应用总结-电子元器件失效分析

《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.提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理的重复出现。

因此，失效分析的主要内容包括：明确分析对象。

确定失效模式，判断失效原因，研究失效机理，提出预防措施（包括设计改进）。

电子元器件失效分析技术Failure Analysis 编著：张红波一、电子元器件失效分析技术1.1、失效分析的基本概念1.2、失效分析的重要意义1.3、失效分析的一般程序1.4、收集失效现场数据1.5、以失效分析为目的的电测技术1.6、无损失效分析技术1.7、样品制备技术1.8、显微形貌像技术1.9、以测量电压效应为基础的失效定位技术 1.10、以测量电流效应为基础的失效定位技术 1.11、电子元器件化学成份分析技术1.1 失效分析的基本概念目的：确定失效模式和失效机理，提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理重复出现。

失效模式：指观察到的失效现象、失效形式，如开路、短路、参数漂移、功能失效等。

失效机理：指失效的物理化学过程，如疲劳、腐蚀和过应力等。

引起开路失效的主要原因：过电损伤、静电击穿（SEM、图示仪）、金属电迁移、金属的化学腐蚀、压焊点脱落、闩锁效应。

其中淀积Al时提高硅片的温度可以提高Al原子的晶块体积，可以改善电迁移。

典型的闩锁效应电源对地的I－V曲线IV引起漏电和短路失效的主要原因：颗粒引发短路、介质击穿、PN结微等离子击穿、Si－Al互溶Al穿钉VI V I 正常PN 结反向曲线微等离子击穿PN 结反向曲线引起参数漂移的主要原因：封装内水汽凝结、介质的离子粘污、欧姆接触退化、金属电迁移、辐射损伤例：Pad点处无钝化层，有水汽的话，会导致短路，水汽蒸发后又恢复绝缘性，表现为工作时参数不稳定。

失效物理模型：1、应力－强度模型（适于瞬间失效）失效原因：应力>强度例如：过电应力（EOS）、静电放电（ESD）、闩锁（Latch up）等。

2、应力－时间模型（适于缓慢退化）失效原因：应力的时间积累效应，特性变化超差。

例如：金属电迁移、腐蚀、热疲劳等。

3、温度应力－时间模型反应速度符合下面的规律kT E Ae dtdM −=（M 是温度敏感参数，E 是与失效机理有关的激活能）（﹡十度法则：从室温开始，每提高10度，寿命减半）)(00t t Ae M M kT E t −=−−积分产品平均寿命的估算C dt dM L =×kTE B L Ae L kTE+==ln 11T B lnL21T1.2失效分析的重要意义电子元器件研制阶段纠正设计和研制中的错误，缩短研制周期 电子元器件生产阶段、测试和使用阶段查找失效原因，判定失效的责任方根据分析结果，生产厂可以改进元器件的设计和工艺，用户可以改进电路板的设计、改进器件和整机的测试和使用的环境参数或者改变供货商。

电气工程中的电子元器件的故障分析与诊断电子元器件在电气工程中扮演着至关重要的角色，它们是电路和系统中的核心组成部分。

然而，由于使用环境、制造缺陷、老化等因素的影响，电子元器件在使用过程中可能会遇到各种故障。

对于电气工程师来说，了解电子元器件的故障分析和诊断方法是至关重要的，可以帮助他们快速定位并修复故障，确保系统的正常运行。

本文将介绍电子元器件的故障分析与诊断方法。

一、故障分析的基本原则在进行故障分析之前，我们首先要了解故障分析的基本原则。

故障分析的基本原则是逐级深入和逐步缩小范围。

这意味着我们应该从整个系统开始分析，逐步缩小范围，直到找到故障的具体元器件。

这个过程通常可以分为以下几个步骤：1. 收集信息：首先，我们需要收集和整理与故障相关的信息。

这包括系统的设计文件、电路图、故障现象的描述等。

这些信息有助于我们更好地理解系统的工作原理和故障现象。

2. 观察现象：接下来，我们需要观察并记录故障现象。

这包括故障发生的时间、频率、持续时间、故障显示的现象等。

通过观察现象，我们可以初步确定故障的可能原因。

3. 分析可能原因：根据观察到的故障现象，我们可以初步推测可能的故障原因。

这可能涉及到元器件的老化、损坏、短路、开路等问题。

在这一步骤中，我们需要结合系统的工作原理和元器件的特性进行分析。

4. 确认故障：在初步推测可能原因的基础上，我们需要进一步进行测试和实验来确认故障。

这包括使用测试仪器和设备进行元器件的测量、触发测试、电压波形分析等。

5. 修复故障：最后，根据确认的故障原因，我们可以采取相应的措施来修复故障。

这可能包括更换故障元器件、修复或调整电路、更改系统配置等。

二、常见故障分析与诊断方法在实际的电气工程中，我们经常会遇到各种各样的故障情况。

下面，我们将介绍一些常见的故障分析与诊断方法。

1. 电源故障分析：电源是电子系统的重要组成部分，各种故障可能导致系统无法正常供电。

对于电源故障的分析，我们首先需要检查电源输出电压和电流是否正常。

元器件失效分析工作总结下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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电子元器件的失效分析随着人们对电子产品质量可靠性的要求不断增加，电子元器件的可靠性不断引起人们的关注，如何提高可靠性成为电子元器件制造的热点问题。

例如在卫星、飞机、舰船和计算机等所用电子元器件质量可靠性是卫星、飞机、舰船和计算机质量可靠性的基础。

这些都成为电子元器件可靠性又来和发展的动力，而电子元器件的实效分析成为其中很重要的部分。

一、失效分析的定义及意义可靠性工作的目的不仅是为了了解、评价电子元器件的可靠性水平，更重要的是要改进、提高电子元器件的可靠性。

所以，在从使用现场或可靠性试验中获得失效器件后，必须对它进行各种测试、分析，寻找、确定失效的原因，将分析结果反馈给设计、制造、管理等有关部门，采取针对性强的有效纠正措施，以改进、提高器件的可靠性。

这种测试分析，寻找失效原因或机理的过程，就是失效分析。

失效分析室对电子元器件失效机理、原因的诊断过程，是提高电子元器件可靠性的必由之路。

元器件由设计到生产到应用等各个环节，都有可能失效，从而失效分析贯穿于电子元器件的整个寿命周期。

因此，需要找出其失效产生原因，确定失效模式，并提出纠正措施，防止相同失效模式和失效机理在每个元器件上重复出现，提高元器件的可靠性。

归纳起来，失效分析的意义有以下5点：（1）通过失效分析得到改进设计、工艺或应用的理论和思想。

（2）通过了解引起失效的物理现象得到预测可靠性模型公式。

（3）为可靠性试验条件提供理论依据和实际分析手段。

（4）在处理工程遇到的元器件问题时，为是否要整批不用提供决策依据。

（5）通过实施失效分析的纠正措施可以提高成品率和可靠性，减小系统试验和运行工作时的故障，得到明显的经济效益。

二、失效的分类在实际使用中，可以根据需要对失效做适当的分类。

按失效模式，可以分为开路、短路、无功能、特性退化（劣化）、重测合格；按失效原因，可以分成误用失效、本质失效、早期失效、偶然失效、耗损失效、自然失效；按失效程度，可分为完全失效、部分（局部）失效；按失效时间特性程度及时间特性的组合，可以分成突然失效、渐变失效、间隙失效、稳定失效、突变失效、退化失效、可恢复性失效；按失效后果的严重性，可以分为致命失效、严重失效、轻度失效；按失效的关联性和独立性，可以分为关联失效、非关联失效、独立失效、从属失效；按失效的场合，可分为试验失效、现场失效（现场失效可以再分为调试失效、运行失效）；按失效的外部表现，可以分为明显失效、隐蔽失效。

电子元器件的失效机理和失效模式分析摘要：电子元器件在运行过程中，经常由于失效与故障的发生影响到电子设备的正常运转。

元器件不仅是电子设备最为基础的组成结构，而且也是提高系统性能的主要载体。

一般来说，电子设备中的许多问题都是由电子元件的问题引起的。

为了确保电子设备可以正常工作，我们必须对常见设备中电子元器件的失效机理与常见故障情况有一个清晰的认知。

关键词：电子元器件；失效；机理；缺陷；故障1.电子元器件的失效机理一般来说，设计方案存在破绽，制作工艺不完善，使用方法不当，以及环境方面存在问题都会导致电子元器件出现故障。

我们将通过以下几个方面来分析探索电子元器件发生故障的缘由。

（一）电阻器的失效原理电阻作为电子设备的加热元件，是电子设备中使用时间最长的设备。

在电子设备的使用过程中，因电阻器故障造成电子设备发生故障的缘由占总数的15%。

电阻器的失效机理，对电子设备的结构和工艺特性有着决定性的意义。

当电阻出现问题后，人们通常不会将其修复，而是会思考：我们为什么不用一条新的电阻线代替呢？当电阻丝烧毁时，在某些情况下，烧毁的区域可以重新焊接，然后使用。

电阻劣化大多是由于其散热性差、湿度过大或制造存在漏洞等缘由引起的，而烧坏则是由于电路异常引起的，如短路、过载等缘由。

常见的电阻烧坏情形有两种：一种是电流过载和电阻高温引发的电阻烧坏，此时很轻易便可以发觉电阻表面出现损伤。

另一种则是瞬时高压加到电阻上引起的电阻开路或电阻值增大，一般情况下，此时电阻的表面变化不明显，这种故障电阻在高压电路中经常出现[1]。

电阻失效通常是因为致命故障和漂移参数故障。

结合电子设备的实际使用情况我们发现，由前者原因引发电阻器故障的占比可高达90%，包含了短路，机械损伤，接触损坏等等情形，而一般只有10%的电阻故障是由漂移参数故障引起的。

另外接触不良非常容易引起故障，而出现接触不良的情形主要是因为：（1）接触压力太大导致弹簧片松弛，接触点偏离轨道。

电子元器件失效分析一般的仪器都会一点点的误测率，但既然有五道测试，基本可以消退这种误测，否则就说明你的仪器实在太烂啦！然后就是自动选择机的问题，有没有误动作的可能性，最好找一个比较大的不良品样本，对机器进行测试。

假如上面两项都没有问题，那说明运输和贮存可能初相了问题，当然半导体器件受环境因素的影响是比较小的。

最终就有可能是客户和你们的仪器有肯定差距，从而造成这种状况。

当然还有一种状况，就是本身半导体器件质量有问题，漏电测试是反向加电压，可能就是在测试的过程中器件被击穿的。

目的对电子元器件的失效分析技术进行讨论并加以总结。

方法通过对电信器类、电阻器类等电子元器件的失效缘由、失效机理等故障现象进行分析。

结论电子元器件的质量与牢靠性保证体系一个重要组成部分是失效分析，对电子元器件进行失效分析，才能准时了解电子元器件的问题所在，才能为设备及系统的正常工作带来牢靠保障。

进入21世纪后，电子信息技术成为最重要的技术，电子元器件则是电子信息技术进展的前提。

为了促进电子信息技术的进一步进展，就要提高电子元器件的牢靠性，所以就必需了解电子元器件失效的机理、模式以及分析技术等。

1.失效的含义失效是指电子元器件消失的故障。

各种电子系统或者电子电路的重要组成部分一般是不同类型的元器件，当它需要的元器件较多时，则标志其设备的简单程度就较高；反之，则低。

一般还会把电路故障定义为：电路系统规定功能的丢失。

2.失效的分类依据不同的标准，对失效的分类一般主要有以下几种归类法。

以失效缘由为标准：主要分为本质失效、误用失效、偶然失效、自然失效等。

以失效程度为标准：主要分为部分失效、完全失效。

以失效模式为标准：主要分为无功能、短路、开路等。

以失效后果的严峻程度为标准：主要分为轻度失效、严峻失效以及致命失效。

除上述外，还有多种分类标准，如以失效场合、失效外部表现为标准等，不在这里一一赘述。

3.失效的机理电子元器件失效的机理也有不同分类，通常以其导致缘由作为分类依据，主要可分为下面几种失效机理。

常见电子元器件失效机理与故障分析 - 电子元器件电子元器件在使用过程中，经常会消灭失效和故障，从而影响设备的正常工作。

文本分析了常见元器件的失效缘由和常见故障。

电子设备中绝大部分故障最终都是由于电子元器件故障引起的。

假如生疏了元器件的故障类型，有时通过直觉就可快速的找出故障元件，有时只要通过简洁的电阻、电压测量即可找出故障。

1、电阻器类电阻器类元件包括电阻元件和可变电阻元件，固定电阻通常称为电阻，可变电阻通常称为电位器。

电阻器类元件在电子设备中使用的数量很大，并且是一种消耗功率的元件，由电阻器失效导致电子设备故障的比率比较高，据统计约占15% 。

电阻器的失效模式和缘由与产品的结构、工艺特点、使用条件等有亲密关系。

电阻器失效可分为两大类，即致命失效和参数漂移失效。

现场使用统计表明，电阻器失效的85%~90% 属于致命失效，如断路、机械损伤、接触损坏、短路、绝缘、击穿等，只有1 0 % 左右的是由阻值漂移导致失效。

电阻器电位器失效机理视类型不同而不同。

非线形电阻器和电位器主要失效模式为开路、阻值漂移、引线机械损伤和接触损坏；线绕电阻器和电位器主要失效模式为开路、引线机械损伤和接触损坏。

主要有以下四类：（1 ）碳膜电阻器。

引线断裂、基体缺陷、膜层均匀性差、膜层刻槽缺陷、膜材料与引线端接触不良、膜与基体污染等。

（ 2 ）金属膜电阻器。

电阻膜不均匀、电阻膜裂开、引线不牢、电阻膜分解、银迁移、电阻膜氧化物还原、静电荷作用、引线断裂、电晕放电等。

（3 ）线绕电阻器。

接触不良、电流腐蚀、引线不牢、线材绝缘不好、焊点熔解等。

（4 ）可变电阻器。

接触不良、焊接不良、接触簧片裂开或引线脱落、杂质污染、环氧胶不好、轴倾斜等。

电阻简洁产生变质和开路故障。

电阻变质后往往是阻值变大的漂移。

电阻一般不进行修理，而直接更换新电阻。

线绕电阻当电阻丝烧断时，某些状况下可将烧断处理重新焊接后使用。

电阻变质多是由于散热不良，过分潮湿或制造时产生缺陷等缘由造成的，而烧坏则是因电路不正常，如短路、过载等缘由所引起。

各类元器件失效机理分析总结电子元器件在使用过程中，常常会出现失效和故障，从而影响设备的正常工作。

为了保证设备或系统能可靠的工作，对于电子元器件的可靠性要求就非常高。

可靠性指标已经成为元器件的重要质量指标之一。

了解了元器件的失效模式和失效机理，对于诊断设备故障和保持设备的可靠性是十分重要的，下文简单介绍各种元器件的失效机理。

1、电阻器常见的非绕线电阻器按照电阻体所用的材料不同可以分为四种类型即合金型、薄膜型、厚膜型和合成型。

对于固定电阻器，其主要失效模式有开路、电参数漂移等；而对于电位器，其主要失效模式有开路、电参数漂移、噪声增大等。

使用环境也将导致电阻器老化，对于电子pcba的寿命具有很大影响。

1）氧化：电阻器电阻体的氧化将使电阻值增大，是造成电阻器老化的最主要因素。

除了贵金属及合金制成的电阻体外，其他材料都会受到空气中氧的破坏。

氧化作用是长期作用的，当其他因素的影响逐渐减弱后，氧化作用将成为主要因素，高温高湿环境会加速电阻器的氧化。

对于精密电阻器和高阻值电阻器，防止氧化的根本措施是密封保护。

小编建议密封材料应采用无机材料，如金属、陶瓷、玻璃等。

有机保护层不能完全防止透湿和透气，对氧化和吸附作用只能起到延缓作用。

2）黏结剂的老化：对于有机合成型电阻器，有机黏结剂的老化是影响电阻器稳定性的主要因素，有机黏结剂主要是合成树脂，PCBA加工企业在电阻器的制造过程中，合成树脂经热处理转变为高聚合度的热固性聚合物。

引起聚合物老化的主要因素是氧化。

氧化生成的游离基引起聚合物分子键的铰链，从而使聚合物进一步固化、变脆，进而丧失弹性和发生机械破坏。

黏结剂的固化使电阻器体积收缩，导电颗粒之间的接触压力增大，接触电阻变小，使电阻值减小，但黏结剂的机械破坏也会使电阻值增大。

通常黏结剂的固化发生在前，机械破坏发生在后，所以有机合成型电阻器的电阻值呈现出以下规律：在开始阶段有些下降，然后转为增大，且有不断增大的趋势。

由于聚合物的老化与温度、光照密切相关，所以在高温环境和强烈光线照射下，合成电阻器会加速老化。

元器件的失效模式总结Beverly Chen2016-2-4一、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。