Во овој труд, се проучуваат режимите на дефект и механизмите на дефект на електронските компоненти и се дадени нивните чувствителни средини за да се обезбеди одредена референца за дизајнот на електронските производи
1. Типични начини на откажување на компонентите
Сериски број
Име на електронска компонента
Режими на неуспех поврзани со животната средина
Стрес на животната средина
1. Електромеханички компоненти
Вибрациите предизвикуваат замор кршење на намотките и олабавување на каблите.
Вибрации, шок
2. Полупроводнички микробранови уреди
Високиот температурен и температурен шок доведува до раслојување на интерфејсот помеѓу материјалот на пакувањето и чипот и помеѓу материјалот на пакувањето и интерфејсот на држачот на чипот на пластично запечатениот микробранови монолит.
Висока температура, температурен шок
3. Хибридни интегрирани кола
Ударот доведува до пукање на керамичката подлога, температурниот удар доведува до пукање на електродата на крајот на кондензаторот, а температурниот циклус доведува до дефект на лемењето.
Шок, температурен циклус
4. Дискретни уреди и интегрирани кола
Термички дефект, дефект на лемењето на чипот, дефект на внатрешното поврзување на олово, удар што доведува до прекин на слојот за пасивација.
Висока температура, шок, вибрации
5. Отпорни компоненти
Раскинување на јадрото на подлогата, кинење на резистивниот филм, кинење на олово
Шок, висока и ниска температура
6. Коло на ниво на табла
Испукани споеви за лемење, скршени бакарни дупки.
Висока температура
7. Електричен вакуум
Замор фрактура на топла жица.
Вибрации
2, типична анализа на механизмот за дефект на компонентите
Неуспехот на владата на електронски компоненти не е единствен, само репрезентативен дел од типични компоненти чувствителни на животната средина толеранција граница анализа, со цел да се добие поопшт заклучок.
2.1 Електромеханички компоненти
Вообичаените електромеханички компоненти вклучуваат електрични конектори, релеи, итн. Режимите на дефект се анализираат во длабочина со структурата на двата типа на компоненти, соодветно.
1) Електрични конектори
Електрични конектор од страна на школка, изолатор и контакт тело на трите основни единици, неуспехот на владата е сумиран во контакт неуспех, изолација неуспех и механички дефект на трите форми на дефект.Главната форма на дефект на електричниот конектор за дефект на контактот, неуспехот на неговата изведба: контакт на моменталниот прекин и отпорот на контакт се зголемува.За електричните конектори, поради постоењето на отпорност на контакт и отпорност на материјалниот спроводник, кога има проток на струја низ електричниот конектор, отпорот на контакт и отпорот на спроводникот на металниот материјал ќе генерираат топлина од џул, топлината од џул ќе ја зголеми топлината, што резултира со зголемување на температура на допирната точка, премногу високата температура на контактната точка ќе направи контактната површина на металот да омекне, да се стопи или дури и да врие, но исто така ќе ја зголеми отпорноста на контактот, со што ќе предизвика дефект на контактот..Во улога на животна средина со висока температура, контактните делови исто така ќе се појават феномен на лази, со што се намалува контактниот притисок помеѓу контактните делови.Кога контактниот притисок ќе се намали до одреден степен, отпорот на контакт нагло ќе се зголеми и на крајот ќе предизвика слаб електричен контакт, што ќе резултира со откажување на контактот.
Од друга страна, електричниот конектор при складирање, транспорт и работа ќе биде подложен на различни оптоварувања на вибрации и сили на удар, кога надворешната фреквенција на возбудување на оптоварувањето со вибрации и електричните конектори блиску до вродената фреквенција, ќе направат резонанца на електричниот конектор. феномен, што резултира со јазот помеѓу контактните парчиња стануваат поголеми, јазот се зголемува до одреден степен, контактниот притисок ќе исчезне моментално, што резултира со електричен контакт "инстант прекин".Во вибрации, шок оптоварување, електричниот приклучок ќе генерира внатрешен стрес, кога стресот ја надминува силата на принос на материјалот, ќе направи материјална штета и фрактура;во улога на овој долгорочен стрес, материјалот, исто така, ќе настане оштетување од замор, и конечно ќе предизвика неуспех.
2) Реле
Електромагнетните релеи генерално се составени од јадра, намотки, арматури, контакти, трска и така натаму.Сè додека одреден напон се додава на двата краја на серпентина, одредена струја ќе тече во серпентина, со што ќе се произведе електромагнетен ефект, арматурата ќе ја надмине електромагнетната сила на привлекување за да се врати на повлекувањето на пружината до јадрото, што за возврат ги придвижува подвижните контакти на арматурата и статичните контакти (нормално отворени контакти) да се затворат.Кога серпентина е исклучена, електромагнетната сила на вшмукување исто така исчезнува, арматурата ќе се врати во првобитната положба под реакцијата на пружината, така што движечкиот контакт и оригиналниот статички контакт (нормално затворен контакт) вшмукуваат.Ова вшмукување и ослободување, со што се постигнува целта на спроведување и отсечени во колото.
Главните начини на целокупниот дефект на електромагнетните релеи се: релето нормално отворено, релето нормално затворено, релето динамичко дејство на пружината не ги исполнува барањата, затворање на контакт откако електричните параметри на релето ќе ги надминат лошите.Поради недостаток на електромагнетно реле процес на производство, многу електромагнетно реле неуспех во процесот на производство да се постават на квалитетот на скриени опасности, како што се механички стрес ослободување период е премногу краток што резултира со механичка структура по калапи делови деформација, отстранување на остатоци не е исцрпена што резултира со PIND тестот не успеа или дури и неуспех, фабричкото тестирање и користењето на скрининг не е строго, така што неуспехот на уредот да се користи, итн. Околината на удар веројатно ќе предизвика пластична деформација на металните контакти, што ќе резултира со дефект на релето.Во дизајнот на опремата што содржи релеи, неопходно е да се земе предвид приспособливоста на влијанието врз животната средина.
2.2 Полупроводнички микробранови компоненти
Микробрановите полупроводнички уреди се компоненти направени од Ge, Si и III ~ V сложени полупроводнички материјали кои работат во микробрановата лента.Тие се користат во електронска опрема како радар, системи за електронско војување и микробранови комуникациски системи.Пакување на дискретни уреди за микробранови, покрај обезбедувањето електрични врски и механичка и хемиска заштита за јадрото и игличките, дизајнот и изборот на куќиштето треба да го земат предвид и влијанието на паразитските параметри на куќиштето врз карактеристиките на микробрановиот пренос на уредот.Куќиштето за микробранова печка е исто така дел од колото, кое само по себе претставува комплетно влезно и излезно коло.Затоа, обликот и структурата на куќиштето, големината, диелектричниот материјал, конфигурацијата на проводникот итн. треба да одговараат на микробрановите карактеристики на компонентите и аспектите на примена на колото.Овие фактори ги одредуваат параметрите како што се капацитетот, отпорноста на електричното олово, карактеристичната импеданса и загубите на спроводниците и диелектриците на куќиштето на цевката.
Еколошки релевантните начини на неуспех и механизмите на микробрановите полупроводнички компоненти главно вклучуваат метален мијалник и деградација на отпорните својства.Металниот мијалник на портата се должи на термички забрзаната дифузија на металот на портата (Au) во GaAs, така што овој механизам за неуспех се јавува главно за време на забрзани тестови за живот или работа со екстремно високи температури.Стапката на дифузија на металот на портата (Au) во GaAs е функција на коефициентот на дифузија на материјалот од металот на портата, температурата и градиентот на концентрацијата на материјалот.За совршена решеткаста структура, перформансите на уредот не се засегнати од многу бавната стапка на дифузија при нормални работни температури, меѓутоа, стапката на дифузија може да биде значајна кога границите на честичките се големи или има многу површински дефекти.Отпорниците вообичаено се користат во микробрановите монолитни интегрирани кола за кола за повратни информации, поставување на точка на пристрасност на активни уреди, изолација, синтеза на енергија или крај на спојката, постојат две структури на отпор: отпорност на метален филм (TaN, NiCr) и лесно допингувани GaAs отпорност на тенок слој.Тестовите покажуваат дека деградацијата на отпорноста на NiCr предизвикана од влажноста е главниот механизам на неговото откажување.
2.3 Хибридни интегрирани кола
Традиционалните хибридни интегрирани кола, според површината на подлогата на лентата за густа филмска водич, процесот на водичка лента со тенок филм е поделен на две категории на хибридни интегрирани кола со дебел филм и интегрални кола хибридни тенок филм: одредено коло со мали печатени кола (PCB), Поради печатено коло е во форма на филм во рамна површина одбор за да се формира проводен модел, исто така класифициран како хибридни интегрирани кола.Со појавата на компонентите со повеќе чипови, ова напредно хибридно интегрирано коло, неговата уникатна повеќеслојна структура за поврзување на подлогата и технологијата за процесирање преку дупка, направија компонентите да станат хибридно интегрирано коло во структура за интерконекција со висока густина синоним за користената подлога во компонентите со повеќе чипови и вклучуваат: повеќеслојна тенка фолија, повеќеслојна густа фолија, истовремена палење на висока температура, истовремена палење на ниска температура, повеќеслојна подлога на база на силикон, ПХБ, итн.
Режимите на дефект на еколошки стрес на хибридното интегрирано коло главно вклучуваат дефект на електричното отворено коло предизвикано од пукање на подлогата и дефект на заварување помеѓу компонентите и проводниците на дебелиот филм, компонентите и проводниците на тенок филм, подлогата и куќиштето.Механички удар од пад на производот, термички удар од работата на лемењето, дополнителен стрес предизвикан од нерамномерност на подлогата, страничен напрегање на истегнување од термичка неусогласеност помеѓу подлогата и металното куќиште и материјалот за поврзување, механички стрес или концентрација на термички стрес предизвикани од внатрешни дефекти на подлогата, потенцијално оштетување предизвикани од дупчење на подлогата и сечење на подлогата локални микро пукнатини, на крајот доведуваат до надворешен механички стрес поголем од вродената механичка цврстина на керамичката подлога што Резултатот е дефект.
Структурите за лемење се подложни на повторливи температурни циклични напрегања, што може да доведе до термички замор на слојот за лемење, што резултира со намалена јачина на поврзување и зголемен термички отпор.За калај-базирана класа на еластично лемење, улогата на температурниот цикличен стрес доведува до термички замор на слојот за лемење се должи на коефициентот на термичка експанзија на двете структури поврзани со лемењето е неконзистентен, дали е деформација на поместување на лемењето или деформација на смолкнување; по постојано, лемење слој со замор пукнатина проширување и продолжување, на крајот доведе до замор неуспех на лемење слој.
2.4 Дискретни уреди и интегрирани кола
Полупроводничките дискретни уреди се поделени на диоди, биполарни транзистори, цевки со ефект на поле MOS, тиристори и биполарни транзистори со изолирана порта по широки категории.Интегрираните кола имаат широк опсег на апликации и можат да се поделат во три категории според нивните функции, и тоа дигитални интегрирани кола, аналогни интегрирани кола и мешани дигитално-аналогни интегрирани кола.
1) Дискретни уреди
Дискретните уреди се од различни типови и имаат своја специфичност поради нивните различни функции и процеси, со значителни разлики во перформансите на дефект.Сепак, како основни уреди формирани од полупроводнички процеси, постојат одредени сличности во нивната неуспешна физика.Главните дефекти поврзани со надворешната механика и природното опкружување се термички дефект, динамична лавина, дефект на лемењето на чипот и дефект на внатрешното поврзување на олово.
Термички дефект: Термичкиот дефект или секундарниот дефект е главниот механизам за дефект што влијае на компонентите на полупроводничката моќност, а најголемиот дел од оштетувањата при употреба се поврзани со феноменот на секундарниот дефект.Секундарното распаѓање е поделено на секундарно распаѓање на напредна пристрасност и секундарно распаѓање на обратна пристрасност.Првата е главно поврзана со сопствените термички својства на уредот, како што се концентрацијата на допинг на уредот, внатрешната концентрација итн., додека втората е поврзана со лавинското размножување на носителите во регионот на вселенско полнење (како што е во близина на колекторот), и двете од кои секогаш се придружени со концентрација на струја во внатрешноста на уредот.При примената на ваквите компоненти посебно внимание треба да се посвети на топлинската заштита и дисипацијата на топлина.
Динамична лавина: за време на динамично исклучување поради надворешни или внатрешни сили, феноменот на судир контролиран од струјата што се јавува во внатрешноста на уредот под влијание на концентрацијата на слободниот носител предизвикува динамична лавина, што може да се појави кај биполарни уреди, диоди и IGBT.
Неуспех на лемењето на чипот: Главната причина е што чипот и лемењето се различни материјали со различни коефициенти на термичка експанзија, така што има термичка неусогласеност при високи температури.Дополнително, присуството на празнини за лемење ја зголемува термичката отпорност на уредот, што го влошува дисипацијата на топлина и формирајќи жаришта во локалната област, ја зголемува температурата на спојницата и предизвикува дефекти поврзани со температурата, како што е електромиграцијата.
Неуспех на внатрешно поврзување на олово: главно неуспех на корозија на точката на поврзување, предизвикан од корозија на алуминиум предизвикана од дејство на водена пареа, елементи на хлор итн. во топла и влажна средина со прскање со сол.Фрактура на замор на алуминиумските спојки предизвикани од температурен циклус или вибрации.Пакетот IGBT во модул е со големи димензии и ако е инсталиран на неправилен начин, многу лесно може да се предизвика концентрација на стрес, што резултира со замор фрактура на внатрешните одводи на модулот.
2) Интегрирано коло
Механизмот на неуспех на интегрираните кола и употребата на животната средина има голема врска, влага во влажна средина, штета генерирана од статички електрицитет или електрични пренапони, преголема употреба на текстот и употреба на интегрирани кола во средина со зрачење без зрачење засилувањето на отпорот, исто така, може да предизвика дефект на уредот.
Ефекти на интерфејсот поврзани со алуминиум: во електронските уреди со материјали базирани на силикон, слојот SiO2 како диелектричен филм е широко користен, а алуминиумот често се користи како материјал за линии за интерконекција, SiO2 и алуминиумот на високи температури ќе бидат хемиска реакција, така што алуминиумскиот слој станува тенок, ако слојот SiO2 е исцрпен поради потрошувачката на реакција, ќе предизвика директен контакт помеѓу алуминиум и силициум.Дополнително, златната оловна жица и алуминиумската линија за меѓусебно поврзување или алуминиумската жица за поврзување и поврзувањето на позлатената оловна жица на обвивката на цевката, ќе произведат контакт со интерфејс Au-Al.Поради различниот хемиски потенцијал на овие два метали, по долготрајна употреба или складирање на високи температури над 200 ℃, ќе се создадат различни меѓуметални соединенија, а поради нивните решетки константи и коефициенти на термичка експанзија се различни, во точката на поврзување во голем стрес, спроводливоста станува мала.
Корозија на метализација: Алуминиумската линија за поврзување на чипот е подложна на корозија од водена пареа во топла и влажна средина.Поради компензираната цена и лесното масовно производство, многу интегрирани кола се инкапсулирани со смола, меѓутоа, водената пареа може да помине низ смолата за да стигне до алуминиумските меѓусебни врски, а нечистотиите донесени однадвор или растворени во смолата дејствуваат со метален алуминиум за да предизвикаат корозија на алуминиумските меѓусебни врски.
Ефектот на раслојување предизвикан од водена пареа: пластичното IC е интегрирано коло обложено со пластика и други полимерни материјали од смола, покрај ефектот на раслојување помеѓу пластичниот материјал и металната рамка и чипот (попознат како ефект на „пуканки“). бидејќи смолниот материјал има карактеристики на адсорпција на водена пареа, ефектот на раслојување предизвикан од адсорпцијата на водена пареа, исто така, ќе предизвика уредот да не успее..Механизмот на дефект е брзото ширење на водата во пластичниот материјал за заптивање на високи температури, така што одвојувањето помеѓу пластиката и нејзиното прицврстување на други материјали, а во сериозни случаи, пластичното тело за заптивање ќе пукне.
2.5 Капацитивни резистивни компоненти
1) Отпорници
Вообичаените отпорници што не се намотуваат може да се поделат на четири типа според различните материјали што се користат во телото на отпорникот, имено типот на легура, типот на филмот, типот на дебел филм и синтетичкиот тип.За фиксни отпорници, главните начини на неуспех се отворено коло, лизгање на електричниот параметар итн.;додека за потенциометрите, главните режими на неуспех се отворено коло, поместување на електричниот параметар, зголемување на бучавата, итн. Опкружувањето за употреба, исто така, ќе доведе до стареење на отпорниците, што има големо влијание врз животниот век на електронската опрема.
Оксидација: Оксидацијата на телото на отпорникот ќе ја зголеми вредноста на отпорот и е најважниот фактор што предизвикува стареење на отпорникот.Освен телата на отпорници направени од благородни метали и легури, сите други материјали ќе бидат оштетени од кислородот во воздухот.Оксидацијата е долгорочен ефект и кога влијанието на другите фактори постепено се намалува, оксидацијата ќе стане главен фактор, а средини со висока температура и висока влажност ќе ја забрзаат оксидацијата на отпорниците.За прецизни отпорници и отпорници со висока отпорност, основната мерка за спречување на оксидација е заштитата од запечатување.Материјалите за запечатување треба да бидат неоргански материјали, како што се метал, керамика, стакло, итн. Органскиот заштитен слој не може целосно да ја спречи пропустливоста на влага и пропустливост на воздухот, и може да игра само одложувачка улога во оксидацијата и адсорпцијата.
Стареење на врзивото: За органските синтетички отпорници, стареењето на органското врзивно средство е главниот фактор што влијае на стабилноста на отпорникот.Органското врзивно средство е главно синтетичка смола, која се трансформира во високо полимеризиран термореактивен полимер со термичка обработка за време на процесот на производство на отпорникот.Главниот фактор што предизвикува стареење на полимерот е оксидацијата.Слободните радикали генерирани со оксидација предизвикуваат шарки на полимерните молекуларни врски, што дополнително го лекува полимерот и го прави кршлив, што резултира со губење на еластичноста и механичко оштетување.Стврднувањето на врзивото предизвикува резисторот да се собира во волумен, зголемувајќи го контактниот притисок помеѓу спроводливите честички и намалувајќи ја контактната отпорност, што резултира со намалување на отпорот, но механичкото оштетување на врзивото исто така го зголемува отпорот.Обично стврднувањето на врзивото се случува претходно, механичкото оштетување се случува потоа, така што вредноста на отпорноста на органските синтетички отпорници ја покажува следната шема: одредено опаѓање на почетокот на фазата, потоа свртете се кон зголемување и има тренд на зголемување.Бидејќи стареењето на полимерите е тесно поврзано со температурата и светлината, синтетичките отпорници ќе го забрзаат стареењето при висока температура и изложеност на светлина.
Стареење под електрично оптоварување: Примената на оптоварување на отпорник ќе го забрза неговиот процес на стареење.Под еднонасочно оптоварување, електролитичкото дејство може да ги оштети отпорниците на тенок филм.Електролизата се јавува помеѓу отворите на отпорник со дупчиња, и ако подлогата на отпорникот е керамички или стаклен материјал што содржи јони на алкални метали, јоните се движат под дејство на електричното поле помеѓу отворите.Во влажна средина, овој процес се одвива понасилно.
2) Кондензатори
Режимите на дефект на кондензаторите се краток спој, отворено коло, деградација на електричните параметри (вклучувајќи промена на капацитетот, зголемување на тангентата на аголот на загуба и намалување на отпорот на изолација), истекување на течност и кршење од корозија на олово.
Краток спој: Летечкиот лак на работ помеѓу столбовите при висока температура и низок воздушен притисок ќе доведе до краток спој на кондензаторите, покрај тоа, механичкиот стрес, како што е надворешниот удар, исто така ќе предизвика минлив краток спој на диелектрикот.
Отворено коло: Оксидација на оловните жици и контактите на електродата предизвикана од влажна и топла средина, што резултира со непристапност на ниско ниво и фрактура на корозија на анодна оловна фолија.
Деградација на електричните параметри: Деградација на електричните параметри поради влијанието на влажната средина.
2.6 Коло на ниво на табла
Печатено коло главно се состои од изолациона подлога, метални жици и поврзување на различни слоеви на жици, компоненти за лемење "влошки".Неговата главна улога е да обезбеди носач за електронските компоненти и да ја игра улогата на електрични и механички врски.
Режимот на неуспех на плочата за печатено коло главно вклучува лошо лемење, отворен и краток спој, појава на плускавци, распаѓање на плочата, корозија или обезбојување на површината на плочата, свиткување на плочата
Време на објавување: 21-11-2022 година