In hierdie vraestel word die mislukkingsmodusse en mislukkingsmeganismes van elektroniese komponente bestudeer en hul sensitiewe omgewings word gegee om 'n verwysing te verskaf vir die ontwerp van elektroniese produkte
1. Tipiese komponentfoutmodusse
Reeksnommer
Elektroniese komponent naam
Omgewingsverwante mislukkingsmodusse
Omgewingstres
1. Elektromeganiese komponente
Vibrasie veroorsaak moegheid breek van spoele en losmaak van kabels.
Vibrasie, skok
2. Halfgeleier mikrogolf toestelle
Hoë temperatuur- en temperatuurskok lei tot delaminering by die koppelvlak tussen die pakketmateriaal en die skyfie, en tussen die pakketmateriaal en die skyfiehouer-koppelvlak van die plastiek-verseëlde mikrogolfmonoliet.
Hoë temperatuur, temperatuur skok
3. Hibriede geïntegreerde stroombane
Skok lei tot krake van keramieksubstraat, temperatuurskok lei tot krake van kapasitor-eindelektrode, en temperatuursiklus lei tot soldeermislukking.
Skok, temperatuur siklus
4. Diskrete toestelle en geïntegreerde stroombane
Termiese ineenstorting, chip soldering mislukking, binneste loodbinding mislukking, skok wat lei tot passiveringslaag breuk.
Hoë temperatuur, skok, vibrasie
5. Resistiewe komponente
Kernsubstraatbreuk, weerstandsfilmbreuk, loodbreek
Skok, hoë en lae temperatuur
6. Bordvlakkring
Gebarste soldeerverbindings, gebreekte kopergate.
Hoë temperatuur
7. Elektriese vakuum
Moegheidsbreuk van warm draad.
Vibrasie
2, tipiese komponent mislukking meganisme analise
Mislukking modus van elektroniese komponente is nie 'n enkele, net 'n verteenwoordigende deel van die tipiese komponente sensitiewe omgewing toleransie limiet analise, ten einde 'n meer algemene gevolgtrekking te kry.
2.1 Elektromeganiese komponente
Tipiese elektromeganiese komponente sluit in elektriese verbindings, relais, ens. Die mislukkingsmodusse word in diepte ontleed met die struktuur van die twee tipes komponente onderskeidelik.
1) Elektriese verbindings
Elektriese verbinding deur die dop, isolator en kontak liggaam van die drie basiese eenhede, is die mislukking af opgesom in die kontak mislukking, isolasie mislukking en meganiese mislukking van die drie vorme van mislukking.Die belangrikste vorm van mislukking van die elektriese aansluiting vir die kontak mislukking, die mislukking van sy prestasie: kontak op die oombliklike breek en kontak weerstand verhoog.Vir elektriese verbindings, as gevolg van die bestaan van kontakweerstand en materiaalgeleierweerstand, sal kontakweerstand en metaalmateriaalgeleierweerstand, as daar stroom deur die elektriese verbinding vloei, Joule-hitte genereer, Joule-hitte sal hitte verhoog, wat lei tot 'n toename in die temperatuur van die kontak punt, te hoë kontak punt temperatuur sal maak dat die kontak oppervlak van die metaal versag, smelt of selfs kook, maar ook verhoog die kontak weerstand, dus veroorsaak kontak mislukking..In die rol van hoë temperatuur omgewing, sal die kontak dele ook verskyn kruip verskynsel, maak die kontak druk tussen die kontak dele afneem.Wanneer die kontakdruk tot 'n sekere mate verminder word, sal die kontakweerstand skerp toeneem, en uiteindelik swak elektriese kontak veroorsaak, wat lei tot kontakonderbreking.
Aan die ander kant, sal die elektriese konneksie in berging, vervoer en werk onderhewig wees aan 'n verskeidenheid vibrasieladings en impakkragte, wanneer die eksterne vibrasielas-opwekkingsfrekwensie en elektriese verbindings naby aan die inherente frekwensie, die elektriese konneksie resonansie sal maak verskynsel, wat lei tot die gaping tussen die kontak stukke groter word, die gaping verhoog tot 'n sekere mate, die kontak druk sal onmiddellik verdwyn, wat lei tot elektriese kontak "instant break".In die vibrasie, skoklading, sal die elektriese verbinding interne spanning genereer, wanneer die spanning die opbrengssterkte van die materiaal oorskry, sal die materiaal skade en breuk veroorsaak;in die rol van hierdie langtermyn stres, sal die materiaal ook voorkom moegheid skade, en uiteindelik veroorsaak mislukking.
2) Aflos
Elektromagnetiese relais bestaan gewoonlik uit kerns, spoele, ankers, kontakte, riete en so meer.Solank as wat 'n sekere spanning aan beide kante van die spoel bygevoeg word, sal 'n sekere stroom in die spoel vloei, wat dus 'n elektromagnetiese effek produseer, die anker sal die elektromagnetiese aantrekkingskrag oorkom om terug te keer na die veertrek na die kern, wat dryf op sy beurt die anker se bewegende kontakte en statiese kontakte (gewoonlik oop kontakte) om toe te maak.Wanneer die spoel afgeskakel word, verdwyn die elektromagnetiese suigkrag ook, die anker sal terugkeer na die oorspronklike posisie onder die reaksiekrag van die veer, sodat die bewegende kontak en die oorspronklike statiese kontak (normaal geslote kontak) suig.Hierdie suiging en vrylating, dus die bereiking van die doel van geleiding en afgesny in die stroombaan.
Die belangrikste maniere van algehele mislukking van elektromagnetiese relais is: relais normaalweg oop, relais normaal gesluit, relais dinamiese veeraksie voldoen nie aan die vereistes nie, kontak sluiting nadat die aflos elektriese parameters die swak oorskry.As gevolg van die tekort aan elektromagnetiese aflos produksie proses, baie elektromagnetiese aflos mislukking in die produksie proses om die kwaliteit van verborge gevare te lê, soos meganiese spanning verligting tydperk is te kort wat lei tot meganiese struktuur na die giet dele vervorming, residu verwydering is nie uitgeput wat lei tot PIND toets misluk of selfs mislukking, fabriek toets en gebruik van sifting is nie streng sodat die mislukking van die toestel in gebruik, ens. Die impak omgewing is waarskynlik plastiese vervorming van metaal kontakte veroorsaak, wat lei tot aflos mislukking.In die ontwerp van toerusting wat relais bevat, is dit nodig om te fokus op die impak omgewing aanpasbaarheid om te oorweeg.
2.2 Halfgeleier mikrogolf komponente
Mikrogolf halfgeleier toestelle is komponente gemaak van Ge, Si en III ~ V saamgestelde halfgeleier materiale wat werk in die mikrogolf band.Hulle word gebruik in elektroniese toerusting soos radar, elektroniese oorlogvoeringstelsels en mikrogolfkommunikasiestelsels.Mikrogolfdiskrete toestelverpakking, benewens die verskaffing van elektriese verbindings en meganiese en chemiese beskerming vir die kern en penne, moet die ontwerp en keuse van die behuising ook die impak van die behuisingsparasitiese parameters op die mikrogolfoordrag-eienskappe van die toestel in ag neem.Die mikrogolfbehuising is ook 'n deel van die stroombaan, wat self 'n volledige inset- en uitsetkring uitmaak.Daarom moet die vorm en struktuur van die behuising, grootte, diëlektriese materiaal, geleierkonfigurasie, ens. ooreenstem met die mikrogolfkenmerke van die komponente en stroombaantoepassingsaspekte.Hierdie faktore bepaal parameters soos kapasitansie, elektriese leidingweerstand, kenmerkende impedansie en geleier- en diëlektriese verliese van die buisbehuizing.
Omgewingsrelevante mislukkingsmodusse en -meganismes van mikrogolf halfgeleierkomponente sluit hoofsaaklik hekmetaal sink en agteruitgang van weerstandseienskappe in.Gate metaal sink is as gevolg van die termies versnelde diffusie van hek metaal (Au) in GaAs, so hierdie mislukking meganisme vind hoofsaaklik plaas tydens versnelde lewensduur toetse of uiters hoë temperatuur werking.Die tempo van poortmetaal (Au) diffusie in GaAs is 'n funksie van die diffusiekoëffisiënt van die poortmetaalmateriaal, temperatuur en materiaalkonsentrasiegradiënt.Vir 'n perfekte roosterstruktuur word die toestel se werkverrigting nie beïnvloed deur 'n baie stadige diffusietempo by normale bedryfstemperature nie, maar die diffusietempo kan beduidend wees wanneer die partikelgrense groot is of daar baie oppervlakdefekte is.Weerstande word algemeen gebruik in mikrogolf monolitiese geïntegreerde stroombane vir terugvoerkringe, stel die vooroordeelpunt van aktiewe toestelle, isolasie, kragsintese of die einde van koppeling, daar is twee strukture van weerstand: metaalfilmweerstand (TaN, NiCr) en liggies gedoteerde GaAs dun laag weerstand.Toetse toon dat die agteruitgang van NiCr-weerstand wat deur humiditeit veroorsaak word, die hoofmeganisme van die mislukking daarvan is.
2.3 Hibriede geïntegreerde stroombane
Tradisionele hibriede geïntegreerde stroombane, volgens die substraatoppervlak van die dikfilmgeleideband, word dunfilmgeleidebandproses verdeel in twee kategorieë van dikfilmhibriede geïntegreerde stroombane en dunfilmhibriede geïntegreerde stroombane: sekere klein gedrukte stroombaan (PCB) stroombaan, as gevolg van die gedrukte stroombaan is in die vorm van film in die plat bord oppervlak 'n geleidende patroon te vorm, ook geklassifiseer as 'n hibriede geïntegreerde stroombane.Met die opkoms van multi-chip komponente het hierdie gevorderde hibriede geïntegreerde stroombaan, sy substraat unieke multi-laag bedrading struktuur en deur-gat proses tegnologie, die komponente 'n hibriede geïntegreerde stroombaan in 'n hoë-digtheid interkonneksie struktuur sinoniem gemaak met die substraat wat gebruik word. in multi-chip komponente en sluit in: dun film meerlaags, dik film meerlaags, hoë-temperatuur saamgevuurde, lae-temperatuur saamgevuurde, silikon-gebaseerde, PCB multilaag substraat, ens.
Hibriede geïntegreerde stroombaan omgewingstresmislukkingsmodusse sluit hoofsaaklik elektriese oopkringbrekings in wat veroorsaak word deur substraatkrake en sweismislukking tussen komponente en dikfilmgeleiers, komponente en dunfilmgeleiers, substraat en behuising.Meganiese impak as gevolg van produkval, termiese skok as gevolg van soldeerwerking, bykomende spanning veroorsaak deur ongelykheid van vervorming van die substraat, laterale trekspanning as gevolg van termiese wanverhouding tussen substraat en metaalbehuising en bindingsmateriaal, meganiese spanning of termiese spanningskonsentrasie veroorsaak deur interne defekte van substraat, potensiële skade veroorsaak deur substraat boor en substraat sny plaaslike mikro krake, uiteindelik lei tot eksterne meganiese spanning groter as die inherente meganiese sterkte van keramiek substraat wat Die resultaat is mislukking.
Soldeerstrukture is vatbaar vir herhaalde temperatuursiklusspannings, wat kan lei tot termiese moegheid van die soldeerlaag, wat lei tot verminderde bindingssterkte en verhoogde termiese weerstand.Vir tin-gebaseerde klas van rekbare soldeersel, die rol van temperatuur sikliese spanning lei tot termiese moegheid van die soldeerlaag is te wyte aan die termiese uitsettingskoëffisiënt van die twee strukture verbind deur die soldeersel is inkonsekwent, is die soldeer verplasing vervorming of skuif vervorming, na herhaaldelik, die soldeersel laag met moegheid kraak uitbreiding en uitbreiding, wat uiteindelik lei tot moegheid mislukking van die soldeersel laag.
2.4 Diskrete toestelle en geïntegreerde stroombane
Halfgeleier-diskrete toestelle word volgens breë kategorieë in diodes, bipolêre transistors, MOS-veldeffekbuise, tiristors en geïsoleerde hek bipolêre transistors verdeel.Geïntegreerde stroombane het 'n wye reeks toepassings en kan volgens hul funksies in drie kategorieë verdeel word, naamlik digitale geïntegreerde stroombane, analoog geïntegreerde stroombane en gemengde digitaal-analoog geïntegreerde stroombane.
1) Diskrete toestelle
Diskrete toestelle is van verskillende tipes en het hul eie spesifisiteit as gevolg van hul verskillende funksies en prosesse, met beduidende verskille in mislukkingsprestasie.As die basiese toestelle wat deur halfgeleierprosesse gevorm word, is daar egter sekere ooreenkomste in hul mislukkingsfisika.Die vernaamste foute wat verband hou met eksterne meganika en natuurlike omgewing is termiese ineenstorting, dinamiese stortvloed, chip soldering mislukking en interne loodbinding mislukking.
Termiese ineenstorting: Termiese ineenstorting of sekondêre ineenstorting is die hooffoutmeganisme wat halfgeleierkragkomponente beïnvloed, en die meeste van die skade tydens gebruik hou verband met die sekondêre ineenstortingsverskynsel.Sekondêre afbreking word verdeel in voorwaartse vooroordeel sekondêre afbreek en terugwaartse vooroordeel sekondêre afbreek.Eersgenoemde hou hoofsaaklik verband met die toestel se eie termiese eienskappe, soos die toestel se dopingkonsentrasie, intrinsieke konsentrasie, ens., terwyl laasgenoemde verband hou met die stortvloedvermeerdering van draers in die ruimteladinggebied (soos naby die versamelaar), beide waarvan altyd gepaard gaan met die konsentrasie van stroom binne die toestel.By die toepassing van sulke komponente moet spesiale aandag aan termiese beskerming en hitte-afvoer gegee word.
Dinamiese stortvloed: Tydens dinamiese afskakeling as gevolg van eksterne of interne kragte, veroorsaak die stroombeheerde botsingionisasie-verskynsel wat binne die toestel, beïnvloed deur die vrye draerkonsentrasie, 'n dinamiese stortvloed, wat in bipolêre toestelle, diodes en IGBT's kan voorkom.
Chipsoldeermislukking: Die hoofrede is dat die skyfie en die soldeersel verskillende materiale is met verskillende termiese uitsettingskoëffisiënte, so daar is 'n termiese wanverhouding by hoë temperature.Daarbenewens verhoog die teenwoordigheid van soldeerholtes die termiese weerstand van die toestel, wat hitteafvoer erger maak en warm kolle in die plaaslike area vorm, wat die aansluitingstemperatuur verhoog en veroorsaak dat temperatuurverwante foute soos elektromigrasie voorkom.
Innerlike loodbindingsmislukking: hoofsaaklik korrosieversaking by die bindingspunt, veroorsaak deur die korrosie van aluminium wat veroorsaak word deur die werking van waterdamp, chloorelemente, ens. in 'n warm en vogtige soutsproei-omgewing.Moegheidsbreuk van aluminiumbindingsleidings wat veroorsaak word deur temperatuursiklus of vibrasie.Die IGBT in module-pakket is groot in grootte, en as dit op 'n onbehoorlike manier geïnstalleer word, is dit baie maklik om streskonsentrasie te veroorsaak, wat lei tot moegheidsbreuk van die interne leidings van die module.
2) Geïntegreerde stroombaan
Die mislukkingsmeganisme van geïntegreerde stroombane en die gebruik van die omgewing het 'n goeie verwantskap, vog in 'n vogtige omgewing, skade wat deur statiese elektrisiteit of elektriese stuwings gegenereer word, te hoë gebruik van die teks en die gebruik van geïntegreerde stroombane in 'n stralingsomgewing sonder straling weerstandsversterking kan ook die mislukking van die toestel veroorsaak.
Interface-effekte wat verband hou met aluminium: In die elektroniese toestelle met silikon-gebaseerde materiale, SiO2-laag as 'n diëlektriese film word wyd gebruik, en aluminium word dikwels gebruik as 'n materiaal vir interkonneksielyne, SiO2 en aluminium by hoë temperature sal 'n chemiese reaksie wees, sodat die aluminiumlaag dun word, indien die SiO2-laag uitgeput is as gevolg van reaksieverbruik, sal direkte kontak tussen aluminium en silikon veroorsaak.Daarbenewens sal die goue looddraad en aluminium-interkonneksielyn of aluminiumbindingsdraad en die binding van die vergulde looddraad van die buisdop Au-Al-koppelvlakkontak produseer.As gevolg van die verskillende chemiese potensiaal van hierdie twee metale, na langtermyn gebruik of berging by hoë temperature bo 200 ℃ sal 'n verskeidenheid van intermetaal verbindings produseer, en as gevolg van hul rooster konstantes en termiese uitsettingskoëffisiënte is anders, in die bindingspunt binne 'n groot spanning, word die geleidingsvermoë klein.
Metalliseringskorrosie: Die aluminiumverbindingslyn op die skyfie is vatbaar vir korrosie deur waterdamp in 'n warm en vogtige omgewing.As gevolg van die prysverrekening en maklike massaproduksie, is baie geïntegreerde stroombane met hars ingekapsuleer, maar waterdamp kan deur die hars gaan om die aluminiumverbindings te bereik, en onsuiwerhede wat van buite ingebring word of in die hars opgelos word, werk saam met metaalaluminium om te veroorsaak korrosie van die aluminium verbindings.
Die delamineringseffek wat deur waterdamp veroorsaak word: plastiek-IC is die geïntegreerde stroombaan wat met plastiek en ander harspolimeermateriaal ingekapsuleer is, benewens die delaminasie-effek tussen die plastiekmateriaal en die metaalraam en skyfie (algemeen bekend as die "springmielies"-effek), omdat die harsmateriaal die eienskappe van adsorpsie van waterdamp het, sal die delaminasie-effek wat veroorsaak word deur die adsorpsie van waterdamp ook veroorsaak dat die toestel misluk..Mislukking meganisme is die vinnige uitbreiding van water in die plastiek verseëling materiaal by hoë temperature, sodat die skeiding tussen die plastiek en sy aanhegting van ander materiale, en in ernstige gevalle, die plastiek verseëling liggaam sal bars.
2.5 Kapasitiewe weerstandskomponente
1) Weerstande
Algemene nie-windende weerstande kan in vier tipes verdeel word volgens die verskillende materiale wat in die weerstandsliggaam gebruik word, naamlik legeringstipe, filmtipe, dikfilmtipe en sintetiese tipe.Vir vaste weerstande is die hooffoutmodusse oopkring, elektriese parameterverdryf, ens.;terwyl vir potensiometers die hooffoutmodusse oopkring, elektriese parameterverdryf, geraastoename, ens. Die gebruiksomgewing sal ook lei tot weerstandsveroudering, wat 'n groot impak op die lewe van elektroniese toerusting het.
Oksidasie: Oksidasie van die weerstandsliggaam sal die weerstandswaarde verhoog en is die belangrikste faktor wat weerstandsveroudering veroorsaak.Behalwe vir weerstandsliggame wat van edelmetale en legerings gemaak is, sal alle ander materiale deur suurstof in die lug beskadig word.Oksidasie is 'n langtermyn effek, en wanneer die invloed van ander faktore geleidelik afneem, sal oksidasie die hooffaktor word, en hoë temperatuur en hoë humiditeit omgewings sal die oksidasie van resistors versnel.Vir presisie resistors en hoë weerstand waarde weerstande, is die fundamentele maatreël om oksidasie te voorkom, seëlbeskerming.Seëlmateriaal moet anorganiese materiale wees, soos metaal, keramiek, glas, ens. Die organiese beskermende laag kan nie vogdeurlaatbaarheid en lugdeurlaatbaarheid heeltemal voorkom nie, en kan slegs 'n vertraagde rol speel in oksidasie en adsorpsie.
Veroudering van die bindmiddel: Vir organiese sintetiese weerstande is veroudering van die organiese bindmiddel die hooffaktor wat die stabiliteit van die weerstand beïnvloed.Die organiese bindmiddel is hoofsaaklik 'n sintetiese hars, wat in 'n hoogs gepolimeriseerde termohardende polimeer omskep word deur hittebehandeling tydens die vervaardigingsproses van die weerstand.Die hooffaktor wat polimeerveroudering veroorsaak, is oksidasie.Die vrye radikale wat deur oksidasie gegenereer word, veroorsaak die skarnier van die polimeer molekulêre bindings, wat die polimeer verder genees en dit bros maak, wat lei tot verlies aan elastisiteit en meganiese skade.Die uitharding van die bindmiddel veroorsaak dat die weerstand in volume krimp, wat die kontakdruk tussen die geleidende deeltjies verhoog en die kontakweerstand verlaag, wat 'n afname in weerstand tot gevolg het, maar die meganiese skade aan die bindmiddel verhoog ook die weerstand.Gewoonlik vind die uitharding van die bindmiddel plaas voor, meganiese skade vind daarna plaas, so die weerstandswaarde van organiese sintetiese resistors toon die volgende patroon: 'n mate van afname in die begin van die stadium, draai dan om te verhoog, en daar is 'n neiging om te styg.Aangesien die veroudering van polimere nou verwant is aan temperatuur en lig, sal sintetiese weerstande veroudering onder hoë temperatuur omgewing en sterk ligblootstelling versnel.
Veroudering onder elektriese las: Die toepassing van 'n las op 'n weerstand sal sy verouderingsproses versnel.Onder GS-lading kan elektrolitiese aksie dunfilmweerstande beskadig.Elektrolise vind plaas tussen die gleuwe van 'n gleufweerstand, en as die weerstandsubstraat 'n keramiek- of glasmateriaal is wat alkalimetaalione bevat, beweeg die ione onder die werking van die elektriese veld tussen die gleuwe.In 'n vogtige omgewing verloop hierdie proses meer gewelddadig.
2) Kapasitors
Die mislukkingsmodusse van kapasitors is kortsluiting, oopkring, agteruitgang van elektriese parameters (insluitend verandering van kapasiteit, toename van verlieshoektangens en afname in isolasieweerstand), vloeistoflekkasie en loodkorrosiebreek.
Kortsluiting: Die vlieënde boog by die rand tussen pole by hoë temperatuur en lae lugdruk sal lei tot kortsluiting van kapasitors, boonop sal die meganiese spanning soos eksterne skok ook verbygaande kortsluiting van diëlektrikum veroorsaak.
Oop stroombaan: Oksidasie van looddrade en elektrodekontakte veroorsaak deur vogtige en warm omgewing, wat lei tot lae vlak ontoeganklikheid en korrosiebreuk van anode loodfoelie.
Degradasie van elektriese parameters: Degradasie van elektriese parameters as gevolg van die invloed van vogtige omgewing.
2.6 Bord-vlak stroombane
Gedrukte stroombaanbord is hoofsaaklik saamgestel uit isolerende substraat, metaalbedrading en die koppeling van verskillende lae drade, soldeerkomponente "pads".Sy hoofrol is om 'n draer vir elektroniese komponente te verskaf, en om die rol van elektriese en meganiese verbindings te speel.
Die mislukkingsmodus van die gedrukte stroombaan sluit hoofsaaklik swak soldering, oop en kortsluiting, blase, barsborddelaminering, bordoppervlakkorrosie of -verkleuring, bordbuiging in
Pos tyd: Nov-21-2022