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电子元器件的失效是引发电子电路或系统故障的主要因素。
& z' @) S% e3 m& `电子元器件的失效周期随时间的变化大致分为三个阶段:早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。9 x+ F/ A! f! `% v
早期失效期,此阶段的特点:失效率高、可靠性低,但随工作时间的增加而失效率迅速下降。产生早期失效的原因:一 元器件在设计制造工艺上的缺陷;二 元器件本身材料、结构上的缺陷;+ Z7 r& B+ @" ^0 p8 o
+ N1 Q( |2 @2 d0 a% W7 G偶然失效期,是电子元器件的正常工作期,其特点是失效率比早期失效率低且稳定。这一时期的失效由偶然不确定因素引起,失效时间也是随机的。, R6 K. U+ Q4 p
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8 {3 x/ r2 k ]/ ~" w9 g, F耗损失效期,与早期失效期相反,失效率随工作时间增加而上升。此阶段由于元器件长期使用而产生的损耗、磨损、老化、疲劳等有原因引起。9 W8 }1 y8 e2 ?/ V+ |
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电子元器件的可靠性与规定的条件是分不开的,规定条件是由使用时的工作条件、环境条件或储存条件等组成。工作条件指使用时的电压、电流和功率等,环境条件或储存条件是指所处的温度、湿度和气压等。8 m" a* Z l3 e& T
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根据经验,电子元器件故障的原因主要有两个:一是不正常的电气条件;二是不正常的工作环境。优良的电气条件取决于电路的正确设计。如果元件能够在额定状态下工作,其寿命就会较长。如果过载使用,寿命就会缩短。其次,环境条件中如高温、高湿、空气中的尘埃和腐蚀性化学物质、ESD等都会影响元器件的寿命。
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4 m! n2 e [! V; \' a7 L( {& i. m6 }而按照导致的原因可将失效机理分为以下六种:$ W" S7 I7 g9 b: D% q. I
1、设计问题引起的劣化4 X0 M2 r8 S7 H, K# z K9 S
指版图、电路和结构等方面的设计缺陷;
( Z. _3 p( c. a2、体内劣化机理
' _& |7 d+ I! x, d9 `4 v; r `2 |指二次击穿、CMOS 闭锁效应、中子辐射损伤、重金属玷污和材料缺陷引起的结构性能退化、瞬间功率过载等;
+ c4 ~) J3 F- P! D. {0 n% Q0 R% }" q3、表面劣化机理$ @( ~9 _& k! h( n8 D
指钠离子玷污引起沟道漏电、γ辐射损伤、表面击穿( 蠕变) 、表面复合引起小电流增益减小等;- s7 X& ^, R" W6 }" n; G
4、金属化系统劣化机理
- P1 Y) |- `) o9 R指铝电迁移、铝腐蚀、铝化伤、铝缺口、台阶断铝、过电应力烧毁等;
{3 l+ K" w5 n* ?* m5、封装劣化机理0 Y! x( M9 Y+ Q7 a. y
指管腿腐蚀、漏气、壳内有外来物引起漏电或短路等;
% m ~2 e [5 R2 q4 J6、使用问题引起的损坏
$ u7 j0 r7 `$ U2 X8 V指静电损伤、电浪涌损伤、机械损伤、过高温度引起的破坏、干扰信号引起的故障、焊剂腐蚀管脚等。
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