电子元器件的失效与故障分析(一)

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电子电路或系统主要是由各种元器件组成的。元器件的可靠性是电子线路或系统可靠性的基础，电子设备复杂程度的显著标志是所需元器件数量的多少。而电子设备的可靠性决定于所用元器件的可靠性。因为电子设备中的任何一个元器件、任何一个焊点发生故障都将导致系统发生故障。人们在诊断实践中发现，电子电路的故障大约有８０％是硬故障，其中又有６０％-８０％是电阻开路、电容短路以及三极管和二极管等引出线的开路或短路等引起的故障。这样人们自然会想到，电子设备所用的元器件数量越多，其可靠性问题就越严重，为保证设备或系统可靠的工作，对元器件可靠性的要求就非常高、非常苛刻。可靠指性标已经开始成为元器件的重要的质量指标之一。因此，了解元器件的可靠性，分析元器件的失效机理，是电子电路故障诊断技术的重要任务之一。
　　　　１．半导休器件失效机理　
　　　半导体元器件所使用的材料非常广泛，有金属材料，非金属材料和高分子材料。大多数固态物质是晶体（多数是多晶体，也有些是单晶体），也有非晶体态物质或无定形物质。
　　　　半导体器件的失效模式大致可划分为六大类：即开路、短路、无功能、特性劣化、重测合格率低和结构不好等六类。最常见的有烧毁、管壳漏气、管腿腐蚀或折断、芯片表面内涂树脂裂缝、芯片粘结不良、键合点不牢或腐蚀、芯片表面铝腐蚀、铝膜伤痕、光刻／氧化层缺陷、漏电流大、阀值电压漂移等。如果将器件品种按失效模式不同分类作出累积频数值方图，就能准确地找出主要问题和提出针对性的改进措施．
　　　　主要的失效机理大致的原因有：
　　　　（１）设计问题引起的劣化：板图、电路和结构等方面的设计缺陷；
　　　　（２）体内劣化机理：二次击穿ＣＭＯｓ闭锁效应、中子辐射损伤、重金属沾污和材料缺陷引起的结构性能退化、瞬时功率过载；
　　　　（３）表面劣化机理：钠离子沾污引起沟道漏电、，辐射损伤、表面击穿（蠕变）、表面复合引起小电流增益减小；
　　　　（４）金属化系统劣化机理：金铝合金、铝电迁移、铝腐蚀、铝划伤、铝缺口、台阶断铝、过电应力烧毁；
　　　　（５）封袋劣化机理：管腿腐蚀、漏气、壳内有外来物引起漏电或短路等；
　　　　（６）使用问题引起的损坏：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、焊剂腐蚀管腿等。
　　　　２．各类晶体管的失效机理
　　　　各类晶体管及其失效机理的对应关系见表８．１．１