电子元器件失效的类型

1 按失效机理的分类

按照失效机理,电子元器件的失效可以分为结构性失效、热失效、电失效、腐蚀性失效等。

(1)结构性失效是指产品的结构件由于材料的损伤或蜕变而造成的失效,如疲劳断裂、磨损、变形等。对于电子元器件产品,结构性失效主要是由结构件的材料特性及受到的机械应力造成的,有时候也与热应力和电应力有关。

(2)热失效是指产品由于过热或急剧温度变化而导致的烧毁、熔融、蒸发、迁移、断裂等失效。对于电子元器件产品,热失效主要是由热应力造成的,但往往也与产品的结构设计、材料选择有关。

(3)电失效是指产品由于过电或长期电应力作用而导致的烧毁、熔融、参数漂移或退化等失效。对于电子元器件产品,电失效主要是由电应力造成的,但与材料缺陷、结构密切相关。

(4)腐蚀性失效是指产品受到化学腐蚀、电化学腐蚀,或材料出现老化、变质而造成的失效。对于电子元器件产品,腐蚀性失效主要是由腐蚀性物质(如酸、碱等)的侵入或残留造成的,也与外部的温度、湿度、电压等因素有关。

2 按失效时间特征的分类

按照失效时间特征,电子元器件产品的失效同样可以分为早期失效、偶然失效和耗损失效。

(1)早期失效是由材料缺陷或制造过程引入的缺陷等造成的失效,这时产品的失效率往往较高。可以通过特定的老化、筛选来剔除有缺陷的产品,使失效率很快降低并稳定下来。对于电子产品,早期失效的原因有:材料缺陷、设计缺陷、制造过程引入的缺陷等。要减少产品的早期失效,必须明确引起失效的缺陷及产生途经,并加以有效控制。

(2)偶然失效是由随机发生的事件引起的失效,这时产品失效发生的概率较小且具有随机性。要预防和控制偶然失效的发生,同样需要寻找失效发生的根源。对于电子元器件产品,引起偶然失效的原因有设计裕度不当、潜在缺陷、偶发应力和人为因素等。

(3)耗损失效是由于长期工作或恶劣环境造成产品性能、功能发生不可逆变化而引起的失效,这时产品的失效率快速增大,最终产品失效。对于电子元器件产品,引起耗损失效的原因有原子/离子迁移、界面效应、辐射效应、热电效应、电化学腐蚀、磨损、断裂和疲劳等。

3 按失效后果的分类

按照失效后果,电子元器件产品的失效可以分为参数漂移、退化失效、功能失效、间歇失效等。

(1)参数漂移是指电子元器件产品一个或多个参数发生正向或逆向漂移出规定范围而失效。对于电子元器件产品,引起参数漂移的原因有离子沾污、氧化层电荷等。

(2)退化失效是电子元器件产品一个或多个参数或产品的某个局部特性发生退化性变化直至达不到规定要求而失效。退化失效是一个渐变的过程。对于电子元器件产品,引起退化失效的原因有长期应力作用、材料互扩散、电化学腐蚀和金属原子迁移等。

(3)功能失效是电子元器件产品部分丧失或完全丧失规定的功能而失效。对于电子元器件产品,引起功能失效的原因有过应力、退化引起的性能突变、腐蚀等。

(4)间歇失效是电子元器件产品在试验或使用中出现的时好时坏现象的失效。对于电子元器件产品,引起间歇失效的原因有导电多余物、沾污、金属间化合物生成、应力导致的裂缝等。

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