电子元器件FMEA的常见失效

电子

电子元器件的失效是引发电子电路或系统故障的主要因素。
电子元器件失效率曲线的特征：浴盆曲线
如图：从曲线上可以看到，电子元器件的失效周期随时间的变化大致分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。
早期失效期，此阶段的特点：失效率高、可靠性低，但随工作时间的增加而失效率迅速下降。产生早期失效的原因：一元器件在设计制造工艺上的缺陷；二元器件本身材料、结构上的缺陷；

偶然失效期，是电子元器件的正常工作期，其特点是失效率比早期失效率低且稳定。这一时期的失效由偶然不确定因素引起，失效时间也是随机的。

耗损失效期，与早期失效期相反，失效率随工作时间增加而上升。此阶段由于元器件长期使用而产生的损耗、磨损、老化、疲劳等有原因引起。

电子元器件的可靠性与规定的条件是分不开的，规定条件是由使用时的工作条件、环境条件或储存条件等组成。工作条件指使用时的电压、电流和功率等，环境条件或储存条件是指所处的温度、湿度和气压等。

根据经验，电子元器件故障的原因主要有两个：一是不正常的电气条件；二是不正常的工作环境。优良的电气条件取决于电路的正确设计。如果元件能够在额定状态下工作，其寿命就会较长。如果过载使用，寿命就会缩短。其次，环境条件中如高温、高湿、空气中的尘埃和腐蚀性化学物质、ESD等都会影响元器件的寿命。

常见的元器件失效如下：
（见附件）
而按照导致的原因可将失效机理分为以下六种:
1、设计问题引起的劣化
指版图、电路和结构等方面的设计缺陷;
2、体内劣化机理
指二次击穿、CMOS 闭锁效应、中子辐射损伤、重金属玷污和材料缺陷引起的结构性能退化、瞬间功率过载等;
3、表面劣化机理
指钠离子玷污引起沟道漏电、γ辐射损伤、表面击穿( 蠕变) 、表面复合引起小电流增益减小等;
4、金属化系统劣化机理
指铝电迁移、铝腐蚀、铝化伤、铝缺口、台阶断铝、过电应力烧毁等;
5、封装劣化机理
指管腿腐蚀、漏气、壳内有外来物引起漏电或短路等;
6、使用问题引起的损坏
指静电损伤、电浪涌损伤、机械损伤、过高温度引起的破坏、干扰信号引起的故障、焊剂腐蚀管脚等。

参考文献

刘宇通，《电子元器件的失效机理和常见故障分析》，工程应用
庄奕琪，《微电子器件应用可靠性威廉希尔官方网站》，电子工业出版社