常见的电子元器件失效分析汇总

电子元器件失效可能导致电路功能异常，甚至整机损毁，耗费大量调试时间。部分半导体器件存在外表完好但性能劣化的“软失效”，进一步增加了问题定位的难度。

电阻器失效

1. 开路失效：

最常见故障。由过电流冲击导致，具体表现为电阻膜烧毁或脱落、基体断裂、引线帽与电阻体脱离。

2.阻值漂移：隐蔽性失效。源于电阻膜缺陷或退化、基体中可动离子影响、保护涂层不良，导致阻值超出规范，电路性能逐步劣化。

3.引线断裂：多由工艺缺陷引起，如焊接不良、焊点污染或机械损伤，在温度循环与机械振动下加剧。

4.短路故障：相对少见但危害大。银迁移或电晕放电可能在电阻内部形成导电路径。

5.失效机理：

薄膜电阻的导电膜存在结晶化趋势，导致阻值缓慢下降。

制备过程中的机械应力释放会引起阻值变化。

电负荷下，引线帽接触点温升显著，加速老化。经验表明，温度每升高10℃，寿命减半。

环境因素（如化工环境中的硫）会腐蚀电极，导致阻值增大或开路。

电解电容失效

1. 耗尽失效：

主要寿命终结形式。电解液挥发导致有效极板面积减小，电容量下降至初始值80%以下即判定失效。

2.压力释放装置动作：

安全机制。内部电化学产气或高温沸腾导致气压升高，触发装置泄压，防止爆炸。

3.瞬时超温：

致命打击。高温使电解液受排挤，等效串联电阻急剧增加，造成永久损伤。芯包温度每降低10℃，寿命约延长一倍。

4.瞬时过电压：

主要杀手之一。如上电瞬间电感储能释放至电容，需选用耐瞬时过电压性能好的器件。

5.寿命影响因素：

• 温度：最关键因素，每升高10℃，寿命减半。
• 工作电压与纹波电流：直接加速电解液消耗，与高温协同作用将大幅缩短寿命。
  
  

电感失效

耐焊性是片式电感的重要指标。回流焊温度超过电感材料的居里温度时会出现退磁现象，导致感量上升。小批量手工焊时电路性能合格，而大批量贴片时性能下降，往往是片感耐焊性不足所致。

1.磁芯问题：

磁芯加工应力未释放、内部杂质、材料不均或烧结裂纹，导致磁导率变化和电感量偏差。

2.耐焊性不足：

回流焊温度超过材料居里温度导致退磁，引起感量上升。

3.可焊性不良：

端头氧化（由高温、潮湿、保存过长等引起）或镀镍层太薄导致“吃银”现象，影响焊接。

4.焊接工艺问题：

• 内应力可能导致“立碑效应”。
• 焊盘设计不当引起焊接应力集中。
• 贴片偏移导致焊接不良。

焊盘设计不当

5.上机开路：

成因包括虚焊、电流过载烧毁、焊接热应力使内部开路隐患扩大。

6.磁体破损：

因瓷体强度不足或附着力差，在回流焊热冲击或外力下破损。

半导体器件失效

1.过电应力损伤：

测试、安装、运行中各阶段的电浪涌（如电源浪涌、烙铁漏电、感应浪涌）导致器件损坏。

2.静电损伤：

电压高、瞬间电流大，多发生于非加电过程，造成PN结击穿、金属化烧毁等潜在损伤。金鉴实验室在进行失效分析时，严格遵循相关标准操作，确保每一个测试环节都精准无误地符合标准要求。

3.器件选型不当：

设计阶段因对参数理解不足，使器件在实际应用中无法满足电路要求而失效。

4.器件固有缺陷：

• 表面问题：二氧化硅层内可动离子导致击穿电压下降、漏电流增大。
• 金属化问题：台阶断铝、铝腐蚀、金属膜划伤。
• 键合问题：压焊点污染、金层附着不牢、过压焊。
• 芯片键合问题：焊料不足、氧化或烧结温度过低。
• 封装问题：管壳漏气、管腿故障、内涂料龟裂。
• 体内缺陷：降低二次击穿耐量和闩锁阈值。

结语

电子元器件的主要失效模式包括但不限于开路、短路、烧毁、爆炸、漏电、功能失效、电参数漂移、非稳定失效等。深入了解各类元器件的失效模式与机理，不仅有助于快速定位和解决现有问题，更能在设计阶段规避潜在风险，提高产品可靠性和寿命。