Yn dit papier wurde de mislmodi en mislearringsmeganismen fan elektroanyske komponinten bestudearre en wurde har gefoelige omjouwings jûn om wat referinsje te jaan foar it ûntwerp fan elektroanyske produkten
1. Typyske komponint falen modes
Searynûmer
Elektroanyske komponint namme
Miljeu-relatearre mislearringsmodi
Miljeu stress
1. Electromechanical komponinten
Vibraasje feroarsaket wurgens breakage fan coils en loosening fan kabels.
Vibraasje, skok
2. Semiconductor magnetron apparaten
Hege temperatuer en temperatuer skok liede ta delaminaasje by de ynterface tusken it pakket materiaal en de chip, en tusken it pakket materiaal en de chip holder ynterface fan de plestik-fersegele magnetron monolith.
Hege temperatuer, temperatuer shock
3. Hybride yntegrearre circuits
Shock liedt ta keramyske substrat cracking, temperatuer shock liedt ta capacitor ein elektrodes cracking, en temperatuer cycling liedt ta solder falen.
Shock, temperatuer syklus
4. Diskrete apparaten en yntegreare circuits
Thermyske ôfbraak, chip soldering mislearring, ynderlike lead bonding falen, skok dy't liedt ta passivaasje laach rupture.
Hege temperatuer, skok, trilling
5. Resistive komponinten
Core substraat rupture, resistive film rupture, lead breakage
Shock, hege en lege temperatuer
6. Board nivo circuit
Gebarsten solder gewrichten, brutsen koperen gatten.
Hege temperatuer
7. Elektryske fakuüm
Fatigue fraktuer fan waarme tried.
Vibraasje
2, typysk komponint falen meganisme analyze
Failure modus fan elektroanyske komponinten is net ien, mar in represintatyf part fan de typyske komponinten gefoelige omjouwing tolerânsje limyt analyze, om te krijen in mear algemiene konklúzje.
2.1 Elektromechanyske komponinten
Typyske elektromechanyske komponinten befetsje elektryske Anschlüsse, relais, ensfh De falmodi wurde yngeand analysearre mei de struktuer fan respektivelik de twa soarten komponinten.
1) Elektryske Anschlüsse
Elektryske Anschluss troch de shell, isolator en kontakt lichem fan de trije basis ienheden, de falen modus wurdt gearfette yn it kontakt mislearjen, isolaasje mislearjen en meganyske falen fan de trije foarmen fan falen.De wichtichste foarm fan mislearjen fan 'e elektryske ferbining foar it mislearjen fan kontakten, it mislearjen fan syn prestaasjes: kontakt op' e instantaneous break en kontaktresistinsje nimt ta.Foar elektryske Anschlüsse, fanwege it bestean fan kontakt ferset en materiaal dirigint wjerstân, as der stromstrom troch de elektryske Anschluss, kontakt ferset en metalen materiaal dirigint ferset sil generearje Joule waarmte, Joule waarmte sil tanimme waarmte, resultearret yn in tanimming fan de temperatuer fan it kontakt punt, te hege kontakt punt temperatuer sil meitsje it kontakt oerflak fan it metaal verzachten, smelten of sels siedend, mar ek fergrutsje de kontakt wjerstân, dus oansette kontakt falen..Yn 'e rol fan hege temperatueromjouwing sille de kontaktdielen ek krûpfenomeen ferskine, wêrtroch't de kontaktdruk tusken de kontaktdielen ôfnimt.Wannear't de kontakt druk wurdt fermindere ta in beskate mjitte, de kontakt wjerstân sil tanimme skerp, en úteinlik feroarsaakje min elektryske kontakt, resultearret yn kontakt flater.
Oan de oare kant, de elektryske connector yn opslach, ferfier en wurk, sil ûnderwurpen wêze oan in ferskaat oan trilling loads en impact krêften, doe't de eksterne trilling load excitation frekwinsje en elektryske Anschlüsse tichtby de ynherinte frekwinsje, sil meitsje de elektryske connector resonânsje ferskynsel, resultearret yn it gat tusken de kontakt stikken wurden grutter, de gat tanimt ta in beskate mjitte, de kontakt druk sil ferdwine fuortendaliks, resultearret yn elektryske kontakt "instant break".Yn de trilling, shock load, de elektryske connector sil generearje ynterne stress, as de stress grutter is as de opbringst sterkte fan it materiaal, sil meitsje it materiaal skea en fraktuer;yn 'e rol fan dizze lange-termyn stress, it materiaal sil ek foarkomme wurgens skea, en úteinlik feroarsaakje falen.
2) Relay
Elektromagnetyske relais binne oer it generaal gearstald út kearnen, spoelen, armaturen, kontakten, reid ensafuorthinne.Salang't in bepaalde spanning wurdt tafoege oan beide úteinen fan 'e coil, in bepaalde stroom sil streame yn' e coil, dus produsearje in elektromagnetyske effekt, it anker sil oerwinne de elektromagnetyske krêft fan attraksje om werom te gean nei de maitiid pull nei de kearn, dy't op syn beurt driuwt it anker syn bewegende kontakten en statyske kontakten (normaal iepen kontakten) te sluten.Wannear't de coil wurdt powered off, de elektromagnetyske suction krêft ek ferdwynt, de armature sil werom nei de oarspronklike posysje ûnder de reaksje krêft fan 'e maitiid, sadat it bewegende kontakt en de oarspronklike statyske kontakt (normaal sletten kontakt) suction.Dit suction en release, dus it berikken fan it doel fan conduction en ôfsnien yn it circuit.
De wichtichste modi fan algemiene falen fan elektromagnetyske estafette binne: estafette normaal iepen, estafette normaal sletten, estafette dynamyske spring aksje foldocht net oan de easken, kontakt sluten nei it estafette elektryske parameters grutter dan de earme.Fanwege it tekoart oan elektromagnetyske estafette produksje proses, in protte elektromagnetyske estafette falen yn it produksjeproses te lizzen de kwaliteit fan ferburgen gefaren, lykas meganyske stress relief perioade is te koart resultearret yn meganyske struktuer nei de moulding dielen deformation, residu ferwidering is net útput. resultearret yn PIND test mislearre of sels mislearjen, fabryk testen en gebrûk fan screening is net strang, sadat it mislearjen fan it apparaat yn gebrûk, ensfh.By it ûntwerp fan apparatuer dy't relais befetsje, is it needsaaklik om te fokusjen op 'e oanpassingsfermogen foar ynfloedomjouwing om te beskôgjen.
2.2 Semiconductor magnetron komponinten
Mikrogolf-halfgeleiderapparaten binne komponinten makke fan Ge, Si en III ~ V gearstalde healgeleardermaterialen dy't wurkje yn 'e mikrogolfband.Se wurde brûkt yn elektroanyske apparatuer lykas radar, elektroanyske oarlochssystemen en mikrogolfkommunikaasjesystemen.Microwave diskrete apparaat ferpakking neist it leverjen fan elektryske ferbinings en meganyske en gemyske beskerming foar de kearn en pinnen, it ûntwerp en seleksje fan 'e húsfesting moatte ek beskôgje de ynfloed fan' e húsfesting parasitêre parameters op 'e magnetron oerdracht skaaimerken fan it apparaat.De magnetron húsfesting is ek in part fan it circuit, dat sels foarmet in folslein ynput en útfier circuit.Dêrom moatte de foarm en struktuer fan 'e húsfesting, grutte, dielektrike materiaal, konfiguraasje fan kondukteurs, ensfh.Dizze faktoaren bepale parameters lykas kapasitânsje, elektryske leadresistinsje, karakteristike impedânsje, en dirigint en dielektrike ferlies fan 'e buishúsfesting.
Miljeu-relevante mislearringsmodi en meganismen fan mikrogolf-halfgeleiderkomponinten omfetsje benammen poartemetaal sink en degradaasje fan resistive eigenskippen.Gate metalen sink is te tankjen oan de termysk fersnelde diffusion fan poarte metaal (Au) yn GaAs, sadat dit falen meganisme komt foaral ûnder fersnelde libben tests of ekstreem hege temperatuer operaasje.De snelheid fan diffúsje fan poartemetaal (Au) yn GaAs is in funksje fan 'e diffusionskoëffisjint fan it poartemetaalmateriaal, temperatuer en materiaalkonsintraasjegradient.Foar in perfekte lattice struktuer, it apparaat prestaasje wurdt net beynfloede troch in hiel stadich diffusion taryf by normale bestjoeringssysteem temperatueren, lykwols, de diffusion rate kin wêze wichtich as de dieltsje grinzen binne grut of der binne in protte oerflak gebreken.Wjerstannen wurde faak brûkt yn magnetron monolithic yntegrearre circuits foar feedback circuits, it ynstellen fan de bias punt fan aktive apparaten, isolaasje, macht synteze of it ein fan coupling, der binne twa struktueren fan ferset: metalen film ferset (TaN, NiCr) en licht gedoteerde GaAs tinne laach ferset.Tests litte sjen dat de degradaasje fan NiCr-resistinsje feroarsake troch fochtigens it wichtichste meganisme is fan it mislearjen.
2.3 Hybride yntegreare circuits
Tradisjoneel hybride yntegrearre circuits, neffens it substraat oerflak fan 'e dikke film gids tape, tinne film gids tape proses is ferdield yn twa kategoryen fan dikke film hybride yntegreare circuits en tinne film hybride yntegreare circuits: bepaalde lytse printe circuit board (PCB) circuit, fanwege de printe circuit is yn 'e foarm fan film yn' e platte board oerflak te foarmjen in conductive patroan, ek klassifisearre as in hybride yntegrearre circuits.Mei it ûntstean fan multi-chip komponinten dit avansearre hybride yntegrearre sirkwy, syn substraat unike multi-laach wiring struktuer en troch-hole proses technology, hat makke de komponinten wurden in hybride yntegrearre sirkwy yn in hege tichtheid interconnect struktuer synonym mei it substraat brûkt yn multi-chip komponinten en omfetsje: tinne film multilayer, dikke film multilayer, hege temperatuer co-fired, lege temperatuer co-ûntslein, silisium-basearre, PCB multilayer substraat, ensfh.
Hybride yntegreare sirkwy-omjouwingsstressfoutmodi omfetsje foaral elektrysk iepen sirkwy-falen feroarsake troch substraatkraken en lasfout tusken komponinten en dikke filmdirigenten, komponinten en tinnefilmdirigenten, substraat en húsfesting.Mechanyske ynfloed fan produktfall, termyske skok fan soldeeroperaasje, ekstra stress feroarsake troch ûnjildichheid fan substrat warpage, laterale trekspanning fan termyske mismatch tusken substraat en metalen húsfesting en bonding materiaal, meganyske stress as termyske stresskonsintraasje feroarsake troch ynterne defekten fan substraat, potinsjele skea feroarsake troch substraat boarring en substraat cutting lokale mikro cracks, úteinlik liede ta eksterne meganyske stress grutter as de ynherinte meganyske sterkte fan keramyske substraat dat It resultaat is mislearjen.
Solder struktueren binne gefoelich foar werhelle temperatuer fytst stress, dat kin liede ta termyske wurgens fan 'e solder laach, resultearret yn fermindere bonding sterkte en ferhege termyske ferset.Foar tin-basearre klasse fan ductile solder, de rol fan temperatuer cyclic stress liedt ta termyske wurgens fan de solder laach is te tankjen oan de termyske útwreiding koeffizient fan de twa struktueren ferbûn troch de solder is inkonsekwint, is de solder ferpleatsing deformation of shear deformation, na kear op kear, it solder laach mei wurgens crack útwreiding en útwreiding, úteinlik liedend ta wurgens mislearring fan de solder laach.
2.4 Diskrete apparaten en yntegreare circuits
Semiconductor diskrete apparaten wurde ferdield yn diodes, bipolêre transistors, MOS fjild effekt buizen, thyristors en isolearre poarte bipolêre transistors troch brede kategoryen.Yntegreare circuits hawwe in breed oanbod fan tapassingen en kinne wurde ferdield yn trije kategoryen neffens har funksjes, nammentlik digitale yntegreare circuits, analoge yntegreare circuits en mingde digitaal-analoge yntegreare circuits.
1) Diskrete apparaten
Diskrete apparaten binne fan ferskate soarten en hawwe har eigen spesifisiteit fanwege har ferskillende funksjes en prosessen, mei signifikante ferskillen yn mislearringsprestaasjes.Lykwols, as de basis apparaten foarme troch semiconductor prosessen, der binne bepaalde oerienkomsten yn harren mislearjen fysika.De wichtichste flaters yn ferbân mei eksterne meganika en natuerlike omjouwing binne termyske ôfbraak, dynamyske lawine, chip soldering mislearjen en ynterne lead bonding falen.
Thermyske ôfbraak: Thermyske ôfbraak as sekundêre ôfbraak is it wichtichste mislearringmeganisme dat ynfloed hat op semiconductor-krêftkomponinten, en de measte skea by gebrûk is relatearre oan it sekundêre ôfbraakfenomeen.Sekundêre ôfbraak is ûnderferdield yn foarút bias sekundêre ôfbraak en reverse bias sekundêre ôfbraak.It earste is benammen besibbe oan de eigen thermyske eigenskippen fan it apparaat, lykas de dopingkonsintraasje fan it apparaat, yntrinsike konsintraasje, ensfh., wylst it lêste te krijen hat mei de lawinefermannichfâldiging fan dragers yn it romteladingsgebiet (lykas by de samler), sawol wêrfan wurde altyd begelaat troch de konsintraasje fan stroom yn it apparaat.By it tapassen fan sokke komponinten moat spesjaal omtinken jûn wurde oan termyske beskerming en waarmte-ôffier.
Dynamyske lawine: Tidens dynamyske shutdown fanwege eksterne of ynterne krêften feroarsaket it hjoeddeiske-kontroleare botsing-ionisaasjeferskynsel dat binnen it apparaat beynfloede wurdt beynfloede troch de frije dragerkonsintraasje in dynamyske lawine, dy't kin foarkomme yn bipolêre apparaten, diodes en IGBT's.
Chip solder failure: De wichtichste reden is dat de chip en de solder binne ferskillende materialen mei ferskillende koeffizienten fan termyske útwreiding, dus der is in termyske mismatch by hege temperatueren.Dêrnjonken fergruttet de oanwêzigens fan soldervoids de termyske wjerstân fan it apparaat, wêrtroch waarmtedissipaasje slimmer wurdt en hot spots yn 't pleatslik gebiet foarmje, de knooppunttemperatuer ferheegje en temperatuerrelatearre mislearrings lykas elektromigraasje foarkomme.
Ynderlike lead bonding mislearring: benammen corrosie mislearring op it bonding punt, trigger troch de corrosie fan aluminium feroarsake troch de aksje fan wetterdamp, chlorine eleminten, ensfh yn in waarm en fochtige sâlt spray omjouwing.Fatigensfraktuer fan aluminium bonding leads feroarsake troch temperatuer syklus of trilling.De IGBT yn module pakket is grut yn grutte, en as it wurdt ynstallearre yn in ferkearde wize, it is hiel maklik te feroarsaakje stress konsintraasje, resultearret yn wurgens fraktuer fan de ynterne leads fan de module.
2) Integrated circuit
It mislearringmeganisme fan yntegreare circuits en it gebrûk fan 'e omjouwing hat in geweldige relaasje, focht yn in fochtige omjouwing, skea generearre troch statyske elektrisiteit of elektryske surges, te heech gebrûk fan' e tekst en it brûken fan yntegreare circuits yn in strielingsomjouwing sûnder strieling ferset fersterking kin ek feroarsaakje it mislearjen fan it apparaat.
Ynterface-effekten yn ferbân mei aluminium: Yn de elektroanyske apparaten mei silisium-basearre materialen, SiO2 laach as in dielectric film wurdt in soad brûkt, en aluminium wurdt faak brûkt as materiaal foar ynterconnection linen, SiO2 en aluminium op hege temperatueren sil wêze in gemyske reaksje, sadat de aluminium laach wurdt tinne, as de SiO2 laach wurdt útput troch reaksje konsumpsje, sil feroarsaakje direkt kontakt tusken aluminium en silisium.Derneist, de gouden lead tried en aluminium interconnection line of aluminium bonding tried en de bonding fan de gouden-plated lead tried fan de buis shell, sil produsearje Au-Al ynterface kontakt.Troch it ferskillende gemyske potinsjeel fan dizze twa metalen, nei lange-termyn gebrûk of opslach by hege temperatueren boppe 200 ℃ sil produsearje in ferskaat oan intermetallic ferbiningen, en fanwege harren rooster konstanten en termyske útwreiding koeffizienten binne oars, yn de bonding punt binnen in grutte spanning, de conductivity wurdt lyts.
Metallisaasjekorrosje: De aluminiumferbiningsline op 'e chip is gefoelich foar korrosje troch wetterdamp yn in hjitte en fochtige omjouwing.Fanwegen de priiskompensaasje en maklike massaproduksje binne in protte yntegreare circuits ynkapsulearre mei hars, lykwols, wetterdamp kin troch de hars passe om de aluminiumferbiningen te berikken, en ûnreinheden dy't fan bûten binnen brocht wurde of yn 'e hars oplost wurde, hannelje mei metallysk aluminium om te feroarsaakjen corrosie fan de aluminium interconnects.
De delaminaasje-effekt feroarsake troch wetterdamp: plestik IC is it yntegreare circuit ynkapsele mei plestik en oare harspolymearmaterialen, neist it delaminaasje-effekt tusken it plestik materiaal en it metalen frame en chip (algemien bekend as it "popcorn" effekt), om't it harsmateriaal de skaaimerken hat fan adsorpsje fan wetterdamp, sil it delaminaasje-effekt feroarsake troch de adsorpsje fan wetterdamp ek feroarsaakje dat it apparaat mislearret..Mislearring meganisme is de flugge útwreiding fan wetter yn it plestik sealing materiaal by hege temperatueren, sadat de skieding tusken de plestik en syn taheaksel fan oare materialen, en yn serieuze gefallen, it plestik sealing lichem sil barste.
2.5 Kapasitive resistive komponinten
1) Wjerstannen
Mienskiplike net-windende wjerstannen kinne wurde ferdield yn fjouwer soarten neffens de ferskate materialen dy't brûkt wurde yn it wjerstânslichem, nammentlik alloytype, filmtype, dikke filmtype en syntetyske type.Foar fêste wjerstannen binne de wichtichste mislearringsmodi iepen sirkwy, elektryske parameterdrift, ensfh.wylst foar potentiometers, de wichtichste mislearring modes binne iepen circuit, elektryske parameter drift, lûd ferheging, ensfh De gebrûk omjouwing sil ek liede ta wjerstannen fergrizing, dat hat in grutte ynfloed op it libben fan elektroanyske apparatuer.
Oxidaasje: Oxidaasje fan it wjerstânslichem sil de wjerstânwearde ferheegje en is de wichtichste faktor dy't wjerstânferâldering feroarsaket.Utsein foar wjerstannen makke fan edele metalen en alloys, alle oare materialen wurde skansearre troch soerstof yn 'e loft.Oxidaasje is in lange-termyn effekt, en as de ynfloed fan oare faktoaren stadichoan ôfnimt, sil oksidaasje de wichtichste faktor wurde, en omjouwings mei hege temperatuer en hege fochtigens sille de oksidaasje fan wjerstannen fersnelle.Foar presyzje wjerstannen en wjerstannen mei hege wjerstânwearde is de fûnemintele maatregel om oksidaasje te foarkommen is dichtbeskerming.Sealing materialen moatte wêze anorganyske materialen, lykas metaal, keramyk, glês, ensfh De organyske beskermjende laach kin net hielendal foarkomme vocht permeability en lucht permeability, en kin allinnich spylje in fertragende rol yn oksidaasje en adsorption.
Ferâldering fan it bynmiddel: Foar organyske syntetyske wjerstannen is ferâldering fan it organyske bynmiddel de wichtichste faktor dy't de stabiliteit fan 'e wjerstân beynfloedet.De organyske bynmiddel is benammen in syntetyske hars, dat wurdt omfoarme ta in tige polymerisearre thermoset polymeer troch waarmte behanneling tidens it produksjeproses fan de wjerstannen.De wichtichste faktor dy't polymearferâldering feroarsaket is oksidaasje.De frije radikalen generearre troch oksidaasje feroarsaakje it hingjen fan 'e polymeer molekulêre obligaasjes, dy't it polymeer fierder genêzen en it bros meitsje, wat resulteart yn ferlies fan elastisiteit en meganyske skea.De útharding fan it bynmiddel feroarsaket de wjerstannen te krimpen yn folume, it fergrutsjen fan de kontakt druk tusken de conductive dieltsjes en it ferminderjen fan de kontakt wjerstân, resultearret yn in fermindering fan wjerstân, mar de meganyske skea oan it bynmiddel fergruttet ek de wjerstân.Meastal komt it genêzen fan 'e bynmiddel foar, meganyske skea komt nei, sadat de wjerstânwearde fan organyske syntetyske wjerstannen it folgjende patroan toant: wat delgong yn it begjin fan' e poadium, dan draaie om te ferheegjen, en der is in trend fan tanimmend.Sûnt de fergrizing fan polymers is nau besibbe oan temperatuer en ljocht, syntetyske wjerstannen sille fersnelle fergrizing ûnder hege temperatuer omjouwing en sterke ljocht bleatstelling.
Fergrizing ûnder elektryske lading: It oanbringen fan in lading op in wjerstân sil it ferâlderingsproses fersnelle.Under DC load, elektrolytic aksje kin beskeadigje tinne film wjerstannen.Electrolysis komt foar tusken de slots fan in slotted wjerstân, en as de wjerstân substraat is in keramyske of glêzen materiaal befettet alkalimetaal ioanen, de ioanen bewege ûnder de aksje fan it elektryske fjild tusken de slots.Yn in fochtige omjouwing ferrint dit proses heftiger.
2) Capacitors
De mislearringsmodi fan kondensatoren binne koartsluting, iepen sirkwy, degradaasje fan elektryske parameters (ynklusyf feroaring fan kapasiteit, ferheging fan ferlieshoektangens en fermindering fan isolaasjeresistinsje), floeistoflekkage en brekken fan leadkorrosje.
Koarte circuit: De fleanende bôge oan 'e râne tusken peallen by hege temperatuer en lege lucht druk sil liede ta koartsluting fan capacitors, boppedat, de meganyske stress lykas eksterne skok sil ek feroarsaakje transient koartsluting fan dielectric.
Iepen circuit: Oxidaasje fan lead triedden en elektrodes kontakten feroarsake troch fochtige en hjitte omjouwing, resultearret yn leech nivo ûnberikberens en corrosie fraktuer fan anode lead folie.
Degradaasje fan elektryske parameters: Degradaasje fan elektryske parameters troch de ynfloed fan fochtige omjouwing.
2.6 Board-nivo circuitry
Printe circuit board is benammen gearstald út isolearjende substraat, metalen wiring en ferbinen ferskillende lagen fan triedden, solder komponinten "pads".Syn wichtichste rol is it leverjen fan in drager foar elektroanyske komponinten, en spylje de rol fan elektryske en meganyske ferbiningen.
De flatermodus fan it printe circuit board omfettet benammen min soldering, iepen en koartsluting, blisterjen, burst board delaminaasje, board oerflak corrosie of ferkleuring, board bûgen
Post tiid: Nov-21-2022