電子產品失效分析：元器件失效是什么原因?

電子元器件主要包括元件和器件。電子元件是生產加工過程中分子成分不變的成品，如電容、電阻、電感等。電子設備是生成加工過程中分子結構發(fā)生變化的成品，如電子管、集成電路等。所以掌握各類電子元器件的實效機理與特性是硬件工程師比不可少的知識，下面分析一下各類電子元器件的失效。

電阻元件

電阻元件的故障在電子設備中占很大比例，可分為分流、降壓、負載、阻抗匹配等功能。根據(jù)結構的不同，電阻元件可分為線繞電阻和非線繞電阻。

電阻元件故障的主要方法是接觸損壞、開路和引線機械損壞。

溫度變化對電阻的影響主要是當溫度升高時，電阻的熱噪聲增加，電阻值偏離標稱值，允許消耗概率降低。但是我們也可以利用電阻的這個特性。例如，有一種特殊設計的電阻:PTC(正溫度系數(shù)熱敏電阻)和NTC(負溫度系數(shù)熱敏電阻)，其電阻值受溫度影響很大。

機械振動會使焊點和壓線點松動，導致接觸不良等機械損傷。

電容元件

電容器部件故障的主要方法有擊穿、機械損傷、電解液泄漏等。

電容器擊穿的主要原因是：

1.介質缺陷、雜質和導電離子；

2.介質老化；

3.介質材料存在電.氣隙擊穿；

4.介質在制造加工過程中有機械損傷；

5.介質分子結構的變化；

6.金屬離子遷移構成導電溝或邊緣弧形放電。

電容器失效也可能是由開路引起的導線與電容器接觸點氧化導致低電平開路，導線與電極接觸不良，電解電容器陽極導致金屬箔機械斷裂導致開路故障。因此，電容器也可能因電參數(shù)退化故障而失效，如電極材料金屬離子的遷移、材料金屬化電極的自愈效應、電極的電解腐化和化學腐化、濕度、表面污染等。

電感元件

電感元件涉及變壓器、電感、濾波線圈、震蕩線圈等。電感元件的故障大多是由外部因素引起的，如變壓器溫度升高、負載短路導致線圈通過的電流過大等。這會導致線圈短路、短路和擊穿。

在集成電路中，無論哪一部分出現(xiàn)問題，整體都無法正常運行，如電極短路、開路、機械磨損、焊接性差等。失效主要分為完全損壞和熱穩(wěn)定性差。熱穩(wěn)定性失效主要發(fā)生在高溫或低溫下，超過設備的工作溫度范圍而失效。

電感和變壓器類元件的故障檢查一般采用如下方法：

(1)直流電阻測量法。用萬用表的電阻擋測電感類的元件的好壞。測天線線圈、振蕩線圈時，量程應置于最小電阻擋(如R×1 W擋);測中周及輸出輸入變壓器時，量程應放在低阻擋(R×10W或R×1 0 0 W擋)，測得的阻值與維修資料或日常積累的經驗數(shù)據(jù)相對照，如果很接近則表示被測元件是正常的;如果阻值比經驗數(shù)據(jù)小許多，表明線圈有局部短路;如果表針指示值為零，則說明線圈短路。應該注意的是，振蕩線圈、天線線圈及中周的次級電阻很小，只有零點幾歐姆，讀數(shù)時尤其要仔細，不要誤判斷為短路。用高阻擋(R×10kW)測量初級線圈與次級線圈之間的電阻時，應該是無窮大。如果初級、次級之間有一定的電阻值，則表示初級、次級之間有漏電。

(2)通電檢查法。對電源變壓器可以通過通電檢查，看次級電壓是否下降，如果次級電壓則懷疑次級(或初級)有局部短路。當通電后出現(xiàn)變壓器迅速發(fā)燙或有燒焦味、冒煙等現(xiàn)象，則可判斷變壓器肯定有局部短路。

(3)儀器檢查法?？梢允褂酶哳l率Q表來測量電感量及其Q值，也可以用電感短路儀來判斷低頻率線圈的局部短路現(xiàn)象。用兆歐表則可以測量電源變壓器初、次級之間的絕緣電阻。若發(fā)現(xiàn)變壓器有漏電現(xiàn)象則可能是絕緣不良或受潮所引起的，此時可將變壓器拆下來去潮烘干。另外，調壓變壓器的各種碳刷或銅刷，在維護和所用不當?shù)那闆r下極容易磨損，其碎片和積炭往往因短路部分的線圈燒毀而燒毀變壓器，因此平時要注意維護。

集成塊類

電極開路或時通時斷主要原因是電極間金屬遷移、電蝕和工藝問題。電極短路主要原因是電極間金屬電擴散、金屬化工藝缺陷或外來異物等。引線折斷主要原因有線徑不均，引線強度不夠，熱點應力和機械應力過大和電蝕等。電參數(shù)漂移主要原因是原材料缺陷、可移動離子引起的反應等。機械磨損和封裝裂縫主要由封裝工藝缺陷和環(huán)境應力過大等造成?？珊附有圆钪饕梢€材料缺陷、引線金屬鍍層不良、引線表面污染、腐蝕和氧化造成。無法工作一般是工作環(huán)境因素造成的。

綜上所述，當調試過程中，當電路不能工作或工作異常時。首先，通過動態(tài)觀察法，即在線路設備通電的情況下，通過聽、看、摸、聞來判斷電子元器件的故障。例如：聽設備是否有異常聲音仔細看電路內是否有冒煙、火花等情況；摸摸元器件.電路是否發(fā)燙；聞聞是否有焦糊等氣味。也可以通過萬用表測量電路中的通斷，通過測量正常和異常電路中的各種值來判斷。為了保證設備或系統(tǒng)能可靠地工作，對于電子元器件的可靠性要求就非常高?？煽啃灾笜艘呀洺蔀樵骷闹匾|量指標之一。了解了元器件的失效模式和失效機理，對于診斷設備故障，保持設備的可靠性十分關鍵。