电子元器件失效分析探究

2018-03-21李德

数字通信世界 2018年11期

李德

（天津三星通信技术研究有限公司，天津 300000）

随着当前我国电子行业的不断发展，电子元器件的应用越来越广泛，相应应用要求同样也越来越高，任何一点细微偏差都可能带来严重后果。随着电子元器件的长期应用，其容易表现出失效问题，进而影响整体系统运行可靠性，需要针对这些电子元器件的失效原因进行详细分析，采用专业分析技术和仪器设备，提升其故障排查判断准确度。

1 电子元器件常见失效表现

电子元器件在当前比较常用，其一般是指电子元件以及仪器设备的组成单元，由多个零件构成，比如常见的二极管、电阻、电位器、连接器、电容器、电子显示器件、开关以及传感器等，这些电子元器件在多个行业以及设备中发挥着至关重要的作用。

随着各类电子元器件的长期应用，其很容易表现出较为严重的损伤问题，致使电子元器件失效，其中比较常见的失效模式有以下几类：电子元器件表面裂纹问题、磨损问题、变形问题、腐蚀问题、熔融现象、蒸发现象、断裂问题以及破损问题等。这些电子元器件失效问题的影响因素同样也表现在多个方面，比如电子元器件周围存在的大量腐蚀性因素，可能随着电子元器件的长期应用形成明显腐蚀威胁；电子元器件所处位置因为周围应力的变化，同样也容易表现为裂纹或者是断裂损坏问题；因为电子元器件的长期机械动作，还会出现较为明显的磨损或者是疲劳表现，致使其无法发挥原有作用价值；对于一些过电电子元器件的应用，其同样也容易形成明显发热现象，而热量无法有效散失的话，就容易致使电子元器件出现熔融，甚至是蒸发问题。

一般而言，不同类型的电子元器件的失效都有规律可循，比如电阻器的失效一般表现为断路故障、接触损坏、绝缘体击穿以及机械损伤等；电容器常见的失效问题则为击穿、退化、机械损伤以及开路问题等；继电器常见失效问题则表现为接触不良、灵敏度退化、弹簧片断裂、触点粘结或者是线圈短路、断线等；开关最为常见的失效表现为接触不良、弹簧断裂以及绝缘不当、跳步不清晰等。

2 电子元器件失效分析常用技术

针对电子元器件失效问题进行详细分析，明确其具体问题类型，进而才能够确定合理的解决办法，一些稍大电子元器件存在的失效缺陷可以直接肉眼发现，比如断裂、蒸发、熔融以及裂纹等。但是对于一些小型电子元器件，很难直接肉眼发现失效故障问题，需要借助于专业仪器和技术手段予以处理，其中比较常用的失效分析技术如下：

（1）光学显微镜分析。对于电子元器件进行失效分析可以借助于光学显微镜，其可以实现电子元器件的放大处理，从10倍到1000多倍，都可以进行随意设置，如此也就能够更好明确电子元器件可能存在的损伤问题。在光学显微镜的应用中，还可以借助于明场、暗场以及微分干涉相衬等不同手段实现不同观察模式的设定，更好判断失效故障。

（2）红外显微镜分析。在电子元器件失效分析中，红外显微镜的应用同样比较常见，其能够避免对于电子元器件进行切割处理，可以直接观察到电子元器件内部芯片的具体状况，进而也就能够更便捷发现电子元器件的故障问题，精确度相对比较高，能够对于微小面积实现理想分析，还兼具测温功能，应用价值较为突出。

（3）X射线谱仪分析。在电子元器件失效分析中，X射线谱仪的应用同样也可以发挥出理想作用，其能够较好借助于X射线进行电子元器件的化学成分分析，根据不同分析需求可以利用X射线波长衍射谱仪或者是X射线能量色散谱仪进行处理，更好明确电子元器件中各个部位的特征和表现，进而判断电子元器件失效原因。

（4）声学显微镜分析。对于电子元器件进行失效分析还可以借助于声学显微镜，其主要就是利用超声波来检测电子元器件中相关部件的完整性，尤其是对于金属、塑料、陶瓷等均质材料具备理想检测分析效果，如此也就能够不通过破坏手段了解电子元器件的缺陷问题。相对于光学显微镜以及X射线透射等手段，声学显微镜的应用可以实现高衬度观察。

（5）俄歇电子能谱分析。在电子元器件失效分析中，采用俄歇电子能谱同样也可以实现多个方面的分析判断，其能够对于原子序数大于等于3的元素进行详细分析，如此也就能够更好判断电子元器件的具体表现，尤其是对于半导体能够形成有效分析。该方法的应用主要就是采用电子束轰击电子元器件，促使其形成俄歇电子，进而也就能够根据俄歇电子分析判断其失效问题。