FMEA的常見失效: 電子元器件

本文為客座文章，文章作者介紹：

電子元器件的失效是引發電子電路或系統故障的主要因素。

FMEA的常見失效

電子元器件失效率曲線的特徵：浴缸曲線(Bathtub curve)

如圖：從曲線上可以看到，電子元器件的失效週期隨時間的變化大致分為三個階段：早期失效期、偶然失效期、耗損失效期。

早期失效期，此階段的特點：失效率高、可靠性低，但隨工作時間的增加而失效率迅速下降。產生早期失效的原因：一 元器件在設計製造工藝上的缺陷；二 元器件本身材料、結構上的缺陷；

偶然失效期，是電子元器件的正常工作期，其特點是失效率比早期失效率低且穩定。這一時期的失效由偶然不確定因素引起，失效時間也是隨機的。

耗損失效期，與早期失效期相反，失效率隨工作時間增加而上升。此階段由於元器件長期使用而產生的損耗、磨損、老化、疲勞等有原因引起。

電子元器件的可靠性與規定的條件是分不開的，規定條件是由使用時的工作條件、環境條件或儲存條件等組成。工作條件指使用時的電壓、電流和功率等，環境條件或儲存條件是指所處的溫度、濕度和氣壓等。

根據經驗，電子元器件故障的原因主要有兩個：一是不正常的電氣條件；二是不正常的工作環境。優良的電氣條件取決於電路的正確設計。如果元件能夠在額定狀態下工作，其壽命就會較長。如果過載使用，壽命就會縮短。其次，環境條件中如高溫、高濕、空氣中的塵埃和腐蝕性化學物質、ESD等都會影響元器件的壽命。

常見的元器件失效如下：

元器件類別	常見失效
半導體器	開路、短路、無功能、特性劣化、重測合格率低、結構不好等
電阻器類	斷路、機械損傷、接觸損壞、短路、絕緣、擊穿等
電容器類	擊穿、開路、參數退化、電解液洩漏及機械損傷等
電位器類	參數漂移、開路、短路、接觸不良、動噪聲大、機械損傷等
繼電器類	接觸不良、觸點粘結、靈敏度惡化、接點誤動作、短路（包含線圈短路）、接觸簧片斷裂、線圈斷線、線圈燒燬等
接插件及開關	接觸不良、絕緣不良、接觸瞬斷、彈簧斷裂、機械失效、吊克力下降、動觸刀斷頭、跳步不清晰、絕緣材料破損等
集成塊類	電極開路、電極短路、引線折斷、機械磨損和封裝裂縫、可銲接性差等

而按照導致的原因可將失效機理分為以下六種:

1、設計問題引起的劣化

指版圖、電路和結構等方面的設計缺陷;

2、體內劣化機理

指二次擊穿、CMOS 閉鎖效應、中子輻射損傷、重金屬玷污和材料缺陷引起的結構性能退化、瞬間功率過載等;

3、表面劣化機理

指鈉離子玷污引起溝道漏電、γ輻射損傷、表面擊穿( 蠕變) 、表面復合引起小電流增益減小等;

4、金屬化系統劣化機理

指鋁電遷移、鋁腐蝕、鋁化傷、鋁缺口、台階斷鋁、過電應力燒燬等;

5、封裝劣化機理

指管腿腐蝕、漏氣、殼內有外來物引起漏電或短路等;

6、使用問題引起的損壞

指靜電損傷、電浪湧損傷、機械損傷、過高溫度引起的破壞、干擾信號引起的故障、焊劑腐蝕管腳等。