扈敬

摘要：电子元器件是电子整机产品的源头，失效分析是电子元器件质量、可靠性工作的基础环节，失效分析是基于对元器件工艺、结构和电特性的了解、对其失效模式、失效特征及失效机理的掌握、以及对失效分析程序、失效分析技术的灵活运用。为了让电子设备或电子系统可以正常可靠地运行，就必须针对电子元器件的故障必须要积极加以诊断和处理，找到失效故障的原因，及时处理故障，确保电子元器件以及电气设备处于正常运行状态。基于此本文分析了电子元器件的失效机理。

关键词：电子元器件；失效机理；方法

一、电子元器件失效模式

在电子元器件运行过程中常见的失效模式主要有六种，分别是开路、短路、无功能、特性劣化、重测合格率低和结构不好。电子元器件故障原因分类主要分为以下几种：第一，表面劣化机理。表面劣化指的是电子元器件表面受到腐蚀从而形成的失效现象，例如电子元器件表面受到钠离子玷污，引起沟道漏电、γ辐射损伤、表面击穿等。第二，金属化系统劣化机理，指的是铝电迁移、铝腐蚀、铝化伤、铝缺口等。第三，封装劣化机理，在电子元器件封装过程中由于质量不到位，导致元器件的管腿腐蚀、电子元器件集成部位漏气、壳内有外来物等从而引起漏电和短路故障。第四，使用问题引起的损坏，在使用电路系统的时候由于不正确的操作行为导致电子元器件受到损伤的现象，例如静电损伤、电浪涌损伤、机械损伤、过高温度引起的破坏等。

二、电子元件失效机理

（一）大部分电子元器件的可靠性指标均不明确

这类矛盾主要存在老旧机型的配套产品上，由于电阻器、电容器、电感器和半导体分立器件等电子元器件失效时间函数不服从指数分布，且受设计、结构、材料和工艺等影响较大，生产厂家只是给了相应的质量保证等级，没有给出量化表征产品可靠性水平的特征数。配套产品承制单位由于没有量化表征产品可靠性水平的特征数可参考，在设计产品时无法正确评估电阻器、电容器、电感器和半导体分立器件等电子元器件的可靠性指标对产品全寿命周期的影响，没有对电子元器件的使用情况进行有效的监督，更没有制定相应的管理措施，致使大量上世纪六七十年代的产品部队仍在使用。但到寿的电子元器件一旦超出寿命期继续使用就存在发生故障的巨大风险，为部队飞行安全埋下了巨大的隐患。

（二）可靠性方面问题

不管是元件还是器件，其可靠性指标都会受到诸多因素的影响，如元器件的设计、结构、工作模式、选用的材料和采用的生产工艺，使用的环境应力和电应力等因素都会对元器件的可靠性指标造成影响。对于不同的元器件，各个因素对元器件可靠性指标的影响程度是不同的，对于电容器而言选用的原材料是影响可靠性指标的关键因素；对于半导体分立器件采用的生产工艺和电应力是影响可靠性指标的关键因素；对于继电器、接触器而言结构、工艺、材料、电应力对可靠性指标的影响都是至关重要的，所以各种因素对元器件可靠性指标的影响不能一概而论，需要有侧重点。

三、失效分析的技术方法

（一）常用方法

1.感官辨别法。通过眼观部件外形、手触感知部件温度与软硬程度、鼻嗅味道、耳听声音，判断是否存在异常的方式即为感官辨别法。感官辨别法操作简便、省钱，只是能够辨别的内容会受感官能力的制约。

2.电源拉偏法。电源拉偏法是指把正常的电源与电压拉偏，使其处于非正常状态，然后暴露出薄弱环节或故障，进而可以反映出故障或濒临故障的组件、元器件部位。这种方法一般用在由于工作时间较长导致的故障或初步判断是电网波动引发故障的情况。值得提醒的是，电源拉偏法具有一定的破坏性，使用这种方法前一定要检查保险系数或其他因素，切记勿随便使用。

（二）加强可靠性管理

1.可靠性测试。若测试已可确定测试出电路的某个功能块失效时，可将这一功能块（或某元器件）隔离开，然后进行可靠性测试。如上述测试未能确定出电路的某个功能块失效，那么采用分段测试手段，搜寻失效部位，探究失效模式。

2.電子元器件破坏性分析。电子元器件的破坏性分析一般是采用物理分析方法来进行。物理分析方法就是通过对同批次样品进行随机抽取部分用来进行测试、试验、以及分析，然后根据分析结果得出这一批元器件地材料、质量以及结构设计跟相关专业规范相一致。对不符合规范要求的电子器件产品一律退回重新设计生产，只有这样才能严格保证产品的合格率、提高经济效益。

（三）对于元器件的工作负荷要进行科学的控制

根据元器件的实际应用效果来讲，如果元器件经常处于满负荷或者超负荷的状态下工作的话，质量再好的元器件其使用期限肯定会慢慢减小。所以在使用电子元器件的时候要及时的给它进行负荷和温度的调整，与此同时在按照冗余设计、裕度设计这样的措施来增强元器件的使用性能，最大限度的降低其失效率；对于功率比较大的元器件来说最好是具备有相应的散热器功能零部件，以确保电子元器件的电路负荷不会超标，当然要确保电路的性能良好还是得得选择电子元器件成本较高的集成电路会比较好。

（四）加强对电子元器件使用和监管

元器件的使用规则和制度是降低人为因素对元器件带来的不利影响的必要手段之一，在此过程中不仅会提高设计人员的设计水平还能够让设计人员和使用人员的工作变得有依有据，条分缕析，从而避免人为因素造成的元器件失效；让质量管理部门参与电子元器件的质量的监督与管理的过程将有利于掌握元器件的使用情况，实时的了解整机的电子元器件出现故障和失效率的数据，以此及时的发现和解决故障，提高元器件应用的可靠性。

总之，为了促进电子信息技术的进一步发展，就要提高电子元器件的可靠性，所以就必须了解电子元器件失效的机理、模式以及分析技术等，进一步加强研究非常有必要。

参考文献：

[1]刘宇通.电子元器件的失效机理和常见故障分析[J].数字通信，2012，39（03）：92-96.

[2]刘维维.典型元器件在高温环境下参数变化机理研究[D].中北大学，2012.

[3]孙晓君.电子元器件可靠性增长方法和技术[J].黄山学院学报，2009，11（03）：51-55.