KA_IX

  • 3650 主题
  • 3702 帖子
  • 1936 积分
  • 身份:LV4 高级技术员
  • 论坛新秀 灌水之王 突出贡献
  • E币:937

元器件常见6大故障的细节说明

2021-11-30 17:17:22 显示全部楼层
元器件故障的发生是由于机械、温度、环境、电气、封装和老化因素造成的。了解有关这些原因的所有细节至关重要。

机械故障

电路板的机械故障包括弹性和塑性变形、疲劳断裂的开始和扩展、脆性断裂、翘曲以及蠕变和蠕变断裂。

弹性和塑性变形
变形只是可以改变物体形状和大小的变形。它有两种类型:弹性和塑料。弹性变形是暂时的,在去除引起应力和变形的外力后就会消失。然而,塑性变形是永久性的,即使在去除产生应力的外力后仍会保持变形。PCB包括铜箔、树脂、玻璃布和其他具有不同化学和物理特性的材料。按这些板材在一起有时会导致变形。除此之外,机械切割(V-scoring)、湿化学工艺和高温也会引起变形。

脆性断裂
脆性断裂是设备在压力下快速破裂而突然发生的故障类型。在这种情况下,材料不会出现降解或破损的迹象。在电路板中,这种类型的故障发生在焊接点处。这些断裂是由于在组装、测试和运输过程中组件中出现的拉伸应力而产生的。此外,由于受到冲击、振动和热漂移,这些裂缝的存在。
ca96edd7054849e38eda1e32da53eda0?from=pc.jpg
焊点脆性断裂

振动对填充板不利,尤其是在 3 类产品中。要了解更多信息,请参阅航天器的振动如何影响 PCBA.

翘曲
翘曲是设备由于热和湿气而偏离原始形状的扭曲或弯曲。PCB 翘曲会在回流焊接周期中改变电路板的轮廓。翘曲的原因包括电路板设计过程中的不平衡层,过程中的热膨胀焊接(因为不同材料特性),以及组件、散热器或防护罩的重量。
6fc7a7e4f73143a8b53a4c715198c298?from=pc.jpg
翘曲的PCB


蠕变
蠕变是由温度升高和压力恒定引起的与时间有关的变形。由蠕变引起的破坏称为蠕变断裂。表面处理产生蠕变腐蚀。根据RoHS指令,电子行业必须专注于无铅表面处理。一种具有成本效益的选择是浸银,但它更有可能导致蠕变。ENIG(化学镀镍浸金)和 OSP(有机可焊性防腐剂)具有低蠕变风险。在恶劣的气氛中,蠕变失效的危险性越来越大。如今,研究人员正在研究先进的无铅饰面以降低这种风险。
7247ee4e18c14e93ba72b14e98431d25?from=pc.jpg
蠕变腐蚀


疲劳
疲劳是材料在循环载荷作用下裂纹的产生和发展。在填充板中,焊接疲劳是一个严重的故障。不一致的 CTE 是导致焊接疲劳的根本原因。CTE 确定材料在温度偏差期间的收缩和膨胀。将低 CTE 组件焊接到低 CTE 电路板,将高 CTE 组件焊接到高 CTE 电路板是一种很好的做法. 如果不匹配,由于热效应和昼夜效应,最终会形成焊料疲劳。

热故障
当部件被加热到其临界温度(例如玻璃化转变温度 (Tg)、熔点或闪点)以上时,就会发生热故障。Tg 是基材从刚性状态变为弹性状态时的温度。基材决定电路板的Tg值。如果工作温度超过 Tg,则会导致热失效,从而导致元件烧毁。
927701dd2a3048c89850261066ef71bd?from=pc.jpg
由于过热而烧毁 PCB 上的芯片

有关热故障分析,请参见减少发热的 12 种 PCB 热管理技术.

环境故障
环境故障是由异物、湿气、灰尘、电涌和受热引起的。

电应力失效
电应力失效的原因包括静电放电 (ESD)、表面击穿、介电失效、过电压和表面俘获。

静电放电
极端的电应力会导致 ESD,从而导致灾难性故障、永久性参数变化和隐藏损坏。这可能是由于高电流密度、高电场梯度和局部热形成而发生的。PCB组件当它们与任何带电物体接触时容易受到 ESD 的影响。根据两者之间的电动势和彼此之间的距离,当两者靠近时最有可能发生 ESD。
2a88553a3cae4e5290443ca20cfa6062?from=pc.jpg
IC因过热损坏


介电故障
介电故障描述了放置在两个导体之间的固体绝缘体内的电击穿。它通常与绝缘材料的刺破或分解有关。当暴露于高电压梯度时,任何材料都会在某个点破裂或刺穿。材料(样品的厚度和质量)和环境(温度和湿度)因素会影响该水平。
41f15bb288d94f30b234e3a419ed390e?from=pc.jpg
介电故障


导电阳极丝
板可能会沿着复合材料的纤维形成导电阳极丝 (CAF)。在此期间通过电镀,金属被注入暴露的表面,在那里它由于离子、水分和电势而迁移。玻璃树脂结合不良PCB钻孔损坏是导致此类故障的原因。由于纤维和基体的热膨胀差异,焊接后结合力减弱。无铅焊料需要更高的焊接温度,这增加了 CAF 的可能性。
7e1d17cd8c744ed2a7b004dc48968e2a?from=pc.jpg
导电阳极灯丝 (CAF)


包装失败
包装通常是许多电子零件故障的原因。它充当电子元件和环境影响之间的屏障。热膨胀会导致损坏材料的机械应力。腐蚀性化学品和湿度可能会导致腐蚀。过大的热应力会使引线键合应力过大,导致连接松动、芯片破裂或封装破裂。湿度和随后的高温加热的影响也可能导致裂纹,从而导致机械损坏。在封装过程中,键合线可以被切断和短路。

老化失败
每个组件都有有限的使用寿命。如果超过该点运行,则由于机械疲劳而导致故障的可能性会增加。在组件生命周期中,其可用性在各个阶段不断进步。当组件的生产停止时,循环结束。因此,在此生命周期终止 (EOL) 阶段采购的零件可能已过时且不符合最新的性能规格。从而导致他们过早地失败。

来源:电子资料库


您需要登录后才可以评论 登录 | 立即注册

最新评论

楼层直达:

电子阔少

  • 241 主题
  • 1495 帖子
  • 2398 积分
  • 身份:版主
  • 论坛新秀 灌水之王
  • E币:2562
快速回复
1
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
广告
关闭 热点推荐上一条 /3 下一条
快速回复 返回列表