電子元件失效分析及技術發展論文

　　電子元件失效分析及技術發展論文【1】

　　電子元件可靠性工程的一個重要組成部分就是失效分析，它要借助各種分析方法和一次次的檢測以確定電子元件失效的原因，找到使電子元件失效率降低的可行性方案。

　　因為失效分析的難度越來越大，有時需要使用一些先進的科學儀器設備，但這會增加很多成本，以下介紹一些簡單的、低成本的分析方法和失效分析的思路以及技術發展。

　　【關鍵詞】電子元件 失效分析 技術 發展

　　1 失效分析的常用方法

　　1.1 拔出插入法

　　拔出插入法是監視將組件板上的電子元件拔出又插入的過程，通過監視判斷故障是否發生，確定失效的具體部位。

　　這種方法看似操作簡單，但拔出插入法不一定有效，因為有時會存在特殊情況，例如焊接不牢和接觸不良，這些因素會使技術人員產生錯誤的判斷，影響下一步分析的實行。

　　1.2 感官辨別法

　　感官判斷法就是通過人體的一些感官判斷是否故障。

　　包括眼睛觀察電子元件外形是否正常，手觸摸電子元件判斷電子元件的溫度、軟硬程度等，鼻子嗅電子元件的味道是否正常，耳朵傾聽電子元件的聲音判斷電子元件工作過程中發聲是否正常。

　　感官辨別法的優勢是操作簡單，節約成本，但要求工作人員有豐富的經驗，并且技術人員的判斷容易受到環境和感官敏感程度的影響。

　　1.3 電源拉偏法

　　電源拉偏法就是將正常電源電壓升高或降低，使器件的工作處于異常狀態，從而使損壞的電子元件將故障或薄弱環節暴露，以此確定故障電子元件的的位置。

　　但是電源拉偏法通常適用于器件工作較長時間后造成的故障或是電壓波動造成的故障，而且不管是拉高電源還是拉低電源都對電子元件會產生一定的破壞性，會對器件造成一定的損傷，操作不慎就會使器件完全損壞。

　　1.4 換上備件法

　　換上備件法就是將懷疑有問題的那個電子元件取下，換上一個新的、合格的備件，如果換上后，整個器件工作正常，說明換下的電子元件是有問題的，如果沒有正常工工作則說明有問題的電子元件不是換下的電子元件。

　　這樣通過一次次的換上備件法可最終確定器件的故障部分。

　　但這種方法的缺陷之一是耗時長，操作不便。

　　2 失效分析的思路

　　失效分析不僅受技術的限制，還收思路的影響。

　　為了對電子元件進行準確有效的分析，清晰的思路是必備的。

　　一般情況下，電子元件的失效分析思路有以下幾步：(1)確定電子元件是否失效。

　　(2)從失效的現象入手，運用理論分析確定某些可能失效的電子元件。

　　(3)確定排除疑點的方案，對可能失效的電子元件一個個分析。

　　(4)通過實踐，運用分析方法找出失效的電子元件。

　　(5)結合理論，分析失效可能存在的原因。

　　(6)用分析方法進行檢驗找出失效的電子元件。

　　(7)針對電子元件失效的原因提出可行性的建議。

　　(8)用大量實驗檢驗建議是否有效。

　　(9)通過對進一步的實驗結果進行分析找到更可行、更合理的方案。

　　3 失效技術挑戰

　　電子元件的發展中最有代表性的產品就是集成電路，未來的集成電路必將向更精細，更精密，更復雜的方向發展，但現有分析技術已經不能適應集成電路的發展。

　　隨著集成電路的發展，分析技術必須實現相應的發展速度才能適應它的變化。

　　3.1 失效定位與電測

　　失效定位是通過各種各樣的分析方法一步步縮小電子元件故障的范圍，并最終確定失效的具體部位。

　　如果是對集成電路進行失效分析，可以將范圍從整個電路板縮小到某個范圍更小的部分，通過進一步的分析、判斷、試驗，最終確定失效的具體位置。

　　但是未來的集成電路是朝著規模更大，精細度越高的方向發展，這會使失效定位變得越來越困難。

　　3.2 系統級芯片

　　失效分析的另一個難題就是系統級芯片。

　　隨著科技發展，集成電路的電路也會變得越來越復雜，晶體管數量越來越大，互聯層的數量也變得越來越多使得失效分析越來越困難，同時由于一般的系統級芯片的頻率都較高，要想使電子元件故障再現，通過系統級芯片是難以實現的。

　　3.3 新材料處理

　　失效分析中至關重要的一步是物理分析，對物理分析影響較大的是金屬化層，傳統的金屬化層材料，如二氧化硅、氮化硅、鋁等都已經找到相應的處理方法，分析技術已經發展得較為成熟。

　　但隨著集成電路的快速發展，越來越多的新材料也被應用在集成電路上，同時因為新材料的應用，技術人員對新材料的相關屬性并不了解，這使新材料的處理面臨著難題。

　　電子設備提高其可靠性是通過不斷與失效作斗爭實現的，通過對電子元件進行失效分析，研究失效原因，找到失效的原因，發現電子元件本身存在的缺陷，針對電子元件自身缺陷進行工藝上的改良，使電子元件的可靠性得以提高，最終使電子設備和電子系統運行正常，某種程度上也會使電子設備或電子系統的壽命增加。

　　4 結語

　　隨著科技的發展，對電子元件的失效分析技術發展的也也越來越快，很多都使用到高科技產品進行失效分析，例如光學顯微鏡分析技術、紅外分析技術、聲學顯微鏡分析技術、液晶熱點檢測技術、光輻射顯微分析技術、微分析技術等。

　　但傳統的分析方法仍然有它自己的優勢，在依賴高科技產品進行分析的同時也要注重傳統分析方法及技術。

　　參考文獻

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　　電子元件產品開發與市場發展趨勢【2】

　　[摘 要] 中國電子元件需求形勢良好。

　　市場前景非常廣闊，汽車電子、PDA、互聯網應用產品、機頂盒等產品的迅速啟動及飛速發展，將極大地帶動中國電子元器件市場的發展。

　　[關鍵詞] 電子元件 市場前景 發展趨勢

　　電子元件主要包括電阻器、電容器、電感器、變壓器、波器、天線等是一大類重要的電子信息產品。

　　電子元件與電子器件共構成電路的核心部分，是各類電子信息產品基礎。

　　電子元器件屬于電子信息產業的中間產品，介于電子整機行業和原材料行業之間，其發展的快慢、所達到的技術水平和生產規模，不僅直接影響著整個電子信息產業的發展，而且對發展信息技術，改造傳統產業，提高現代化裝備水平，促進科技進步都具有重要意義。

　　未來5年～10年，我國的電子元件市場將出現高速增長。

　　一、我國電子元件產品市場現狀

　　隨著世界電子制造業向中國大規模轉移，我國的電子元件市場以近年來每年都20%的增長率增長。

　　粗略測算目前我國電子元件市場容量約在350億美元左右，在不久的將來，我國可望成為全球最大的電子元件消費市場。

　　1.多層陶瓷電容器(MLCC)多層陶瓷電容器目前國際上用量最大、發展最快的片式元件之一。

　　MLCC主要應用于各類軍用、民用整機的震蕩、禍合、濾波、旁路電路中，應用領域已經拓展到自動控制儀表、計算機、手機、數字家電、汽車等行業。

　　全球市場的需求量從1998年的3070億只，增至2007年11000億只。

　　年增長速度近20%。

　　市場需求巨大，產業化市場前景非常廣闊。

　　2.片式電感類元件主要應用領域包括移動通信、計算機、音像產品、家電、辦公自動化等。

　　預計在今后若干年中，隨著第三代移動通信技術、數字電視、高速計算機、藍牙產品等新一代數字化電子產品的推出，片式電感器的需求量將急劇上升，市場前景將十分看好。

　　3.片式敏感元件在程控交換機、計算機、便攜式手提電腦、高清晰度彩電、便攜式移動電話、車載電臺、汽車電子、復印機、軍用電子產品等方面都具有廣闊的應用市場。

　　用片式化生產技術制備的新型高性能超低阻、高耐壓熱敏材料還可用于通信及網絡系統過電流保護、系統防雷、大屏幕大電流自動消磁、汽車用直流電機、低壓電器、變壓器及家用電器等過熱過載保護等，國內年需求量估計可達10億只左右。

　　4.多層壓電元件具有能量轉換效率高、體積小、厚度薄、升壓比高、無電磁干擾、無燃燒短路隱患、適合表面安裝、安全可靠性高等顯著特點，由于液晶顯示器背光電源市場需求快速增長，MPT及其背光電源極具應用價值與發展前景。

　　它的推廣應用將有力的推動智能化電子信息產品向小型集成化方向發展，在筆記本電腦、PDA、液晶PC、液晶屏手機、液晶Tv、可視電話、GPS、傳真機等領域具有十分廣闊的市場前景。

　　二、電子元件產品市場發展趨勢

　　1.我國電子元件產品的類型。

　　(1)片式化、小型化。

　　以多層陶瓷電容器(MLCC)為例，目前的主流產品尺寸正在從0603型向0402型過渡，而更受市場歡迎的高端產品是0201型。

　　(2)多功能化。

　　隨著電子新型產品功能的不斷增加，對片式元件功能的要求也越來越多樣化。

　　(3)集成模塊化。

　　近年來，由于低溫共燒陶瓷(LTCC)等技術的突破，才使無源集成技術進入了實用化和產業化階段，并成為備受關注的技術制高點。

　　(4)微波、高頻化和寬帶化。

　　目前電子整機向微波、毫米波、高頻寬帶方向發展的趨勢十分強勁。

　　此外，高速數字電路產品越來越多，光通信的傳輸速度已從2.5Gbps發展到10Gbps。

　　這些都對電子元器件的高頻和寬頻化提出了更高的要求。

　　2.電子元件產品有良好的市場前景

　　電子元器件正進入以新型電子元器件為主體的新一代元器件時代，它將基本上取代傳統元器件，電子元器件由原來只為適應整機的小型化及其新工藝要求為主的改進，變成以滿足數字技術、微電子技術發展所提出的特性要求為主，而且是成套滿足的產業化發展階段。

　　新型電子元器件體現了當代和今后電子元器件向高頻化、片式化、微型化、薄型化，低功耗，響應速率快、高分辨率、高精度、高功率、多功能、組件化、復合化、模塊化和智能化等的發展趨勢。

　　同時，產品的安全性和綠色化也是影響其發展前途和市場的重要因素。

　　良好的市場前景，為電子元器件提供了巨大的國內市場機會。

　　無論是全球市場還是國內市場電子信息產業的迅猛發展給上游電子元器件產業帶來了廣闊的市場應用前景，新產品的推出曾出不窮，這些都為元器件開拓了新的應用市場。

　　汽車電子、PDA、互聯網應用產品、機頂盒等產品的迅速啟動及飛速發展，將極大地帶動中國電子元器件市場的發展。

　　在通訊類產品中，不僅僅是蜂窩電話，還有更多的產品如移動通信、光通信網絡，普通電話等都需要大量的元器件。

　　另外，計算機及相關產品、消費電子產品雖然沒有以前發展那么快，但需求依然強勁，這些都將成為中國元器件市場發展的動力。

　　三、結束語

　　預計到2010年全球電子信息制造業市場將達到19055億美元，其中，電子元器件市場將達到2800億美元，占14.7%。

　　蜂窩電話、移動通信、光通信網絡，普通電話等都需要大量的元器件。

　　另外，計算機及相關產品、消費電子產品雖然沒有以前發展那么快，但需求依然強勁，這些都將成為中國電子元器件市場發展的動力。

　　全球電子元器件市場規模進一步擴大，國內電子信息產業迅猛發展，將為電子元器件產業帶來廣闊的發展前景。

　　參考文獻:

　　[1]李盛濤 李建英 張偉強:發展我國電子元件工業的思路[J]. 電子元件與材料,2001,(01)

　　[2]張如明:21世紀之初我國電子元件發展戰略探討[J].電子元件與材料, 2000,(01).

　　[3]遲建國 趙 強 :世界電子元件工業發展態勢研究[J].世界電子元器件,1999,(07).

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