化从而导致电阻参数变化。
(2)、化学反应的影响。主要是助焊剂、吸附气体、粘合剂、溶剂和包封材料的化学成分与厚膜电阻器材料发生了化学反应导致电阻的变化。
(3)、应力影响。电阻内应力消失、电阻膜与其保护玻璃釉膜界面上应力消失、灌注树脂硬化时热膨胀以及收缩而产生的机械应力等，都会引起电阻表面发生开裂。
(4)、工艺控制与生产过程的影响。有杂质残渣例如：喷砂微调粉末散布到电阻器表面上。电阻膜与导带端头定位精度不准或者定位未对准、过分的校正微调、导带扩散进电阻膜面而造成热点等都会影响电阻的稳定性。
在高压特别是高压脉冲情况下，大多数厚膜电阻将产生很大的电阻值变化，这种现象叫厚膜电阻器的电压漂移，这种现象是由于以下因素造成的：
1.在金属导体和玻璃之间以及金属导体颗粒之间都存在着不完全的浸润。
2.厚膜电阻可用等效网络表示，在等效网络中，电阻和电容以串联或并联的形式不规则的混联。若以高于玻璃相击穿电压施加于电阻上，则会导致玻璃相被电击穿，使电阻导电链数发生变化从而引起阻值变化。
(5)、常用的钯和银电阻器在氢气环境下中参数不稳定。在制造和使用厚膜混合集成电路的过程中，钯—银电阻器在许多场合要遇到氢：比如在含氢气气氛中键合半导体器件或在含氢或胺的密封封装（如环氧树脂/粘合剂/溶剂/焊剂等）内，电阻器均可遇到氢或放氢产物。另外，电阻器可能应用在一个封闭的电子系统内，其中由于干电池/潮气与金属反应，制冷剂/湿芯式电容器的渗漏或塑料过热的热分解等均可产生氢。
为了克服氢对钯—银电阻器的影响，目前已经使用无氢化合物催化剂的包封材料或者在电阻器上涂一层玻璃釉加以保护。
3.2.2厚膜导带的失效
(1)、由于印刷导体之前基片清洗不当，在基片表面残留有机材料或烧结周期不正常将造成厚膜导带附着力不良。
(2)、在锡焊操作中，厚膜导带材料溶解在焊料中以及形成金---铅---锡金属间化合物可能使键合强度严重下降。
(3)、在组装外贴元件/引出线或管座时，或在使用中由于组装不合理或使用不当也可能造成键合失效。
(4)、导带氧化/烧结不当/烧结引起玻璃釉堆集或导带层烧结之后的其它烧结引起的恶化都将造成厚膜导带可焊性不良，形成不良键合。
(5)、含银厚膜导带容易发生银离子迁移，在环境潮湿和外加电场时，银离子通过潮气层迁移，造成间断短路。银还容易被一般焊料浸析，溶于锡。
3.2.3基片的失效
基片失效模式主要是开裂造成的突变失效。基片的开裂可能是由下列因素造成：
(1)、如锡焊操作带来的热冲击。
(2)、基片与封装之间键合不正常。
(3)、基片与封装材料和粘合剂或包封之间热膨胀系数失配，除此之外在清洗过程中，当未从基片表面清除全部有机材料时可能会造成厚膜材料对基片的粘接不良。这就可能造成不牢的键合区和由于连接外贴元件/引出线时因键合脱开而造成失效。
3.3分析与改进途径
(1)、对于组成电容器的金属化学组份的变化。可以在真空环境下防止金属钯离子和银离子被空气中的氧元素氧化，保持环境的干燥有利于防止银离子的还原以及生成PdAg固溶体从而导致电阻值的增加。对于膜内部的物理与化学吸附，必须考虑控制工艺精度。另外，电阻材料中离子迁移会造成组成电阻材料的金属化学成分发生变化从而导致电阻参数变化。可以在二种电阻材料之间加一层保护膜防止电阻材料的迁移。
(2)、对于化学反应导致电阻值的影响。可以选用几种相互之间不容易发生化学反应的材料。
(3)、对于热应力引起电阻表面发生开裂。可以严格控制工艺参数并且在选择电阻表面材料时考虑使用二种热膨胀系数相一致的材料，这样在受热发生膨胀时，二者热膨胀程度一致避免出现因为热膨胀程度不一致产生的热应力。从而导致电阻表面发生开裂。
(4)、工艺控制与生产过程的影响。有杂质残渣例如：喷砂微调粉末散布到电阻器表面上。电阻膜与导带端头定位精度不准或者定位未对准、过分的校正微调、导带扩散进电阻膜面而造成热点等都会影响电阻的稳定性。可以严格控制工艺避免生产过程中一些杂质的影响。
(5)、在高压特别是高压脉冲情况下，大多数厚膜电阻将产生很大的电阻值变化，这种现象叫厚膜电阻器的电压漂移。防止措施：
1.尽量使在金属导体和玻璃之间以及金属导体颗粒之间完全浸润。
2.防止厚膜电阻的玻璃相被电击穿，避免使用过高电压，避免电阻导电链数发生变化从而引起阻值变化。
(6)、常用的钯和银电阻器在氢气环境下中参数不稳定。尽量选择包封质量好的电阻，当有湿气进入时有可能会导致电阻下降，加速电阻在电流作用下的电解腐蚀，造成产品开路。
典型电子元器件失效分析方法 纵观当今电子信息技术发展状况，自进入二十世纪后期以来发展尤为猛烈，而电子元器件作为发展电子信息技术的基础，一直扮演着十分重要的角色。于是，了解电子元器件失效分析是人们一直关心的问题，那么这次华强北IC代购网就为大家简要的介绍几种典型电子元器件失效分析方法。 1、微分析法 (1)肉眼观察是微分析技术的第一步，对电子元器件进行形貌观察、线系及其定位失准等，必要时还可以借助仪器，例如：扫描电镜和透射电子显微镜等进行观察； (2)其次，我们需要了解电子元器件制作所用的材料、成分的深度分布等信息。而AES、SIMS和XPS仪器都能帮助我们更好的了解以上信息。不过，在作AES测试时，电子束的焦斑要小，才能得到更高的横向分辨率； (3)最后，了解电子元器件衬底的晶体取向，探测薄膜是单晶还是多晶等对其结构进行分析是一个很重要的方面，这些信息主要由XRD结构探测仪来获取。 2、光学显微镜分析法 进行光辐射显微分析技术的仪器主要有立体显微镜和金相显微镜。将其两者的技术特点结合使用，便可观测到器件的外观、以及失效部位的表面形状、结构、组织、尺寸等。亦可用来检测芯片击穿和烧毁的现象。此外我们还可以借助具有可提供明场、暗场、微干涉相衬和偏振等观察手段的显微镜辅助装置，以适应各种电子元器件失效分析的需要。 3、红外显微分析法
与金相显微镜的结构相似，不同的是红外显微镜是利用近红外光源，并采用红外变像管成像，利用此工作原理不用对芯片进行剖切也能观察到芯片内部的缺陷及焊接情况。 红外显微分析法是针对微小面积的电子元器件，在对不影响器件电学特性和工作情况下，利用红外显微技术进行高精度非接触测温方法，对电子元器件失效分析都具有重要的意义。 4、声学显微镜分析法 电子元器件主要是由金属、陶瓷和塑料等材料制成的，因此声学显微镜分析法就是基于超声波可在以上这些均质传播的特点，进行电子元器件失效分析。此外，声学显微镜分析法最大的特点就是，能观察到光学显微镜无法看到的电子元器件内部情况并且能提供高衬度的检测图像。 以上是几种比较常见的典型电子元器件失效分析方法，电子元器件失效一直都是历久弥新的话题，而对电子元器件失效分析是确定其失效模式和失效机理的有效途径之一，对电子元器件的发展具有重要的意义。
从热电阻的原理及日常应用的问题上可以更加深入的了解热电阻的性能以及使用方法。下面由我司技术人员来讲解：热电阻测温原理 a、热电阻测温系统一般是由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。热电阻和显示仪表的分度号必须一致，为消除连接导线电阻变化对测温的影响，一定要采用三线制接法。 b、热电阻是基于金属的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。最常用的是用金属铂和铜制成的，分度号为Pt50(测温范围为-200～850℃)、Pt100、Pt10,Cu50、Cu100(测温范围为-50～150℃)。 c、热电阻的常见故障原因及处理方法 热电阻的常见故障是热电阻断路和短路。一般断路更为常见，这是因热电阻丝较细所致。断路和短路是很容易判断的，可用万用表的“×1Ω”档，如果测得的阻值小于R0，则可能有短路的地方；如果万用表指示为无穷大，则可判定电阻体已断路。电阻体短路一般较易处理，只要不影响电阻丝长短和粗细，找到短路处进行吹干，加强绝缘即可。电阻体断路修理必须要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此以更换新的电阻体为好，如若采用焊接修理，焊接后要校验合格后才能使用。关于热电阻测温系统在运行中常见故障及处理方法有如下所示： 故障现象可能原因处理方法 显示仪表指示无穷大热电阻或引出线断路及接线端子松动更换电阻体，或焊接及拧紧接线端子螺丝等。 显示仪表指示值比实际值低或者示值不稳保护管内有金属屑、灰尘，接线柱间脏污及热电阻短路(积水等)除去金属屑，清扫灰尘、水滴等，找到短路点，加强绝缘等。 显示仪表指示负值显示仪表与热电阻接线有错，或热电阻有短路现象改正接线，或找出短路处，加强绝缘。 阻值与温度关系有变化热电阻丝材料受腐蚀变质更换电阻体(热电阻)。 从问题出发，发现问题，解决问题，才能确保使我们更加深入的了解仪器。
外界因素造成膜式电阻器的异常失效分析 发表时间：2019-09-05T10:00:10.157Z 来源：《中国电业》2019年第08期作者：方政 [导读] 在电子线路中的基础元件电阻器其使用量大，用途广泛，但其意外失效严重困扰生产者和使用方，究其原因，电阻器本身固有缺陷，制程工艺、安装过程和使用环境均对其有显著影响。 揭阳市美得福电子有限公司广东揭阳 522000 摘要：在电子线路中的基础元件电阻器其使用量大，用途广泛，但其意外失效严重困扰生产者和使用方，究其原因，电阻器本身固有缺陷，制程工艺、安装过程和使用环境均对其有显著影响。 关键词：电阻器，固有缺陷，使用环境，失效。 电阻器作为通用的三大基础电子元件，有着悠久的历史，而热分解碳膜电阻器于1925年由德国发明，1930年投入批量生产，因其生产工艺简单，电性能良好，价格低廉，阻值范围宽，稳定性好，受电压和频率的影响小，性价比高，是目前传统电阻器中生产使用量最大的品种，在电子线路中用做分压，分流，匹配负载，限流，在RC电路中作为振荡，滤波，旁路和时间常数元件，常规的线路板上，往往电阻器是所见的数量最多的元件，在所有元器件的失效占比中也相对较多，给使用者、生产者带来诸多困扰。 对于薄膜电阻器而言，其膜层厚度在几十埃到几个微米之间，由于厚度非常小，其厚度的均匀一致性很难保证，且其厚度的精准测量存在一定困难，此时导体的电阻率不再是一个常数，因为此时薄膜不再是密实和完整的导体，且受瓷基体表面平整度的影响，膜层具有不连续性和凹凸不平，体现在温度系数的非线性方面，而此时导体的电阻率和膜层厚度有直接关系，往往膜层越薄，电阻率越大，因而膜层薄处的方阻会成倍高于别处的方阻，如在切割工序时该处槽纹变窄，电阻器在承受负荷时该处分担的电压高，功耗多，往往是失效的隐患点，此类失效因偶发和难以重复还原，因而难以预防。但在切割工序槽纹的平滑性，有效长度的增加及对成品施加合适的老化可以有效减少该类失效。 本文就一种非常见但具有代表性的电阻器失效做一些分析，希望对有效防范该类失效起到借鉴。 1、一客户称，其灯具在国外使用时，故障率高，其中一款RT1/2WS型电阻器的失效所占比例最高，寄回不良品，望分析原因。 1.5更换该电阻器后对灯做通5秒，断1秒的通断实验后电阻外观及膜层无异常，灯具正常。 1.6从失效电阻器的引线锈蚀，金色色环变绿的情况分析，用稀盐酸、稀硫酸，稀硝酸浸泡或涂覆电阻器，发现引线或金环均变黑，并不是和不良品一样得到的是相关蓝色或绿色的结果。 1.7走访用户生产现场，发现对插件好的线路板在喷涂助剂时因人而异有一定的随机性，喷涂次数及量、助焊剂型号、参数、MSDS报告均未实施有效管理，查不到相关资料数据，现场测试一桶助焊剂PH值，显示在4.8-5.0之间，比实际要求的中性助剂明显偏酸性。
电容的失效模式和失效机理 电容器的常见失效模式有： ――击穿短路；致命失效 ――开路；致命失效 ――电参数变化（包括电容量超差、损耗角正切值增大、绝缘性能下降或漏电流上升等；部分功能失效 ――漏液；部分功能失效 ――引线腐蚀或断裂；致命失效 ――绝缘子破裂；致命失效 ――绝缘子表面飞弧；部分功能失效 引起电容器失效的原因是多种多样的。各类电容器的材料、结构、制造工艺、性能和使用环境各不相同，失效机理也各不一样。 各种常见失效模式的主要产生机理归纳如下。 3.1失效模式的失效机理 3.1.1 引起电容器击穿的主要失效机理 ①电介质材料有疵点或缺陷，或含有导电杂质或导电粒子； ②电介质的电老化与热老化； ③电介质内部的电化学反应； ④银离子迁移； ⑤电介质在电容器制造过程中受到机械损伤； ⑥电介质分子结构改变； ⑦在高湿度或低气压环境中极间飞弧；
⑧在机械应力作用下电介质瞬时短路。 3.1.2 引起电容器开路的主要失效机理 ①引线部位发生“自愈“，使电极与引出线绝缘； ②引出线与电极接触表面氧化，造成低电平开路； ③引出线与电极接触不良； ④电解电容器阳极引出箔腐蚀断裂； ⑤液体电解质干涸或冻结； ⑥机械应力作用下电介质瞬时开路。 3.1.3 引起电容器电参数恶化的主要失效机理 ①受潮或表面污染； ②银离子迁移； ③自愈效应； ④电介质电老化与热老化； ⑤工作电解液挥发和变稠； ⑥电极腐蚀； ⑦湿式电解电容器中电介质腐蚀； ⑧杂质与有害离子的作用； ⑨引出线和电极的接触电阻增大。 3.1.4 引起电容器漏液的主要原因 ①电场作用下浸渍料分解放气使壳内气压上升； ②电容器金属外壳与密封盖焊接不佳； ③绝缘子与外壳或引线焊接不佳；
实训电阻性电路的故障检查 一、实验目的 1．学习用观察法检查电路故障； 2．学习使用电流表、欧姆表检查电路故障； 3．掌握用电压表（点位法）检查电路故障。 二、实验原理 1.电阻性电路故障的种类与故障现象 电阻性电路故障的常见种类是断路(包括接触不良)及短路。 断路故障的表现为断路处的电流为零，被断路原件上的电压为零。接触不良的表现为电流表或电压表的指针在电路参数不变的情况下，经常摆动，在遇震动时表现尤为明显。 短路故障表现为被短路元件的电压为零，电流明显变大，严重时会烧坏电器元件或设备。特别要注意的是，电气设备中的晶体管、集成电路遇到过载电流时很容易烧坏，因此，在实验过程中要严谨、认真，熟悉仪器、仪表的使用方法，尽量避免短路故障。在短路故障发生后，应立即关闭电源。 2.电阻性电路故障产生的原因 断路的原因有以下几种。 (1)由于经常使用，导线的连接处出现脱焊或断裂。 (2)由于压紧螺钉松动，经碰撞使连接导线脱落。 (3)电源开关忘记闭合。 (4)由于过载，熔断丝熔断。 接触不良的原因有以下几种。
(1)压紧螺钉松动。 (2)由于经常使用，压紧螺丝出现滑丝。 (3)可调电阻接触不良。 短路的原因主要是接线错误。短路也可能是导线裸露部分不小心相互碰到一起而引起的。这些短路情况在实验时只要注意是完全可以避免的。 三、实验方法 检查故障的方法有很多，具体使用哪种方法应根据不同的电路和不同的故障情况而定。检查电阻性电路故障有两种主要的方法—观察法和测量法。 1.观察法 观察法就是通过观察了解电路故障的类型、性质、范围，尽快作出正确的判断，减少检修工作的盲目性。对于较简单的电路故障，可以通过观察间接发现故障并予以排除。观察的主要方法可归纳为:一望、二问、三摸、四闻、五听。 一望，指对电路的有关部件进行仔细观察，看有无由故障引起的明显的外观征兆，例如接线松动、脱落、断线、短路、熔断器烧断等情况。还应对电路的接线、元器件的选用、测量仪表的使用是否正确等进行检查。 二问，向操作者和现场人员询问发生故障前、后的现象和过程。例如声响、冒烟、电火花、异味等情况，这些对判断故障的位置和原因有较大帮助。 三摸，必须先切断电源，若电路中有储能元件(如电容)还需先将储能元件放电，然后可对电路的可疑部位、元器件摸一下看是否过热，以帮助确定是否正常。 四闻，对烧坏电阻、烧毁线圈这一类故障，可通过闻气味的办法帮助确定故障的部位和性质。 五听，指听听一些电气设备(如电动机、变压器等)运行时的声音有无异常，但注意在听设备的声音而需要通电时，应以不损坏设备和不会扩大故障为前提。
电子元器件失效性分析与应用 赵春平公安部第一研究所 摘要： 警用装备作为国内特种装备制造业之一，其可靠性、精确性要求非一般企业及产品所能满足，因其关系到现场使用者及人民的生命财产安全，故设备选材更是严之又严。电子元器件作为警用电子系统的基础及核心部件，它的失效及潜在缺陷都将对装备的可靠性产生重要影响；电子器件失效分析的目的是通过确定失效模式和失效机理，提出对策、采取措施，防止问题出现，失效分析对于查明元器件的失效原因并及时向设计者反馈信息是必须的。随着警用装备制造水平的不断进步，元器件的可靠性问题越来越受到重视，设备研制单位和器件生产厂家对失效分析技术及工程实践经验的需求也越来越迫切。 关键词：警用装备、可靠性、失效模式、失效机理。 一、失效分析的基本内容，定义和意义 1．1失效分析的基本内容 电子元器件失效分析的目的是借助各种测试分析技术和分析程序认定器件的失效现象，判断其失效模式和机理，从而确定失效原因，对后续设计提出建议，在生产过程中改进生产工艺，器件使用者在系统设计时改进电路设计，并对整机提出相应测试要求、完成测试。因此，失效分析对元器件的研制速度、整机的可靠性有着重要意义。 1.2失效的分类 在实际使用中，可以根据需要对失效做适当分类：按模式分为：开路、短路、无功能、特性退化、重测合格；按原因分为：误用失效、本质失效、早起失效、偶然失效、耗损失效、自然失效；按程度分为：完全失效、局部失效、按时间分为：突然失效、渐变失效、退化失效；按外部表现分为：明显失效、隐蔽失效等。 二、失效的机理、模式 2.1失效的机理 由于电子器件的失效主要来自于产品制造、实验、运输、存储、使用等一系列过程中发生的情况，与材料、设计、制造、使用密切相关。且电子元器件种类繁多，故失效机理也很多，失效机理是器件失效的实质原因，在此说明器件是如何失效，相当于器件失效的物理和化学过程，从而表现出来性能、性质（如腐蚀、疲劳、过应力等）。元器件主要失效机 理有： 2.1.1过应力（EOS）： 指元器件承受的电流、电压应力或功率超过了其允许的最大范围。 2.1.2静电损伤（ESD） 指电子器件在加工生产、组装、贮存、运输中与可能带静电的容器、测试及操作人员接触，所带经典经过器件引脚放电到地面，使器件收到损伤或失效。
核准: 审查: 拟稿: 1.目的 通过事前的分析,找出潜在的失效模式及其可能造成的后果,并分析其发生的原因从而预先采取必要的措施加以试作改善,最终预防或降低不良,提高产品质量与可靠性。 2.适用范围 本公司所有量产或即将量产的产品。 3.权责区分 品管部:制程失效模式及效应分析的主导制作.修正及改善措施的试作效果确认。 生产部:协助制程失效模式及效应分析。 技术部:协助制程失效模式及效应分析。 4.
5.作业内容 5.1在制程工序设计制订前,由品管首先确认产品的类别不同或制程加工的方法差异程度来决定FMEA 的制作时机: A.如果此新产品与公司原已量产之产品结构相近或制程加工的方法相同或相似,则可沿用原 有的FMEA预防措施使用之。 B.如果此新产品与公司原已量产之产品结构不同或制程加工的方法差异很大,则必须组织 FMEA小组进行事前预防分析。 5.2 FMEA小组由品管主办.制造和技术指派相关之责任人参与组成,针对产品的特殊特性及过程的特 殊特性进行分析与初步过程风险评定,并填写入《潜在失效模式及效应分析(制程FMEA)》表内。 5.3 FMEA的制作 5.3.1项目名称:填写产品/过程名称.编号。 5.3.2制程责任部门:负责FMEA执行工作的部门或组别。 5.3.3编制:负责FMRA制作的小组组长。 5.3.4产品类型:填写此产品于本公司内的类型称呼。 5.3.5关键日期:填写编制FMEA的初次预定完成日期,该日期不可超过正式生产日期。 5.3.6 FMEA日期:填写第一次编制日期及最新修订日期。
5.3.7主要参加人:填写参加FMEA讨论编制的所有小组成员。 5.3.8制程功能/要求:填写工程名称及本工程作业目的。 5.3.9潜在之失效模式:填写本工程已发生或可能会发生的不良,是对某具体工序不符合过程要求 和/或设计意图的描述,参考各种相关数据考虑每一过程及上下工序的关系,以脑力激荡法 分析出所有可能的失效模式,它可能是引起下一道工序的潜在失效模式,也可能是上一道工序潜在的失效模式的后果。 5.3.10潜在之失效后果:指一失效模式的发生,对于下一个工程/下一个使用者.后续使用者所可能 造成的影响,对最终使用者来说失效的后果用产品或系统的性能来描述;对下一个工程或后续工序,失效的后果用工序性能来描述。 5.3.11严重度（S） 严重度是指潜在失效模式发生时,可能对下一工程或客户造成影响的严重程度,如果FMEA 小组成员不了解客户的使用状况(即不了解可能对顾客造成的不良后果)时,可以通过所有 可以的途径向客户了解后评估.严重度的评估级数分1-10级。 5.3.12分级 对需要附加过程控制的产品的一些特殊特性进行分级(如安全性类)或关键工序标 示。如果在制程FMEA中确定了某一级别,应通知技术部,因它可能会影响有关确定控件目标时的工程文件。 PP盖板产品的关键产品特性为铰耳位的尺寸。 5.3.13潜在之失效原因 是指失效发生的原因,并依据可以纠正或控制的原则来描述,因为制程中缺陷的存在造成 制程的变异,导致失效的发生.原因应明确记录具体的错误或误操作情况,不能用一些含糊 不清的词语（操作者错误.机器故障）描述。 5.3.14发生率（0） 发生率是指具体的失效原因/机理发生的频率,以评估的方法.针对一个不良模式原因,评 估其在现行作业程序下某一失效原因/机理出现的可能性.按大小分为10个等级。 5.3.15现行过程控制 是对尽可能防止失效模式的发生或探测将发生的失效模式的控制的描述,一般有以下三种 过程控制方法 A.预防：防止失效原因/机理或失效模式或降低其发生的机率。 B.探测：探测出失效的原因/机理或者失效模式，导致采取纠正措施。 C.查明此失效是哪一种失效模式。 5.3.16探测度（D） 探测度：指产品离开本制造工序或装配工序之前,以现行过程控制方法找出失效原因/机理. 过程缺陷的可能性的评价指标,假设失效已发生,然后评价所有现行过程控制方法;防止该 失效模式或缺陷的产品流出去的能力。 严重度，发生率和探测度的评分标准详见附件一，二，三。
电阻器常见的失效模式与失效机理失效模式:各种失效的现象及其表现的形式。 失效机理:是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。 1、电阻器的主要失效模式与失效机理为: 1)开路:主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。 2)阻值漂移超规范:电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。 3)引线断裂:电阻体焊接工艺缺陷，焊点污染，引线机械应力损伤。 4)短路:银的迁移，电晕放电。 2、失效模式占失效总比例表 (1)、线绕电阻 失效模式占失效总比例 开路90% 阻值漂移2% 引线断裂7% 其它1% (2)、非线绕电阻 失效模式占失效总比例 开路49% 阻值漂移22% 引线断裂17% 其它7% 3、失效机理分析 电阻器失效机理是多方面的，工作条件或环境条件下所发生的各种理化过程是引起电阻器老化的原因。 (1)、导电材料的结构变化:
薄膜电阻器的导电膜层一般用汽相淀积方法获得，在一定程度上存在无 定型结构。按热力学观点，无定型结构均有结晶化趋势。在工作条件或环境条 件下，导电膜层中的无定型结构均以一定的速度趋向结晶化，也即导电材料内 部结构趋于致密化，能常会引起电阻值的下降。结晶化速度随温度升高而加快。 电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应力，使其内部结构发生畸变，线径愈小或膜层愈薄，应力影响愈显著。一般可采用热处理方法消除内应力，残余内应力则可能在长时间使用过程中逐步消除，电阻器的阻值则可能因 此发生变化。 结晶化过程和内应力清除过程均随时间推移而减缓，但不可能在电阻器 使用期间终止。可以认为在电阻器工作期内这两个过程以近似恒定的速度进行。与它们有关的阻值变化约占原阻值的千分之几。 电负荷高温老化:任何情况，电负荷均会加速电阻器老化进程，并且电负 荷对加速电阻器老化的作用比升高温度的加速老化后果更显著，原因是电阻体 与引线帽接触部分的温升超过了电阻体的平均温升。通常温度每升高10℃， 寿命缩短一半。如果过负荷使电阻器温升超过额定负荷时温升50℃，则电阻 器的寿命仅为正常情况下寿命的1/32。可通过不到四个月的加速寿命试验， 即可考核电阻器在10年期间的工作稳定性。 直流负荷-电解作用:直流负荷作用下，电解作用导致电阻器老化。电解 发生在刻槽电阻器槽内，电阻基体所含的碱金属离子在槽间电场中位移，产生 离子电流。湿气存在时，电解过程更为剧烈。如果电阻膜是碳膜或金属膜，则 主要是电解氧化;如果电阻膜是金属氧化膜，则主要是电解还原。对于高阻薄 膜电阻器，电解作用的后果可使阻值增大，沿槽螺旋的一侧可能出现薄膜破坏 现象。在潮热环境下进行直流负荷试验，可全面考核电阻器基体材料与膜层的 抗氧化或抗还原性能，以及保护层的防潮性能。 (2)、气体吸附与解吸: 膜式电阻器的电阻膜在晶粒边界上，或导电颗粒和黏结剂部分，总可能 吸附非常少量的气体，它们构成了晶粒之间的中间层，阻碍了导电颗粒之间的 接触，从而明显影响阻值。 合成膜电阻器是在常压下制成，在真空或低气压工作时，将解吸部分附 气体，改善了导电颗粒之间的接触，使阻值下降。同样，在真空中制成的热分 解碳膜电阻器直接在正常环境条件下工作时，将因气压升高而吸附部分气体，
在"伏安法测电阻"的实验中，滑动变阻器不能起到的作用 是（） A.改变电路中的电流 B.改变被测电阻两端的电压 C.改变被测电阻的阻值 D.保护电路 右图为某同学测定电阻的电路图，如果他在操作中不慎将 两电表位置对调了一下，则开关闭合后（） A.电流表.电压表均被烧坏 B.电流表烧坏，电压表示数为零 C.电流表示数几乎为零，电压表有示数 D.电流表有示数，电压表示数为零 如图是小明同学用伏安法测定灯泡电阻的电路图，当他闭 合开关S时，发现电流表的示数为零，而电压表的示数不 为零，出现这种故障的原因可能是（） A．灯泡L短路B．开关S接触不良 C．灯泡L断路D．变阻器R断路 在如图所示的电路中，电源的电压保持不变， R1、R2是两 个定值电阻. (1)闭合开关S，移动变阻器的滑片P，当电流表A的读数增 大时，电压表甲的读数将___________，电压表乙的读数 将___________(选填 "增大""减小"或"不变") (2)实验过程中，若发现两只电压表的读数相同但不为 零．则产生这种现象的原因可能有：_________________ _____________。 小林同学利用电压表和电流表测量电阻R1的阻值，实验电 路如下图甲所示. (1)按照图甲所示的电路图，将图乙中的电流表（用0.6A 量程）正确连入电路（用笔画线表示导线）．. (2)实验中，当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，电流 表A和电压表V2的示数如图丙所示，由此可知，电压表V2测 出的是电阻________的电压，电阻R1=______. (3）小林发现另一个同学实验时，电路连接正确，电压表 V1的示数为3V,但是反复移动滑动变阻器的滑片P，电 压表V2的示数总是与V1的示数相等，由此可见，发生故 障的原因可能是滑动变阻器_________或者是 R1______._____ 小刚同学测量2.5V小灯泡的电阻时，连接的电路如图: (1）检查电路，发现有一根导线连接错误，请你在连接错 误的导线上打"×"，在图中补画出正确的连线.若没有发 现这一错误，闭合开关，会出现_____________________ _________________________________________________ _____现象.闭合开关前，他应将滑动变阻器的滑片调到_ _______端 实验次数 1 2 3 电压U/V 2.0 2.5 2.8 电流I/A 0.20 0.24 0.25 (2)小刚改正错误后，按正确的操作测得的数据如上表： 则第1次测得的小灯泡电阻为 ________；从表中计算出三 次小灯泡的电阻不相等，你认为可能的原因是 _________________. 1、用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值， 其中R x为待测电阻，R为电阻箱(符号为-)，S为单 刀双掷开关，R。为定值电阻。某同学用该电路进行实验， 主要步骤有： A.把开关S接b点，调节电阻箱，使电流表的示数为I B.读出电阻箱的示数R C.把开关S接a点，读出电流表的示数为I D.根据电路图，连接实物，将电阻箱的阻值调至最大 (1)上述步骤的合理顺序是________________ (只需填写 序号)．
片式电阻的主要失效机理与失效模式 1．什么是片式电阻，片式电阻的概念。 片式电阻器又称为片式电阻，也叫表面贴装电阻，它与它片式元器件（SMC 及SMD）一样，是适用于表面贴装技术（SMT）的新一代无引线或短引线微型电子元件。其引出端的焊接面在同一平面上。片式电阻在电路内的主要作用是降低电压，分担一部分电压即分压，限流保护电路，分流等，也可以用做时间电路元件和传感器等。 2.片式电阻的特性及分类。 表面组装的电阻器是表面组装元气件的组成之一，它属于无源元件，其作用主要供厚膜、薄膜电路作外贴元件用。它一般按两种方式进行分类。按特性与材料分类分为：厚膜电阻、薄膜电阻。按外形结构分类分为：矩形片式电阻、圆柱片式电阻、异形电阻。矩形片式电阻的结构如下图（a）： （a）矩形片式电阻结构示意图 2.1矩形片式电阻结构介绍： 矩形片式电阻由基板、电阻膜、保护膜、电极四大部分组成。 基板：基板材料一般使用96％的Al2O3（三氧化二铝）陶瓷。基本应具体有
良好的电绝缘性，在高温下具有良好的导热性、电性能和一定强度的机械性能。电阻膜：电阻膜是用具有一定电阻率的电阻浆料印刷在陶瓷基本上的，在经过烧结而形成厚膜电阻。电阻浆料一般用RuO2（二氧化钉）。近年来开始使用贱金属系的电阻浆料，比如氧化系（TaN-Ta）、碳化系(WC-W)和Cu系材料，目的是降低成本。 保护膜：将保护膜覆盖在电阻膜上，保护膜的主要作用是保护电阻。它一方面起机械保护作用，另一方面使电阻体表面具有绝缘性，避免电阻与邻近导体接触而产生故障。保护膜一般是低熔点的玻璃浆料，进过印刷烧结而成。 电极：电极是为了保证电阻器具有良好的可焊性和可靠性，一般采用三层电极结构：内层电极、中间电极、外层电极。内层电极作用：连接电阻体的内部电极。中间电极是镀镍层，其阻挡作用，提高电阻散热，缓冲焊接的热冲击。外层电极是锡铅层，主要作用是使电极具有可焊性。 3片式电阻常见的失效模式与失效机理。 图（1）线绕电阻失效总比例图（2）非线绕电阻失效总比例 片式电阻的主要失效模式与失效机理为： 1) 开路：主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体受力发生断裂，引线帽与电阻体发生脱落。
元器件的失效模式总结 Beverly Chen 2016-2-4 一、失效分析的意义 失效分析（Failure Analysis）的意义在于通过对已失效器件进行事后检查，确定失效模式，找出失效机理，确定失效的原因或相互关系，在产品设计或生产工艺等方面进行纠正以消除失效的再次发生。 一般的失效原因如下： 二、失效分析的步骤 失效分析的步骤要遵循先无损，后有损的方法来一步步验证。比如先进行外观检查，再进行相关仪器的内部探查，然后再进行电气测试，最后才可以进行破坏性拆解分析。这样可以避免破坏性的拆解破坏证据。拿到失效样品，首先从外观检查开始。 1. 外观检查：收到失效样品后，首先拍照，记录器件表面Marking信息，观察器件颜色外观等有何异常。 2.根据器件类型开始分析：
2.1贴片电阻，电流采样电阻 A: 外观检查，顶面覆盖保护层有针状圆形鼓起或黑色击穿孔->内部电阻层烧坏可能->万用表测量阻值：测得开路或者阻抗偏大->内部电阻层烧毁可能->可能原因：过电压或过电流烧毁—>检查改电阻的稳态功率/电压或者瞬时功率/电压是否已超出spec要求。 Coating 鼓起并开裂黑色击穿点 ●可失效样品寄给供应商做开盖分析，查看供应商失效报告：如发现烧毁位置位于激光切 割线下端，可确定是过电压导致失效。需要考虑调整应用电路，降低电压应力，或者换成能承受更大应力的电阻。 激光切割线 去除coating保护层后，可以看到烧毁位置位于激光切割线旁边，该位置电应力最集中。 B: 外观检查，顶面底面均无异常->万用表测量阻值：测得开路或者阻抗偏大->内部电阻层烧毁或者电极因硫化断开或阻抗增大->检查改电阻的稳态功率或者瞬时功率是否已超出spec要求，如有可能是过电压或过功率烧毁；应力分析在范围内，考虑硫化->失效样品寄给供应商分析。查看供应商失效报告： ●如发现烧毁位置位于激光切割线下端，可确定是过电压导致失效。需要考虑降低应用电 路中的电压应力，或者换成能承受更大应力的电阻。 ●如果测试发现保护层附近电极硫元素含量高且电极沿保护层边缘发生断裂情况，可确认 是应用中硫化物污染导致银电极被硫化生成AgS而断开需确认应用环境是否硫含量比较高。如果有必要，更换为抗硫化电阻。
常见的电子元器件失效机理与分析 电子元器件的主要失效模式包括但不限于开路、短路、烧毁、爆炸、漏电、功能失效、电参数漂移、非稳定失效等。对于硬件工程师来讲电子元器件失效是个非常麻烦的事情，比如某个半导体器件外表完好但实际上已经半失效或者全失效会在硬件电路调试上花费大把的时间，有时甚至炸机。 硬件工程师调试爆炸现场 所以掌握各类电子元器件的实效机理与特性是硬件工程师比不可少的知识。下面分类细叙一下各类电子元器件的失效模式与机理。 电阻器失效 失效模式：各种失效的现象及其表现的形式。失效机理：是导致失效的物理、化学、热力学或其他过程。 电阻器的失效模式与机理 ?开路：主要失效机理为电阻膜烧毁或大面积脱落，基体断裂，引线帽与电阻体脱落。 ?阻值漂移超规范：电阻膜有缺陷或退化，基体有可动钠离子，保护涂层不良。?引线断裂：电阻体焊接工艺缺陷，焊点污染，引线机械应力损伤。 ?短路：银的迁移，电晕放电。 失效模式占失效总比例表 ?线绕电阻： ?非线绕电阻：
失效模式机理分析电阻器失效机理是多方面的，工作条件或环境条件下所发生的各种理化过程是引起电阻器老化的原因。 ?导电材料的结构变化： 薄膜电阻器的导电膜层一般用汽相淀积方法获得，在一定程度上存在无定型结构。按热力学观点，无定型结构均有结晶化趋势。在工作条件或环境条件下，导电膜层中的无定型结构均以一定的速度趋向结晶化，也即导电材料内部结构趋于致密化，能常会引起电阻值的下降。结晶化速度随温度升高而加快。 电阻线或电阻膜在制备过程中都会承受机械应力，使其内部结构发生畸变，线径愈小或膜层愈薄，应力影响愈显著。一般可采用热处理方法消除内应力，残余内应力则可能在长时间使用过程中逐步消除，电阻器的阻值则可能因此发生变化。结晶化过程和内应力清除过程均随时间推移而减缓，但不可能在电阻器使用期间终止。可以认为在电阻器工作期内这两个过程以近似恒定的速度进行。与它们有关的阻值变化约占原阻值的千分之几。 电负荷高温老化：任何情况，电负荷均会加速电阻器老化进程，并且电负荷对加速电阻器老化的作用比升高温度的加速老化后果更显著，原因是电阻体与引线帽接触部分的温升超过了电阻体的平均温升。通常温度每升高10℃，寿命缩短一
电容器失效模式和失效机理 电容器的常见失效模式有:击穿、开路、电参数变化(包括电容量超差、损耗角正切值增大、绝缘性能下降或漏电流上下班升等)、漏液、引线腐蚀或断裂、绝缘子破裂或表面飞弧等.引起电容器失效的原因是多种多样的.各类电容器的材料、结构、制造工艺、性能和使用环境各不相同,失效机理也各不一样. 各种常见失效模式的主要产生机理归纳如下. 1、常见的七种失效模式 (1) 引起电容器击穿的主要失效机理 ①电介质材料有疵点或缺陷,或含有导电杂质或导电粒子; ②电介质的电老化与热老化; ③电介质内部的电化学反应; ④银离子迁移; ⑤电介质在电容器制造过程中受到机械损伤; ⑥电介质分子结构改变; ⑦在高湿度或低气压环境中极间飞弧; ⑧在机械应力作用下电介质瞬时短路. (2) 引起电容器开路的主要失效机理 ①引线部位发生“自愈“,使电极与引出线绝缘; ②引出线与电极接触表面氧化,造成低电平开路; ③引出线与电极接触不良; ④电解电容器阳极引出箔腐蚀断裂; ⑤液体工作台电解质干涸或冻结; ⑥机械应力作用下电介质瞬时开路. (3) 引起电容器电参数恶化的主要失效机理 ①受潮或表面污染; ②银离子迁移; ③自愈效应; ④电介质电老化与热老化; ⑤工作电解液挥发和变稠; ⑥电极腐蚀; ⑦湿式电解电容器中电介质腐蚀; ⑧杂质与有害离子的作用; ⑨引出线和电极的接触电阻增大. (4) 引起电容器漏液的主要原因 ①电场作用下浸渍料分解放气使壳内气压一升; ②电容器金属外壳与密封盖焊接不佳; ③绝缘了与外壳或引线焊接不佳; ④半密封电容器机械密封不良; ⑤半密封电容器引线表面不够光洁; ⑥工作电解液腐蚀焊点. (5) 引起电容器引线腐蚀或断裂的主要原因 ①高温度环境中电场作用下产生电化学腐蚀; ②电解液沿引线渗漏,使引线遭受化学腐蚀;
一个因刹车电阻接地造成的故障 我公司有几十台简易数控车床，其主轴电机都是由IG4-U 或IG5 3.7KW 的变频器调速。前一阶段有一台车床的IG4-U变频器坏了，拿回来一查是直流保险丝断了，检查整个变频器未发现有烧损痕迹，那么保险丝为什么会断呢？这台变频器原装的保险丝是30A的，后来断过一次，因手头没有同样容量的，就用了一个16A的代替，装到现场后正常工作了一个多月，这次又断了，开始我们分析可能是操作者为了提高产量，将机床转速调的过高引起过流造成的。这样这次又重新换了一个30A的保险丝，在检修室里上电试验，带一个0.7KW的电机运转良好，之后又装到机床上。 安装后，按正常程序调试，试生产正常干了几个件，就在我转身刚要离去时，听到砰的一声，过去一看变频器又无显示了。这次将变频器拆回检查还是未发现有明显烧损的痕迹，用万用表测，电容、逆变模块都是好的，只是熔丝又断了，换上新熔丝送电（输出空载），我发现原来为了防止变频器送电短路而串在主回路里的3个灯泡，不象以往正常时闪亮一下就熄灭，而是常暗亮，这说明主回路里有轻微的短路，接着我测了整流器电路发现整流器已损坏。 我用外接整流器代替模块的整流器，装上后在室内带负载送电都正常，又装回到机床上。当时一切正常，可是用了两天该变频器又坏了，情形和以前一样，操作者说当时也听到了短路的放炮声。 因我在公司做管理工作，修理变频器只是业余爱好，春节前工作很忙，暂时没时间马上修理，就嘱咐车间电工，将变频器的外电路、电机、刹车电阻都检查一下测一下绝缘，如没什么问题就用新变频器装上以免影响生产。加之原变频器是我已经修过多次的，其中整流模块、刹车电阻的驱动电路、包括刹车用的IGBT管都是我用炸坏的模块里找出好的代替的。所以我对修复后的变频器能否持久可靠工作也不大有底。心想别再对付了，时间不允许就用新的吧。 第二天，车间电工就跑过来告诉我，说该检查的都查了没有问题，所以换了型号IG5 3. 7KW的新变频器，但运行2个小时之后一声巨响，变频器又崩了！ 将崩坏的新变频器拿回来一看，这次可看到崩坏的地方了，外壳有一处被烟熏黑，模块整流器处有胶状物溢出，印刷电路板上有的铜箔已凸显出来，凭经验我知道是整流器崩了，经测量果然如此。下面我就想为什么这次会和从前不一样？后来明白了，这次是型号IG5 3.7KW的变频器，是IG4-U的改进型，这种型号的变频器可能是生产商为了降成本，取消了直流保险丝，所发生短路时只有挺着挨崩，这也是没有直流保险丝变频器的很大的一个缺陷！ 由于新变频器的崩坏使我意识到，1、原先的故障都不是变频器本身造成的，一定是外电路有问题，2、分析了变频器的主电路之后，短路电流通过了整流桥，熔断了保险丝，但却没有损坏6个逆变管，说明短路点就应该在两者的交界处。3、根据现场虽然放炮
產品名稱Item : 晶片电阻 產品模組Model(s)/Program(s) : Chip Resistor 跨功能小組Core Team : FMEA 編號： 頁次Page： 填表人Prepared By： 更新版本日期FMEA Date：製程責任Process Responsibility：倉庫, IQC 關鍵日期Key Date：
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產品名稱Item : 晶片电阻 產品模組Model(s)/Program(s) : 車規-AC&AF FMEA 編號FMEA Number： 頁次Page： 製程責任Process Responsibility：Printing 跨功能小組Core Team : 關鍵日期Key Date：填表人Prepared By： 更新版本日期FMEA Date：
光电子元器件的失效模式和失效机理 朱炜容 1.1 光电子器件的分类 在光电子技术中，光电子元器件包括光源器件以及光探测器件。其中光源器件主要有发光二极管和激光器。光探测器件主要是光电二极管。作为电气元件，光纤和光缆也是光电子技术中不可缺少的组成元件。 1.2 激光器的失效模式及失效机理 随着工作时间的增加，半导体激光器的工作性能将会劣化，发射功率和效率下降，有时还会发生突然失效的灾变性损坏。造成半导体激光器退化的原因除了其本身的因素外，还有使用温度、工作条件等环境因素。 一、暗线缺陷 暗线缺陷是激光器工作时形成的缺陷网络，这些缺陷最终会导致发射功率的下降。暗线缺陷的形成除了材料、工艺过程中会引入外，其形成过程与温度有很大的关系，它所引起的退化速率强烈地依赖于温度。 二、腔面损伤退化 腔面的损伤退化一般有灾变性退化和化学腐蚀损伤退化。 在高功率密度激光的作用下，由于局部过热、氧化、腐蚀、介质膜的针孔和杂质等因素使腔面遭受损伤，从而使局部电流密度增加，局部大量发热，在热电正反馈的作用下，最终腔面局部熔融，导致灾难性的损伤，器件完全失效。 腔面的化学腐蚀是由于光化学作用使腔面表面发生氧化，并形成局部缺陷，导致腔面局部发热，使激光器性能退化甚至失效。 三、电极退化 高功率半导体激光器的欧姆接触退化和热阻退化与其他电子器件的电极退化相似。电极金属和半导体材料间存在互扩散，在烧结的部位，孔洞和晶须的生长现象是常见的退化模式。另外，热应力导致的电极损伤也很常见。由于电极远离器件的有源区，电极退化对器件特性的影响一般在老化或工作一定时间后再表现出来。
半导体激光器的工作性能对温度非常敏感，温度升高将加速暗线缺陷的生长，腔面氧化等失效机理，严重影响激光器的寿命。激光器的转换效率不高，自身的功耗很大，因此降低热阻是提高激光器寿命和可靠性的主要方法之一。芯片电极烧结质量的好坏不但影响了热阻的大小，而且还关系到电极的电阻，因为激光器在正常工作时，其一般工作电流为几十甚至上百安培，即使是很小的电极电阻，也将产生很大的热功耗，减小电极电阻可以减小激光器本身的热功耗。此外，烧结工艺控制不好会造成焊料沾污腔面、焊料导致pn结短路以及烧结应力导致芯片损伤等。因此电极的烧结质量与半导体激光器的性能、稳定性和可靠性紧密相关。 1.3 光电二极管的失效模式和失效机理 光电二极管的失效模式主要有：结构损伤、光纤断裂、开路、短路、性能参数退化（暗电流上升、响应度降低、击穿电压降低等）和IV特性变化等。 引起这些失效的主要原因如下： 1、结构损伤 整个光电二极管结构由于外力导致构成器件的各有机组成部分产生大的机械变形、位移，严重影响到器件的使用性能或致使器件失去规定的功能。这些外形结构的损伤失效容易通过目检并结合使用环境来判定。 1）机械应力如震动、冲击、碰撞、压力，可能会导致二极管的结构变形毁坏，外引线脱（断）落，光窗破裂，光纤塑套皱缩，纤芯断裂等失效。 2）热应力容易导致器件不同性质的材料之间因热膨胀系数的差异而位移、形变，从而导致结构（绝缘子、光窗、封边等）漏气、光纤位移甚至脱落。 3）高湿环境中器件金属表面容易受到电化学腐蚀，导致光窗脱落、封边漏气、外引出端及其与管脚间的绝缘电阻降低。 2、光纤断裂 1）各方向的应力超过了光纤承受的限度。 2）与金属或陶瓷插针粘接的光纤纤芯因机械或热应力作用导致光纤在插针结合部位断裂或损伤。
热电阻的常见故障原因及处理办法 a、热电阻测温系统一般是由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。热电阻和显示仪表的分度号必须一致，为消除连接导线电阻变化对测温的影响，一定要采用三线制接法。 b、热电阻是基于金属的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。最常用的是用金属铂和铜制成的，分度号为Pt50(测温范围为-200～850℃)、Pt 100、Pt10,Cu 50、Cu100(测温范围为-50～150℃)。 c、热电阻的常见故障原因及处理方法 热电阻的常见故障是热电阻断路和短路。一般断路更为常见，这是因热电阻丝较细所致。断路和短路是很容易判断的，可用万用表的“1Ω”档，如果测得的阻值小于R0，则可能有短路的地方；如果万用表指示为无穷大，则可判定电阻体已断路。电阻体短路一般较易处理，只要不影响电阻丝长短和粗细，找到短路处进行吹干，加强绝缘即可。电阻体断路修理必须要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此以更换新的电阻体为好，如若采用焊接修理，焊接后要校验合格后才能使用。关于热电阻测温系统在运行中常见故障及处理方法有如下所示： 故障现象可能原因处理方法
显示仪表指示无穷大热电阻或引出线断路及接线端子松动更换电阻体，或焊接及拧紧接线端子螺丝等。 显示仪表指示值比实际值低或者示值不稳保护管内有金属屑、灰尘，接线柱间脏污及热电阻短路(积水等)除去金属屑，清扫灰尘、水滴等，找到短路点，加强绝缘等。 显示仪表指示负值显示仪表与热电阻接线有错，或热电阻有短路现象改正接线，或找出短路处，加强绝缘。 阻值与温度关系有变化热电阻丝材料受腐蚀变质更换电阻体(热电阻)。 从问题出发，发现问题，解决问题，才能确保使我们更加深入的了解仪器。
电子元器件失效分析 1.失效分析的目的和意义 电子元件失效分折的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象.分辨其失效模式和失效机理.确定其最终的失效原因，提出改进设计和制造工艺的建议。防止失效的重复出现，提高元器件可靠性。失效分折是产品可靠性工程的一个重要组成部分，失效分析广泛应用于确定研制生产过程中产生问题的原因，鉴别测试过程中与可靠性相关的失效，确认使用过程中的现场失效机理。 在电子元器件的研制阶段。失效分折可纠正设计和研制中的错误，缩短研制周期；在电子器件的生产，测试和试用阶段，失效分析可找出电子元器件的失效原因和引起电子元件失效的责任方。根据失效分析结果。元器件生产厂改进器件的设计和生产工艺。元器件使用方改进电路板设汁。改进元器件和整机的测试，试验条件及程序，甚至以此更换不合格的元器件供货商。因而，失效分析对加快电子元器件的研制速度.提高器件和整机的成品率和可靠性有重要意义。 失效分折对元器件的生产和使用都有重要的意义.如图所列。 元器件的失效可能发生在其生命周期的各个阶段.发生在产品研制阶段，生产阶段到使用阶段的各个环节，通过分析工艺废次品，早期失效，实验失效及现场失效的失效产品明确失效模式、分折失效机理，最终找出失效原因，因此元器件的使用方在元器件的选择、整机计划等方面，元器件生产方在产品的可靠性方案设计过程，都必须参考失效分折的结果。通过失效分折，可鉴别失效模式，弄清失效机理，提出改进措施，并反馈到使用、生产中，将提高元器件和设备的可靠性。 2.失效分析的基本内容 对电子元器件失效机理，原因的诊断过程叫失效分析。进行失效分析往往需要进行电测量并采 用先进的物理、冶金及化学的分析手段。失效分析的任务是确定失效模式和失效机理.提出纠正措