电子元器件的断裂失效原因分析

电子元器件的断裂失效原因分析

吴忠杰

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摘要：电子元器件在家用电器、无线通信、仪表设备等行业拥有广泛运用，且因为外界使用场景、承受力方式不尽相同，实践应用过程的电子元器件会出现一定程度的毁坏，严重的话甚至还会发生火灾事故等安全事故。因而，针对每一次电子元器件的无效展开分析，弄清楚电子元器件的断裂失效缘故，也有助于类似安全事故预防，提高电子元器件的使用期，确保机器的平稳运作。某电子元器件输电线在使用中产生破裂，必须参考电子元器件技术说明书，及其电子元器件用铜及铜合金输电线规范等，并对宏微观断裂面、截面机构、微区成分显微硬度等进行检验，在这个基础上，全面分析电子元器件输电线破裂缘故，结论也有助于防止类似事故，并且具有启示意义。

关键字：电子元器件；断裂失效；缘故；

前言

电子元器件的失效分析能够上溯到20世际40时代,即半导体材料和可靠性理论课程问世以前的整流管时期。伴随着半导体材料技术的高速发展,及其电子信息技术技术的广泛运用,失效分析技术的高速发展变的越来越快,运用也变得越来越普遍。在20世际60时代,美国国家航空航天局(NASA)、南海舰队电子实验室、IBM、贝尔实验室、CALCE和空客等公司或者组织就开始创建专门失效分析试验室或组织。自1962年开始,每一年举行国际稳定性物理学研讨会上都是有失效分析专题讲座社区论坛或章节目录。1963年,IEEE组件封装与生产制造技术研究会问世,以后每一年一届的电子元器件与技术大会都会发生元器件稳定性与失效分析的专题讲座学术论坛,进而合理推动了失效分析技术以及运用的迅速发展。失效分析技术的应用已由最初简易整流管发展成规模性集成电路芯片,为国家重大工程(包含火箭弹、航空工程等)的高速发展进行了巨大贡献。

一、在我国电子元器件规范化全过程及现况

我们国家的电子元器件发展趋势相较于全世界其它国家发展比较晚，但现阶段战略对元器件发展和技术提升给出了一个新的、更高要求，在过去的规范制修订中在我国广泛参考国家标准实行，相关领域主导权缺少，导致技术发展趋势落后、规范制修订追随等环式往复式效用。目前我国电子元器件产业链存有经营规模不平衡和创新能力不足等诸多问题，急待提升核心关键和基础关联性技术的要求研发，摒弃过去彻底选用和参考IEC等著名国际标准的现象，提升独立规范上升到IEC等国家标准能力与范畴，激励我们国家的企业的管理核心和参加的电子元器件国际标准化组织工作中，不断提升标准化的提供质量与水准，更加深刻地加入国际性电子元器件技术产业链市场竞争，变弱关键零部件的受制于人。据统计，在我国电子元器件已准许公布国家行业标准千余项，国家标准也是逐渐逐年上升开展公布，有关国际性与国外优秀标准化的选用比例已靠近90%。根据电子元器件规范相关工作的开展与质量标准体系的不断完善，大大提升了电子元器件的稳定性、实用性与适用性。

二、失效分析技术介绍

元器件失效分析就是针对在项目应用过程中遇到常见故障或无效的元器件开展的一种寻因查验。根据失效机理、无效根本原因而得到商品改善的意见,可防止类似无效难题的产生,提升质量可靠性。而失效分析是一种依靠各种测试技术和统计分析方法明确元器件无效直接原因的技术。失效分析技术一般包含外观检验技术、电气性能剖析技术、显微镜外貌技术、高质量结构特征技术、开封制样技术、微区成分检测技术,及其无效重现和验证试验技术等。

三、理化检测

（一）振动分析

多形式和系统回应的关联十分密切，以便进一步研究印刷的线路板在长期震动下的稳定，以响应分析为载体，依据响应分析展现的振形搜索系统软件的危险性阶段，并依据合理多形式品质明确系统出现显著影响各阶多形式。对车载空调电器盒智能功率模块印刷的线路板部件执行动力学仿真剖析，保证有限元（ＦＥＡ）实体模型的一致性，与此同时根据模拟仿真分析方法，得到车载空调电器盒智能功率模块pcb电路板元件的动态性振动特性，来确认系统中风险位置和方向应力分布状况。

（二）无效点精准定位

无效点精准定位时,元器件务必开封,使处理芯片显现出来。针对不同的封装材料与封装形式构造,可以采取机械设备或腐蚀方法进行开封。无效精准定位常见的方式为解剖学制样。解剖学制样技术是毁灭性统计分析方法,主要运用于制做元器件封装形式的关键所在横截面切成片,便于细致观察剖析元器件内部结构缺陷和外貌。

（三）无损探伤

提取１＃断裂面制取截面金相试样，在体视显微镜下注意到机构外貌如下图1所显示。由此可见破裂始于表层横着压痕缺点处，从与周围别的缺点规格（宽约０．６ｍｍ，深层８０～１００μｍ）数据分析来说，源区部位（距压痕边沿约０．４ｍｍ）大概坐落于压痕底端。源区和拓展区断裂面表面轻微变型，瞬断区由此可见显著斜向裁切弯曲。原材料内部结构机构较匀称，源区压痕、周边别的压痕、周边基材机构均呈纤维，为典型性大拉拨弯曲后组织结构，接近芯部部分由此可见竖向拉申晶体。

图1 1＃断口剖面金相形貌

（四）试验验证

为了方便认证该计划方案实效性，设计验证试验开展校对。最先根据需求提升地脚螺栓的电器盒，制做６个研发样品，随后把它拼装成３套制冷压缩机推动电器盒部件及３套离心风机电器盒部件，最终开展耐用性试验。（１）选用车辆电子元件震动试验方法和方法，对汽车空调电器盒执行对应的震动疲惫试验及震动耐用性试验。试验完成后，先把电器盒联接开关电源，插电后检测每个作用有没有问题工作中，再换Ｘ射线检测仪器检查管脚部位。各类作用运作正常的，与此同时并没有在管脚部位发觉裂痕等问题，证实该电器盒达到应用规定。（２）从以上根据震动试验的空调压缩机推动电器盒部件及离心风机电器盒模块中各选择１套，把它固定于汽车空调整个设备中，在汽车空调整个设备正常运转的情形下，开展任意谱振动测试试验。试验完成后，检测汽车空调整个设备作用，结论均达标。（３）目前通过改善的汽车空调电器盒早已投入量产，生产加工的空调压缩机推动电器盒与离心风机电器盒实体如下图2所显示。

图2改善后电器盒制成品

（五）创建故障报告、分析与纠正措施系统软件

电子设备以及常用电子器件的可靠性设计、评估和改善都离不开常见故障信息。创建故障报告、分析与纠正措施系统软件的目的在于确保常见故障信息的合理性和一致性,并立即运用常见故障信息对产品质量展开分析、改善,以提升电子产品稳定性。生产制造、检测阶段选用纠正措施系统软件,可立即剖析故障现象,进而确定难题根源。通过逐层掌控,无效试品总数急剧降低。在后来的很多项目及批号中,此问题不会再发生。

结束语

电子元件表面横着压印是引起输电线破裂的主要原因，在实践应用环节中，应当注意对电子元件的内部的保护，以防因为磕磕碰碰、挤压成型在输电线外表面产生损害，当表面损害达到一定深层、总宽后会到部分造成应力，在应力处非常容易萌发裂痕并且在外力的作用下慢慢拓展，当环境因素含有规律性往复式负载功能时，产生疲劳裂纹拓展；当裂纹扩展到输电线剩下总面积难以承受要求负载时，输电线会出现一瞬间破裂而引起无效。

参考文献

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