元器件失效的案例
電子元器件需要做跌落實驗的常見場景
電子元器件是否需要做跌落實驗，取決于其應用場景、行業(yè)標準以及產(chǎn)品可靠性要求。總體來說，多數(shù)電子元器件在生產(chǎn)、運輸或使用過程中可能面臨跌落風險，因此跌落實驗是評估其可靠性的重要手段之一。
一、需要做跌落實驗的常見場景
1、終端產(chǎn)品的配套元器件
用于消費電子（如手機、筆記本、智能手表）、汽車電子、醫(yī)療器械、工業(yè)設備等終端產(chǎn)品的元器件，通常需要通過跌落實驗。因為終端產(chǎn)品在運輸、使用中可能發(fā)生意外跌落，而元器件的穩(wěn)定性直接影響產(chǎn)品整體功能。例如：手機中的芯片、電容、連接器，汽車傳感器，醫(yī)療設備中的精密電阻等，都需要驗證跌落時是否會出現(xiàn)焊點脫落、結構損壞、性能失效等問題。
2、包裝運輸環(huán)節(jié)的可靠性驗證
即使元器件本身結構堅固，其包裝后的整體抗跌落能力也需要測試。特別是批量運輸時，包裝是否能保護元器件免受跌落沖擊，是制造商和物流環(huán)節(jié)的重要考量。例如：集成電路（IC）的托盤包裝、電阻電容的編帶包裝，需要通過跌落實驗確保運輸過程中元器件不會因碰撞、掉落而損壞。
3、符合行業(yè)標準或法規(guī)要求
許多行業(yè)有強制或推薦性標準，明確要求元器件通過跌落實驗：
消費電子：如 IEC、UL 標準中，對便攜式設備的元器件有跌落測試要求；
汽車電子：ISO 標準中，對車載元器件的抗沖擊（包括跌落模擬）有嚴格規(guī)定；
航空航天：軍用標準（如 MIL-STD）中，元器件需通過極端環(huán)境下的跌落測試。
二、跌落實驗的核心目的
驗證結構完整性：如焊點是否脫落、外殼是否開裂、引腳是否變形；
確保性能穩(wěn)定性：跌落前后的電氣參數(shù)（如電阻值、電容容量、導通性）是否保持正常；
降低售后風險：提前發(fā)現(xiàn)潛在缺陷，避免終端產(chǎn)品因元器件失效導致退貨或安全事故。
展開 可靠性設計、可靠性測試、元器件選型、系統(tǒng)設計、微觀設計
測試的核心點是測試用例的設計，集中在兩部分，一部分是盡量去模擬用戶現(xiàn)場的最惡劣應用條件，一部分是針對可能的失效機理，人為增加破壞因素，激發(fā)出問題，找到薄弱點并改進之。但須注意，很多測試是具有一定程度破壞性的，需要分析下，經(jīng)歷過破壞性測試的機器是絕不能出廠應用的。
4、元器件選型
元器件選型包括了選型的基本原則、系列元器件的分類、特性、選型指標、可靠性應用注意事項等，包括電容、電阻、二極管三極管、接插件、晶振、電控光學器件（光耦、LED）、AD/DA及運放、電控機械動作器件、能量轉換器件（開關電源、電源變換芯片、變壓器）、數(shù)字IC、保護器件（保險絲、磁環(huán)磁珠、壓敏電阻、TVS管）、電源模塊等。
女孩子流行著一個口號，“干得好不如嫁得好”，雖然網(wǎng)上正反雙方論戰(zhàn)激烈，但一個事實誰也不能否認，女孩子最后的結局還真就是嫁得好比干得好的比例高的多得多。干得好是電路設計得好，嫁得好是器件選型選得好。同樣是電容，鉭電解和鋁電解的區(qū)別、電解和瓷片的區(qū)別，線繞電阻和膜式電阻的區(qū)別，數(shù)字IC重點關注哪幾個指標，保護器件的選擇指標依據(jù)什么，誰都知道，保鏢警衛(wèi)變質(zhì)可就慘了。
我們就象廚師，我們不管種菜，但我們炒出來的菜的味道是要受菜、水、肥、氣候等的影響的，不然就不會出現(xiàn)茅臺鎮(zhèn)的茅臺、山西的汾酒、梅雨季節(jié)的臭豆腐等專屬品了。同理，器件的制造工藝和其制造工藝所引出的器件特性都是需要我們了解并在應用中加以規(guī)避的。比如線繞電阻的電感量大、紙介電容的漏電流大、瓷片電容的耐溫變率和耐震動的水平低、TVS耐浪涌電流小但反應時間快，磁環(huán)的效果取決于材料和裝配，耐振動差等等。
5、元器件失效機理與分析方法
元器件失效機理和分析方法包括常見的失效機理、分析方法和工具。
以上內(nèi)容全都是如何防止電路工作不正常和防止器件壞，但智者千慮難免一失，一旦壞了，千萬不要敬而遠之，而應該如獲至寶。
展開 元器件的失效機理有哪些？
02
濕度導致失效
濕度過高，當含有酸堿性的灰塵落到電路板上時，將腐蝕元器件的焊點與接線處，造成焊點脫落，接頭斷裂。
濕度過高，也是引起漏電耦合的主要原因。而濕度過低又容易產(chǎn)生靜電，所以環(huán)境的濕度應控制在合理的水平。
03
過高電壓導致器件失效
施加在元器件上的電壓穩(wěn)定性是保證元器件正常工作的重要條件。過高的電壓會增加元器件的熱損耗，甚至造成電擊穿。對于電容器而言，其失效率正比于電容電壓的5次冪。對于集成電路而言，超過其最大允許電壓值的電壓將造成器件的直接損壞。
電壓擊穿是指電子器件都有能承受的最高耐壓值，超過該允許值，器件存在失效風險。主動元件和被動元件失效的表現(xiàn)形式稍有差別，但也都有電壓允許上限。晶體管元件都有耐壓值，超過耐壓值會對元件有損傷，比如超過二極管、電容等，電壓超過元件的耐壓值會導致它們擊穿，如果能量很大會導致熱擊穿，元件會報廢。
04
振動、沖擊影響
機械振動與沖擊會使一些內(nèi)部有缺陷的元件加速失效，造成災難性故障，機械振動還會使焊點、壓線點發(fā)生松動，導致接觸不良；若振動導致導線不應有的碰連，會產(chǎn)生一些意象不到的后果。
可能引起的故障模式，及失效分析。
展開 分析 | 元器件失效分析方法
確認功能失效，需對元器件輸入一個已知的激勵信號，測量輸出結果。如測得輸出狀態(tài)與預計狀態(tài)相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測試主要用于集成電路。
三種失效有一定的相關性,即一種失效可能引起其它種類的失效。功能失效和電參數(shù)失效的根源時常可歸結于連接性失效。在缺乏復雜功能測試設備和測試程序的情況下，有可能用簡單的連接性測試和參數(shù)測試方法進行電測，結合物理失效分析技術的應用仍然可獲得令人滿意的失效分析結果。
3、非破壞檢查
X-Ray檢測，即為在不破壞芯片情況下，利用X射線透視元器件（多方向及角度可選），檢測元器件的封裝情況，如氣泡、邦定線異常，晶粒尺寸，支架方向等。
適用情境：檢查邦定有無異常、封裝有無缺陷、確認晶粒尺寸及l(fā)ayout
優(yōu)勢：工期短，直觀易分析
劣勢：獲得信息有限
局限性：
1、相同批次的器件，不同封裝生產(chǎn)線的器件內(nèi)部形狀略微不同；
2、內(nèi)部線路損傷或缺陷很難檢查出來，必須通過功能測試及其他試驗獲得。
案例分析：
X-Ray 探傷----氣泡、邦定線
X-Ray 真?zhèn)舞b別----空包彈（圖中可見，未有晶粒）
“徒有其表”
下面這個才是貨真價實的
X-Ray用于產(chǎn)地分析（下圖中同品牌同型號的芯片）
X-Ray 用于失效分析（PCB探傷、分析）
（下面這個密密麻麻的圓點就是BGA的錫珠。
展開 
【技巧分析】元器件失效分析方法
器件一旦壞了，千萬不要敬而遠之，而應該如獲至寶。
開車的人都知道，哪里最能練出駕駛水平？高速公路不行，只有鬧市和不良路況才能提高水平。社會的發(fā)展就是一個發(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程，出現(xiàn)問題不可怕，但頻繁出現(xiàn)同一類問題是非常可怕的。
失效分析基本概念
定義：對失效電子元器件進行診斷過程。
1、進行失效分析往往需要進行電測量并采用先進的物理、冶金及化學的分析手段。
2、失效分析的目的是確定失效模式和失效機理，提出糾正措施，防止這種失效模式和失效機理的重復出現(xiàn)。
3、失效模式是指觀察到的失效現(xiàn)象、失效形式，如開路、短路、參數(shù)漂移、功能失效等。
4、失效機理是指失效的物理化學過程，如疲勞、腐蝕和過應力等。
失效分析的一般程序
1、收集現(xiàn)場場數(shù)據(jù)
2、電測并確定失效模式
3、非破壞檢查
4、打開封裝
5、鏡驗
6、通電并進行失效定位
7、對失效部位進行物理、化學分析，確定失效機理。
8、綜合分析，確定失效原因，提出糾正措施。
1、收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)：
2、電測并確定失效模式
電測失效可分為連接性失效、電參數(shù)失效和功能失效。
連接性失效包括開路、短路以及電阻值變化。這類失效容易測試，現(xiàn)場失效多數(shù)由靜電放電（ESD）和過電應力（EOS）引起。
電參數(shù)失效，需進行較復雜的測量，主要表現(xiàn)形式有參數(shù)值超出規(guī)定范圍（超差）和參數(shù)不穩(wěn)定。
確認功能失效，需對元器件輸入一個已知的激勵信號，測量輸出結果。如測得輸出狀態(tài)與預計狀態(tài)相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測試主要用于集成電路。
三種失效有一定的相關性,即一種失效可能引起其它種類的失效。功能失效和電參數(shù)失效的根源時常可歸結于連接性失效。
展開 PPT | 元器件可靠性技術（DPA與失效分析）
來源：電子制造資訊站
你的元器件為什么會無緣無故地失效了？
但有些部分會像保險絲一樣失效，即熔斷，比如導線或半導體芯片上的導電走線。
大電流造成這種現(xiàn)象的一個常見原因是電容充電電流太大。考慮一個ESR為1 Ω的1 μF電容，如果將它連接在110 V、60 Hz交流電源上，則有大約41 mA的交流電流流經(jīng)其中。但如果在電壓處于最大值(110√2 = 155.6 V)時連接到交流電源，則只有ESR會限流，峰值電流將達到155.6 A，盡管其持續(xù)時間不到1 μs，也足以損壞許多小信號半導體器件。
重復發(fā)生浪涌可能會損壞電容本身，尤其是電解電容。
在用于給小型電子設備充電的廉價低壓開關電源（“壁式電源適配器”）中，這是特別常見的失效機制。如果在一個交流周期的錯誤時間插入，整流器和電容就會攜帶非常大的浪涌電流，這種情況若多次發(fā)生，最終可能會損壞器件。用一個小電阻與整流器串聯(lián)，可以限制此浪涌電流，使問題最小化。
如果我們很幸運，ESD或過壓/過流事件會立即損壞器件，這樣很容易知道問題所在。但更常見的情況是，壓力引起的損害導致器件失效，而最開始引發(fā)故障的壓力早已消失。要診斷此類失效的原因是非常困難的，甚至是不可能的。
無論設計什么電路，都有必要考慮所用器件的工作壽命和失效機制，以及在容許的最極端使用條件下，是否有任何潛在問題或壓力源會導致器件受損。任何此類問題都應當考慮，并盡可能在最終設計中予以最小化。
展開 【答疑解問】你的元器件為什么會無緣無故地失效了？
如果在一個交流周期的錯誤時間插入，整流器和電容就會攜帶非常大的浪涌電流，這種情況若多次發(fā)生，最終可能會損壞器件。用一個小電阻與整流器串聯(lián)，可以限制此浪涌電流，使問題最小化。
如果我們很幸運，ESD或過壓/過流事件會立即損壞器件，這樣很容易知道問題所在。但更常見的情況是，壓力引起的損害導致器件失效，而最開始引發(fā)故障的壓力早已消失。要診斷此類失效的原因是非常困難的，甚至是不可能的。
無論設計什么電路，都有必要考慮所用器件的工作壽命和失效機制，以及在容許的最極端使用條件下，是否有任何潛在問題或壓力源會導致器件受損。任何此類問題都應當考慮，并盡可能在最終設計中予以最小化。
展開 故障物理學
故障物理學是新發(fā)展起來的元器件失效分析技術，著重從微觀角度出發(fā)，研究元器件的失效發(fā)展過程和失效機理，以采取糾正措施，提高可靠性。
貼片元器件與插件元器件的區(qū)別在哪？
在PCBA加工中，要用到貼片元器件和插件元器件。那么，貼片元器件與插件元器件的區(qū)別在哪？
一、兩者的區(qū)別：
1、貼片元器件體積小，重量輕，比插件元器件更容易焊接。
2、貼片元件有一個很重要的好處，就是提高了電路的穩(wěn)定性和可靠性；因為貼片元件沒有引線，減少了雜散電場和磁場，這在高頻模擬電路和高速數(shù)字電路中效果尤為明顯。
二、兩者的焊接方法
1、貼片元器件焊接的方法：將元器件放在焊盤上，在元件表面和焊盤接觸處涂抹調(diào)好的貼片焊錫膏，然后用20W內(nèi)熱式電烙鐵給焊盤和貼片元件連接處加熱(溫度應在220~230℃)，看到焊錫熔化后即可拿開電烙鐵，待焊錫凝固后焊接就完成。
焊接完后可用鑷子夾一下被焊貼片元件看有無松動，無松動即表示焊接良好，如有松動應重新抹點焊錫膏重新按上述方法焊接。
2、插件元器件焊接的方法：在焊接所有的引腳時，應在烙鐵尖上加焊錫，將所有的引腳涂上助焊劑使引腳保持濕潤。用烙鐵尖接觸芯片每個引腳的末端，直到焊錫流入引腳。
在焊完所有的引腳后，用助焊劑浸濕引腳以便清洗焊錫，以消除任何短路和搭接。最后用鑷子檢查是否有虛焊，檢查完成后，從電路板上清除助焊劑，將硬毛刷浸上酒精沿引腳方向仔細擦拭，直到助焊劑消失為止。
以上便是貼片元器件與插件元器件的區(qū)別，希望對你有所幫助。
展開 如何使用 Fluent 軟件做好電子產(chǎn)品的散熱問題？
▲ 圖1 熱量產(chǎn)生示意圖
電子設備是由大量的電子元件組成的，當電子設備正常工作時，其輸入功率要高于輸出功率，高出這部分功率則轉化為熱量耗散掉，如果這些熱量不能順利地導出，就會產(chǎn)生內(nèi)部高溫，高溫會導致元器件失效，單個元器件失效會導致整個設備的失效。
圖2是美國空軍對導致電子設備失效的原因的調(diào)查，調(diào)查結果表明導致元器件失效的主要原因就是高溫。
▲ 圖2 美國空軍對導致電子設備失效的原因的調(diào)查
在電子行業(yè)，器件的環(huán)境溫度升高10 ℃時，往往失效率會增加一個數(shù)量級，這就是所謂的“10 ℃法則”。
每種器件失效前的平均時間是其所承受的應力水平、熱應力和化學結構的綜合因素的統(tǒng)計函數(shù)。降低熱應力能夠使失效率顯著地降低，見表1。
▲ 表1：高低溫時部分元器件失效率及比值
隨著軟件技術和計算機硬件的飛速發(fā)展，如今電子產(chǎn)品的設計已進入了面向并行工程的CAD／CAE／CAM時代，設計及評估人員都能夠依靠計算機仿真技術更好的展開工作。ANSYS 在解決電子系統(tǒng)的系統(tǒng)級散熱設計方面有著最好的專業(yè)技術優(yōu)勢，應用專業(yè)的CFD計算軟件群，能夠在模型建模、快速的網(wǎng)格生成、強大的求解計算、完善的后處理等方面擁有獨特的優(yōu)勢。
▲ 基于ANSYS Fluent 的電子散熱問題分析基本工作流程
電子散熱仿真中的幾何處理（SCDM）
ANSYS SpaceClaim Direct Modeler（簡稱 SCDM）是基于直接建模思想的新一代3D建模和幾何處理軟件，可以提供給CAE分析工程師一種全新的CAD幾何模型的交互方式，從而顯著地縮短產(chǎn)品設計周期，大幅提升CAE分析的模型處理質(zhì)量和效率。
展開 
高手拆招，如何使用 Fluent 軟件做好電子產(chǎn)品的散熱問題？
電子設備是由大量的電子元件組成的，當電子設備正常工作時，其輸入功率要高于輸出功率，高出這部分功率則轉化為熱量耗散掉，如果這些熱量不能順利地導出，就會產(chǎn)生內(nèi)部高溫，高溫會導致元器件失效，單個元器件失效會導致整個設備的失效。
圖1 熱量產(chǎn)生示意圖
圖2是美國空軍對導致電子設備失效的原因的調(diào)查，調(diào)查結果表明導致元器件失效的主要原因就是高溫。
圖2 美國空軍對導致電子設備失效的原因的調(diào)查
在電子行業(yè)，器件的環(huán)境溫度升高10 ℃時，往往失效率會增加一個數(shù)量級，這就是所謂的“10 ℃法則”。
每種器件失效前的平均時間是其所承受的應力水平、熱應力和化學結構的綜合因素的統(tǒng)計函數(shù)。降低熱應力能夠使失效率顯著地降低，見表1。
表1 高低溫時部分元器件失效率及比值
隨著軟件技術和計算機硬件的飛速發(fā)展，如今電子產(chǎn)品的設計已進入了面向并行工程的CAD／CAE／CAM時代，設計及評估人員都能夠依靠計算機仿真技術更好的展開工作。
ANSYS 在解決電子系統(tǒng)的系統(tǒng)級散熱設計方面有著最好的專業(yè)技術優(yōu)勢，應用專業(yè)的CFD計算軟件群，能夠在模型建模、快速的網(wǎng)格生成、強大的求解計算、完善的后處理等方面擁有獨特的優(yōu)勢。
圖 基于ANSYS Fluent 的電子散熱問題分析基本工作流程
1、電子散熱仿真中的幾何處理（SCDM）
ANSYS SpaceClaim Direct Modeler（簡稱 SCDM）是基于直接建模思想的新一代3D建模和幾何處理軟件，可以提供給CAE分析工程師一種全新的CAD幾何模型的交互方式，從而顯著地縮短產(chǎn)品設計周期，大幅提升CAE分析的模型處理質(zhì)量和效率。
展開 【電子元器件知識】- 常見的電子元器件有哪些
摘要：
電子元器件包括：電阻、電容器、電位器、電子管、散熱器、機電元件、連接器、半導體分立器件、電聲器件、激光器件、電子顯示器件、光電器件、傳感器、電源、開關、電子變壓器、繼電器、印制電路板、集成電路等等
電子元器件是電子元件和電小型的機器、儀器的組成部分，其本身常由若干零件構成，可以在同類產(chǎn)品中通用；米思米 www.misumi.com.cn機械設備供應商，為各行各業(yè)提供高品質(zhì)電子元器件標準零件，包括電器、無線電、儀表等工業(yè)的零件，如電容、晶體管、游絲、發(fā)條等子器件的總稱。
電子元器件包括：電阻、電容器、電位器、電子管、散熱器、機電元件、連接器、半導體分立器件、電聲器件、激光器件、電子顯示器件、光電器件、傳感器、電源、開關、微特電機、電子變壓器、繼電器、印制電路板、集成電路、各類電路、壓電、晶體、石英、陶瓷磁性材料、印刷電路用基材基板、電子功能工藝專用材料、電子膠（帶）制品、電子化學材料及部品等。
電子元器件的分類
一、元件：工廠在加工時沒改變原材料分子成分的產(chǎn)品可稱為元件，元件屬于不需
要能源的器件。它包括：電阻、電容、電感。
元件分為：
1、電路類元件：二極管，電阻器等等
2、連接類元件：連接器，插座，連接電纜，印刷電路板(PCB)
二、器件：工廠在生產(chǎn)加工時改變了原材料分子結構的產(chǎn)品稱為器件
器件分為：
1、主動器件，它的主要特點是：(1)自身消耗電能(2)需要外界電源。
2、分立器件，分為(1)雙極性晶體三極管(2)場效應晶體管(3)可控硅(4)半導體電阻電容
展開 5. orcad繪制原理圖時怎么拖動元器件、旋轉元器件？
orcad繪制原理圖時怎么拖動元器件、旋轉元器件？
答：在orcad中，拖動與旋轉元器件的方法如下：
第一步，鼠標左鍵選中元器件，按住鼠標左鍵不松，就可以對元器件進行任意位置的拖動，若此元器件已經(jīng)與其它電路相連，這些連線會跟著一起移動；
第二步，按住Ctrl鍵，再使用鼠標左鍵進行元器件的拖動，其作用是復制一個元器件，不做任何連接，與選中元器件、按Ctrl+C的功能是一致的；
第三步，拖動元器件的時候，若是連接關系不動、只移動走元器件，操作的方法就是按住Alt，然后左鍵拖動元器件，則只拖動改元器件，其連接關系保持不動；
第四步，在orcad中，鼠標左鍵選中元器件，按R即可對元器件進行旋轉，或者是鼠標左鍵選中元器件，右鍵菜單里面選擇Rotate也可對元器件進行旋轉。
展開 ISO 26262中的安全分析：FMEA、FMEDA與FTA
ISO 26262對PMHF的要求如下：
2.3.3.FTA與FMEDA合作
FTA定量分析的目標為計算并分析電子電器系統(tǒng)的隨機硬件失效是否滿足ISO 26262對SPFM, LFM以及PMHF的要求。這一過程需要FTA和FMEDA合作完成。
從微觀角度講，對于一個電子電器系統(tǒng)的的ECU電路圖，我們可以確定電路圖中所有電子元器件的失效模式與對應的失效率以及對失效的診斷覆蓋率。但是，從宏觀角度講有兩點需要明確：
不是所有的電子元器件都能引起引起整車安全問題
對于某一個安全相關的電子元器件，不是所有的失效模式都能引起整車安全問題
因此需要對所有電子元器件的失效模式進行分析和篩選。FTA定性分析過程中搭建的故障樹中的底事件中已經(jīng)識別出了能造成整車安全影響的硬件失效，將這些底事件轉換成系統(tǒng)對硬件的需求輸入給FMEDA，以構建出頂層失效與底層電子元器件故障的失效網(wǎng)絡；失效網(wǎng)絡確認后，通過FMEDA分析確定和安全相關的電子元器件的失效率、故障模式占比以及安全機制的診斷覆蓋率，并將相關數(shù)據(jù)作為FTA的輸入。
在此需要指出，除了在ECU層設計安全機制外，在軟件層也可以設計滿足一定診斷覆蓋率的安全機制（即軟件監(jiān)控），而這一部分在FMEDA中是沒有的，它存在于FTA故障樹中。因此，F(xiàn)TA在計算SPFM, LFM以及PMHF時，輸入并不完全是來自FMEDA，而應該是FMEDA加上軟件層的安全機制覆蓋率。
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