Dina makalah ieu, modus gagal sareng mékanisme gagalna komponén éléktronik ditalungtik sareng lingkungan sénsitipna dipasihkeun pikeun masihan sababaraha rujukan pikeun desain produk éléktronik.
1. Modeu gagalna komponén has
Nomer séri
Ngaran komponén éléktronik
Modeu gagalna patali lingkungan
Stress lingkungan
1. komponén éléktromekanik
Geter ngabalukarkeun pegatna kacapean gulungan sarta loosening kabel.
Geter, ngageter
2. Paranti gelombang mikro semikonduktor
Suhu sareng suhu anu luhur nyababkeun delaminasi dina antarmuka antara bahan pakét sareng chip, sareng antara bahan pakét sareng antarmuka wadah chip tina monolith gelombang mikro anu disegel palastik.
Suhu luhur, shock suhu
3. Hybrid sirkuit terpadu
Shock ngabalukarkeun retakan substrat keramik, shock suhu ngabalukarkeun retakan éléktroda tungtung kapasitor, sarta siklus suhu ngabalukarkeun gagalna solder.
Shock, siklus suhu
4. Alat diskrit jeung sirkuit terpadu
Ngarecah termal, gagalna chip soldering, gagalna beungkeutan kalungguhan jero, shock ngarah kana beubeulahan lapisan passivation.
Suhu luhur, shock, geter
5. komponén résistif
Beubeulahan substrat inti, beubeulahan pilem résistif, pegatna timah
Shock, suhu luhur sareng rendah
6. Circuit tingkat dewan
Retak sambungan solder, retakan liang tambaga.
Suhu luhur
7. vakum listrik
Pegatna kacapean kawat panas.
Geter
2, analisis mékanisme gagalna komponén has
Mode gagalna komponén éléktronik teu tunggal, ngan bagian wawakil komponén has analisis wates kasabaran lingkungan sénsitip, dina urutan pikeun meunangkeun kacindekan leuwih umum.
2.1 Komponén éléktromékanis
Komponén éléktromékanik has kalebet panyambung listrik, relay, jsb. Modeu gagalna dianalisis sacara jero sareng struktur dua jinis komponén masing-masing.
1) Panyambung listrik
Panyambung listrik ku cangkang, insulator sareng awak kontak tina tilu unit dasar, mode gagalna diringkeskeun dina gagal kontak, kagagalan insulasi sareng kagagalan mékanis tina tilu bentuk kagagalan.Bentuk utama gagalna konektor listrik pikeun kagagalan kontak, kagagalan kinerja na: kontak dina putus sakedapan sarta lalawanan kontak naek.Pikeun konektor listrik, alatan ayana résistansi kontak sareng résistansi konduktor bahan, nalika aya aliran arus ngaliwatan konektor listrik, résistansi kontak sareng résistansi konduktor bahan logam bakal ngahasilkeun panas Joule, panas Joule bakal ningkatkeun panas, nyababkeun paningkatan dina suhu titik kontak, suhu titik kontak teuing tinggi bakal nyieun beungeut kontak tina softening logam, lebur atawa malah ngagolak, tapi ogé ngaronjatkeun daya tahan kontak, sahingga triggering gagalna kontak..Dina peran lingkungan suhu luhur, bagian kontak ogé bakal muncul fenomena ngabdi, sahingga tekanan kontak antara bagian kontak nurunna.Lamun tekanan kontak diréduksi jadi extent tangtu, résistansi kontak bakal ngaronjat sharply, sarta pamustunganana ngabalukarkeun kontak listrik goréng, hasilna gagalna kontak.
Di sisi anu sanésna, konektor listrik dina panyimpenan, transportasi sareng padamelan, bakal tunduk kana rupa-rupa beban geter sareng gaya dampak, nalika frékuénsi éksitasi beban Geter éksternal sareng konektor listrik caket kana frekuensi alamiah, bakal ngajantenkeun konektor listrik résonansi. fenomena, hasilna celah antara potongan kontak jadi leuwih badag, celah naek ka extent tangtu, tekanan kontak bakal ngaleungit instan, hasilna kontak listrik "break instan".Dina Geter, beban shock, konektor listrik bakal ngahasilkeun stress internal, nalika stress ngaleuwihan kakuatan ngahasilkeun bahan, bakal nyieun karuksakan bahan jeung narekahan;dina peran stress jangka panjang ieu, bahan ogé bakal lumangsung karuksakan kacapean, sarta pamustunganana ngabalukarkeun gagalna.
2) Relay
Relay éléktromagnétik umumna diwangun ku cores, coils, armatures, kontak, reeds jeung saterusna.Salami tegangan tangtu ditambahkeun kana duanana tungtung coil, arus tangtu bakal ngalir dina coil, sahingga ngahasilkeun éfék éléktromagnétik, armature bakal nungkulan gaya éléktromagnétik daya tarik pikeun balik deui ka spring narik kana inti, nu. dina gilirannana drive kontak pindah armature sarta kontak statik (kontak normalna buka) nutup.Nalika coil dipareuman, gaya nyeuseup éléktromagnétik ogé ngaleungit, armature bakal uih deui ka posisi aslina dina gaya réaksi cinyusu, supados kontak gerak sareng kontak statik asli (kontak normal ditutup) nyeuseup.Nyeuseup ieu sareng sékrési, sahingga ngahontal tujuan konduksi sareng dipotong dina sirkuit.
Modeu utama gagalna sakabéh relays éléktromagnétik nyaéta: relay normal kabuka, relay normal ditutup, relay aksi spring dinamis teu minuhan sarat, nutup kontak sanggeus parameter listrik relay ngaleuwihan goréng.Kusabab kakurangan prosés produksi relay éléktromagnétik, seueur kagagalan relay éléktromagnétik dina prosés produksi iklas kualitas bahaya anu disumputkeun, sapertos période relief setrés mékanis anu pondok teuing nyababkeun struktur mékanis saatos deformasi bagian-bagian, panyabutan résidu henteu béak. hasilna test PIND gagal atawa malah kagagalan, nguji pabrik sarta pamakéan screening teu ketat ku kituna gagalna alat kana pamakéan, jsb. Lingkungan dampak kamungkinan ngabalukarkeun deformasi palastik kontak logam, hasilna gagalna relay.Dina rarancang alat-alat anu ngandung relays, perlu difokuskeun adaptability lingkungan dampak mertimbangkeun.
2.2 Komponén gelombang mikro semikonduktor
Alat semikonduktor gelombang mikro mangrupikeun komponén anu didamel tina bahan semikonduktor sanyawa Ge, Si sareng III ~ V anu beroperasi dina pita gelombang mikro.Éta dianggo dina alat éléktronik sapertos radar, sistem perang éléktronik sareng sistem komunikasi gelombang mikro.Bungkusan alat diskrit gelombang mikro salian nyayogikeun sambungan listrik sareng panyalindungan mékanis sareng kimia pikeun inti sareng pin, desain sareng pilihan perumahan ogé kedah mertimbangkeun dampak parameter parasit perumahan dina karakteristik transmisi gelombang mikro alat.Perumahan gelombang mikro ogé bagian tina sirkuit, anu nyalira mangrupikeun sirkuit input sareng kaluaran lengkep.Ku alatan éta, bentuk jeung struktur perumahan, ukuran, bahan diéléktrik, konfigurasi konduktor, jeung sajabana kudu cocog jeung karakteristik gelombang mikro komponén jeung aspék aplikasi circuit.Faktor ieu nangtukeun parameter sapertos kapasitansi, résistansi kalungguhan listrik, impedansi karakteristik, sareng rugi konduktor sareng diéléktrik tina perumahan tabung.
Modeu gagalna relevan lingkungan sareng mékanisme komponén semikonduktor gelombang mikro utamina kalebet tilelep logam gerbang sareng degradasi sipat résistif.Tilelep logam Gerbang téh alatan difusi termal gancangan logam gerbang (Au) kana GaAs, jadi mékanisme gagalna ieu lumangsung utamana salila tés hirup gancangan atawa operasi suhu pisan tinggi.Laju difusi logam gerbang (Au) kana GaAs mangrupa fungsi tina koefisien difusi bahan logam gerbang, suhu, jeung gradién konsentrasi bahan.Pikeun struktur kisi sampurna, kinerja alat teu kapangaruhan ku laju difusi pisan slow dina suhu operasi normal, kumaha oge, laju difusi bisa jadi signifikan lamun wates partikel badag atawa aya loba defects permukaan.Résistor biasana dianggo dina sirkuit terpadu monolithic gelombang mikro pikeun sirkuit umpan balik, netepkeun titik bias alat aktip, isolasi, sintésis kakuatan atanapi tungtung gandeng, aya dua struktur résistansi: résistansi pilem logam (TaN, NiCr) sareng GaAs doped enteng. lalawanan lapisan ipis.Tés nunjukkeun yén degradasi résistansi NiCr disababkeun ku kalembaban mangrupikeun mékanisme utama gagalna.
2.3 Sirkuit terpadu hibrid
Sirkuit terpadu hibrid Tradisional, dumasar kana permukaan substrat pita pituduh pilem kandel, prosés pita pituduh pilem ipis dibagi jadi dua kategori sirkuit terpadu hibrid pilem kandel sareng sirkuit terpadu hibrid pilem ipis: circuit board dicitak leutik (PCB) sirkuit, Kusabab sirkuit dicitak aya dina bentuk pilem dina permukaan dewan datar pikeun ngabentuk pola conductive, ogé digolongkeun salaku sirkuit terpadu hibrid.Kalayan mecenghulna komponén multi-chip ieu sirkuit terpadu hibrid canggih, substrat struktur wiring multi-lapisan unik sarta téhnologi prosés ngaliwatan-liang, geus nyieun komponén jadi sirkuit terpadu hibrid dina struktur interkonéksi dénsitas tinggi sinonim jeung substrat dipaké. dina komponén multi-chip sarta ngawengku: multilayer pilem ipis, multilayer pilem kandel,-suhu luhur ko-dipecat,-suhu low ko-dipecat, basis silikon, PCB multilayer substrat, jsb.
Sirkuit terpadu hibrid modeu gagalna setrés lingkungan utamana ngawengku kagagalan circuit kabuka listrik disababkeun ku substrat cracking jeung gagal las antara komponén jeung konduktor pilem kandel, komponén jeung konduktor pilem ipis, substrat jeung perumahan.Dampak mékanis tina serelek produk, shock termal tina operasi soldering, stress tambahan disababkeun ku unevenness warpage substrat, stress tensile gurat ti mismatch termal antara substrat jeung perumahan logam jeung bahan beungkeutan, stress mékanis atawa konsentrasi stress termal disababkeun ku defects internal substrat, karuksakan poténsial. disababkeun ku pangeboran substrat jeung substrat motong retakan mikro lokal, pamustunganana ngabalukarkeun stress mékanis éksternal leuwih gede dibandingkeun kakuatan mékanis alamiah substrat keramik nu hasilna gagal.
Struktur solder rentan ka tekanan siklus suhu anu terus-terusan, anu tiasa nyababkeun kacapean termal tina lapisan solder, nyababkeun kakuatan beungkeutan sareng ningkat résistansi termal.Pikeun kelas dumasar-tin tina solder pangleuleusna, peran tekanan siklik suhu ngabalukarkeun kacapean termal tina lapisan solder disababkeun ku koefisien ékspansi termal tina dua struktur disambungkeun ku solder nyaeta inconsistent, nyaeta deformasi kapindahan solder atanapi deformasi geser, sanggeus sababaraha kali, lapisan solder kalawan ékspansi retakan kacapean sarta extension, pamustunganana ngarah ka gagalna kacapean lapisan solder.
2.4 Alat diskrit sareng sirkuit terpadu
Alat diskrit semikonduktor dibagi kana dioda, transistor bipolar, tabung éfék médan MOS, thyristor sareng transistor bipolar gerbang insulated dumasar kana kategori anu lega.Sirkuit terpadu boga rupa-rupa aplikasi tur bisa dibagi kana tilu kategori nurutkeun fungsi maranéhanana, nyaéta sirkuit terpadu digital, sirkuit terpadu analog jeung sirkuit terpadu digital-analog campuran.
1) Alat diskrit
Alat diskrit aya sababaraha jinis sareng gaduh spésifisitas sorangan kusabab fungsi sareng prosésna anu béda-béda, kalayan béda anu signifikan dina pagelaran gagal.Nanging, salaku alat dasar anu dibentuk ku prosés semikonduktor, aya sababaraha kamiripan dina fisika gagalna.Kagagalan utama anu aya hubunganana sareng mékanika éksternal sareng lingkungan alam nyaéta ngarecahna termal, longsoran dinamis, kagagalan patri chip sareng kagagalan beungkeutan internal.
Ngarecah termal: Ngarecah termal atawa ngarecahna sekundér nyaéta mékanisme gagalna utama mangaruhan komponén kakuatan semikonduktor, sarta lolobana karuksakan salila pamakéan patali jeung fenomena ngarecahna sekundér.Ngarecahna sekundér dibagi kana ngarecahna sekundér bias maju jeung ngarecahna sekundér bias balik.Urut utamana patali jeung sipat termal alat sorangan, kayaning konsentrasi doping alat, konsentrasi intrinsik, jeung sajabana, sedengkeun dimungkinkeun aya patalina jeung multiplication longsoran operator di wewengkon muatan spasi (saperti deukeut kolektor nu), duanana. nu sok dibarengan ku konsentrasi arus di jero alat.Dina aplikasi komponén sapertos, perhatian husus kudu dibayar ka panyalindungan termal jeung dissipation panas.
Dinamis longsoran: Salila shutdown dinamis alatan gaya éksternal atawa internal, fenomena ionisasi tabrakan-dikawasa ayeuna nu lumangsung di jero alat dipangaruhan ku konsentrasi carrier bébas ngabalukarkeun longsoran dinamis, nu bisa lumangsung dina alat bipolar, diodes jeung IGBTs.
Gagalna chip solder: Alesan utama nyaéta yén chip sareng solder mangrupikeun bahan anu béda-béda kalayan koefisien ékspansi termal anu béda, janten aya anu teu cocog termal dina suhu anu luhur.Salaku tambahan, ayana voids solder ningkatkeun résistansi termal alat, ngajantenkeun dissipation panas langkung parah sareng ngabentuk bintik panas di daérah lokal, ningkatkeun suhu simpang sareng nyababkeun kagagalan anu aya hubunganana sareng suhu sapertos éléktromigrasi.
gagalna beungkeutan kalungguhan batin: utamana gagalna korosi dina titik beungkeutan, dipicu ku korosi aluminium disababkeun ku aksi uap cai, unsur klorin, jsb dina lingkungan semprot uyah panas tur beueus.Kacapean narekahan beungkeutan aluminium ngabalukarkeun disababkeun ku siklus hawa atawa Geter.IGBT dina pakét modul téh badag dina ukuranana, sarta lamun eta geus dipasang dina cara bener, eta pisan gampang ngabalukarkeun konsentrasi stress, hasilna narekahan kacapean ngawujud internal tina modul.
2) sirkuit terpadu
Mékanisme gagalna sirkuit terpadu jeung pamakéan lingkungan boga hubungan hébat, Uap dina lingkungan lembab, karuksakan dihasilkeun ku listrik statik atawa surges listrik, pamakéan teuing tinggi téks na pamakéan sirkuit terpadu di lingkungan radiasi tanpa radiasi. tulangan lalawanan ogé bisa ngabalukarkeun gagalna alat.
Épék antarmuka anu aya hubunganana sareng aluminium: Dina alat éléktronik anu nganggo bahan dumasar silikon, lapisan SiO2 salaku pilem diéléktrik seueur dianggo, sareng aluminium sering dianggo salaku bahan pikeun garis interkonéksi, SiO2 sareng alumunium dina suhu anu luhur bakal réaksi kimia. supaya lapisan aluminium jadi ipis, lamun lapisan SiO2 ieu depleted alatan konsumsi réaksi, bakal ngabalukarkeun kontak langsung antara aluminium sarta silikon.Sajaba ti éta, kawat kalungguhan emas jeung garis interkonéksi aluminium atawa kawat beungkeutan aluminium sarta beungkeutan kawat kalungguhan emas-plated tina cangkang tube, bakal ngahasilkeun kontak panganteur Au-Al.Kusabab poténsi kimia béda tina dua logam ieu, sanggeus pamakéan jangka panjang atawa neundeun dina suhu luhur luhureun 200 ℃ bakal ngahasilkeun rupa-rupa sanyawa intermetallic, sarta alatan konstanta kisi maranéhanana jeung koefisien ékspansi termal béda, dina titik beungkeutan dina. tegangan badag, konduktivitas jadi leutik.
Korosi Metallization: Jalur sambungan aluminium dina chip rentan ka korosi ku uap cai dina lingkungan anu panas sareng beueus.Alatan harga offset jeung produksi masal gampang, loba sirkuit terpadu anu encapsulated kalawan résin, kumaha oge, uap cai bisa ngaliwatan résin pikeun ngahontal interconnects aluminium, sarta pangotor dibawa ti luar atawa leyur dina meta résin jeung aluminium logam ngabalukarkeun. korosi tina sambungan aluminium.
Pangaruh delamination disababkeun ku uap cai: palastik IC nyaéta sirkuit terpadu encapsulated jeung plastik jeung bahan polimér résin séjén, sajaba pangaruh delamination antara bahan palastik jeung pigura logam jeung chip (ilahar dipikawanoh salaku pangaruh "popcorn"), sabab bahan résin boga ciri adsorption of uap cai, pangaruh delamination disababkeun ku adsorption of uap cai ogé bakal ngabalukarkeun alat gagal..Mékanisme gagalna nyaéta ékspansi gancang cai dina bahan sealing plastik dina suhu anu luhur, ku kituna pamisahan antara palastik sareng kantétan bahan sanésna, sareng dina kasus anu serius, awak sealing plastik bakal peupeus.
2.5 Komponén résistif kapasitif
1) Résistor
Resistor non-winding umum tiasa dibagi kana opat jinis dumasar kana bahan anu béda anu dianggo dina awak résistor, nyaéta jinis alloy, jinis pilem, jinis pilem kandel sareng jinis sintétik.Pikeun résistor tetep, modus gagalna utama nyaéta sirkuit kabuka, drift parameter listrik, jsb.;sedengkeun pikeun potentiometers, modus gagalna utama nyaéta sirkuit kabuka, drift parameter listrik, kanaékan noise, jsb Lingkungan pamakéan ogé bakal ngakibatkeun sepuh résistor, nu boga dampak gede dina kahirupan pakakas éléktronik.
Oksidasi: Oksidasi awak résistor bakal ningkatkeun nilai résistansi sareng mangrupikeun faktor anu paling penting anu nyababkeun sepuh résistor.Kacuali awak résistor anu didamel tina logam mulia sareng alloy, sadaya bahan sanésna bakal ruksak ku oksigén dina hawa.Oksidasi mangrupa éfék jangka panjang, sarta nalika pangaruh faktor séjén laun diminishes, oksidasi bakal jadi faktor utama, sarta suhu luhur sarta lingkungan kalembaban anu luhur bakal ngagancangkeun oksidasi résistor.Pikeun résistor presisi sareng résistansi nilai résistansi anu luhur, ukuran dasar pikeun nyegah oksidasi nyaéta panyalindungan sealing.Bahan sealing kedah bahan anorganik, kayaning logam, keramik, kaca, jsb Lapisan pelindung organik teu bisa sagemblengna nyegah perméabilitas Uap jeung perméabilitas hawa, sarta ngan bisa maénkeun peran delaying di oksidasi jeung adsorption.
Sepuh tina binder: Pikeun résistor sintétik organik, sepuh tina binder organik mangrupikeun faktor utama anu mangaruhan stabilitas résistor.Binder organik utamana résin sintétik, nu dirobah jadi polimér thermosetting kacida polymerized ku perlakuan panas salila prosés manufaktur résistor nu.Faktor utama anu nyababkeun sepuh polimér nyaéta oksidasi.Radikal bébas nu dihasilkeun ku oksidasi ngabalukarkeun hinging tina beungkeut molekul polimér, nu salajengna cures polimér jeung ngajadikeun eta regas, hasilna leungitna élastisitas jeung karuksakan mékanis.The curing of binder ngabalukarkeun résistor pikeun ngaleutikan dina volume, ngaronjatna tekanan kontak antara partikel conductive sarta nurunna résistansi kontak, hasilna panurunan dina lalawanan, tapi karuksakan mékanis pikeun map ogé ngaronjatkeun daya tahan.Biasana curing of map lumangsung saméméh, karuksakan mékanis lumangsung sanggeus, jadi nilai lalawanan tina résistor sintétik organik nembongkeun pola handap: sababaraha turunna dina awal panggung, lajeng ngahurungkeun kanaékan, sarta aya trend ngaronjat.Kusabab sepuh polimér raket patalina sareng suhu sareng cahaya, résistor sintétik bakal ngagancangkeun sepuh dina lingkungan suhu luhur sareng paparan cahaya anu kuat.
Sepuh dina beban listrik: Nerapkeun beban kana résistor bakal ngagancangkeun prosés sepuhna.Dina beban DC, aksi éléktrolitik tiasa ngaruksak résistor pilem ipis.Éléktrolisis lumangsung antara slot of a résistor slotted, sarta lamun substrat résistor mangrupakeun bahan keramik atawa kaca ngandung ion logam alkali, ion gerak dina aksi médan listrik antara slot.Dina lingkungan anu lembab, prosés ieu lumangsung langkung ganas.
2) Kapasitor
Modeu gagalna kapasitor nyaéta sirkuit pondok, sirkuit kabuka, degradasi parameter listrik (kalebet parobahan kapasitas, paningkatan tangent sudut leungitna sareng panurunan résistansi insulasi), bocor cair sareng pegatna korosi timah.
Sirkuit pondok: The busur ngalayang di tepi antara kutub dina suhu luhur sarta tekanan hawa low bakal ngakibatkeun circuit pondok tina kapasitor, sajaba, stress mékanis kayaning shock éksternal ogé bakal ngabalukarkeun sirkuit pondok fana of diéléktrik.
Sirkuit kabuka: Oksidasi kawat timah sareng kontak éléktroda disababkeun ku lingkungan anu lembab sareng panas, nyababkeun tingkat teu tiasa diakses sareng narekahan korosi tina foil timah anoda.
Degradasi parameter listrik: Degradasi parameter listrik alatan pangaruh lingkungan lembab.
2.6 Board-tingkat circuitry
Dicitak circuit board utamana diwangun ku substrat insulating, wiring logam jeung nyambungkeun lapisan béda tina kawat, komponén solder "hampang".Peran utami nyaéta nyayogikeun pamawa pikeun komponén éléktronik, sareng maénkeun peran sambungan listrik sareng mékanis.
Mode gagalna papan sirkuit dicitak utamana ngawengku soldering goréng, kabuka sarta sirkuit pondok, blistering, burst delamination dewan, korosi permukaan dewan atawa discoloration, bending dewan.
waktos pos: Nov-21-2022