作者：王 伟

电子元器件在使用过程中，常常会出现失效和故障，从而影响设备的正常工作。文章分析了常见元器件的失效原因和常见故障。

电子设备中绝大部分故障最终都是由于电子元器件故障引起的。如果熟悉了元器件的故障类型，有时通过直觉就可迅速的找出故障元件，有时只要通过简单的电阻、电压测量即可找出故障。

1电阻器类

电阻器类元件包括电阻元件和可变电阻元件，固定电阻通常称为电阻，可变电阻通常称为电位器。电阻器类元件在电子设备中使用的数量很大，并且是一种消耗功率的元件，由电阻器失效导致电子设备故障的比率比较高，据统计约占15% 。电阻器的失效模式和原因与产品的结构、工艺特点、使用条件等有密切关系。电阻器失效可分为两大类，即致命失效和参数漂移失效。现场使用统计表明，电阻器失效的85%~90% 属于致命失效，如断路、机械损伤、接触损坏、短路、绝缘、击穿等，只有1 0 % 左右的是由阻值漂移导致失效。

电阻器电位器失效机理视类型不同而不同。非线形电阻器和电位器主要失效模式为开路、阻值漂移、引线机械损伤和接触损坏；线绕电阻器和电位器主要失效模式为开路、引线机械损伤和接触损坏。主要有以下四类：

（1 ）碳膜电阻器。引线断裂、基体缺陷、膜层均匀性差、膜层刻槽缺陷、膜材料与引线端接触不良、膜与基体污染等。

（ 2 ）金属膜电阻器。电阻膜不均匀、电阻膜破裂、引线不牢、电阻膜分解、银迁移、电阻膜氧化物还原、静电荷作用、引线断裂、电晕放电等。

（3 ）线绕电阻器。接触不良、电流腐蚀、引线不牢、线材绝缘不好、焊点熔解等。

（4 ）可变电阻器。接触不良、焊接不良、接触簧片破裂或引线脱落、杂质污染、环氧胶不好、轴倾斜等。

电阻容易产生变质和开路故障。电阻变质后往往是阻值变大的漂移。电阻一般不进行修理，而直接更换新电阻。线绕电阻当电阻丝烧断时，某些情况下可将烧断处理重新焊接后使用。

电阻变质多是由于散热不良，过分潮湿或制造时产生缺陷等原因造成的，而烧坏则是因电路不正常，如短路、过载等原因所引起。电阻烧坏常见有两种现象，一种是电流过大使电阻发热引起电阻烧坏，此时电阻表面可见焦糊状，很易发现。另一种情况是由于瞬间高压加到电阻上引起电阻开路或阻值变大，这种情况，电阻表面一般没有明显改变，在高压电路经常可发现这种故障现象的电阻。

可变电阻器或电位器主要有线绕和非线绕两种。它们共同的失效模式有：参数漂移、开路、短路、接触不良、动噪声大，机械损伤等。但是实际数据表明：实验室试验与现场使用之间主要的失效模式差异较大，实验室故障以参数漂移居多，而现场以接触不良、开路居多。

电位器接触不良的故障，在现场使用中普遍存在。如在电信设备中达9 0 % ，在电视机中约占8 7 %，故接触不良对电位器是致命的薄弱环节。造成接触不良的主要原因如下：

（ 1 ）接触压力太小、簧片应力松弛、滑动接点偏离轨道或导电层、机械装配不当，又或很大的机械负荷（如碰撞、跌落等）导致接触簧片变形等。

（2 ）导电层或接触轨道因氧化、污染，而在接触处形成各种不导电的膜层。

（3 ）导电层或电阻合金线磨损或烧毁，致使滑动点接触不良。

电位器开路失效主要是由局部过热或机械损伤造成的。例如，电位器的导电层或电阻合金线氧化、腐蚀、污染或者由于工艺不当（如绕线不均匀，导电膜层厚薄不均匀等）所引起的过负荷，产生局部过热，使电位器烧坏而开路；滑动触点表面不光滑，接触压力又过大，将使绕线严重磨损而断开，导致开路；电位器选择与使用不当，或电子设备的故障危及电位器，使其处于过负荷或在较大的负荷下工作。这些都将加速电位器的损伤。

2电容器类

电容器常见的故障现象主要有击穿、开路、电参数退化、电解液泄漏及机械损坏等。导致这些故障的主要原因如下：

（1 ）击穿。介质中存在疵点、缺陷、杂质或导电离子；介质材料的老化；电介质的电化学击穿；在高湿度或低气压环境下极间边缘飞弧；在机械应力作用下电介质瞬时短路；金属离子迁移形成导电沟道或边缘飞弧放电；介质材料内部气隙击穿造成介质电击穿；介质在制造过程中机械损伤；介质材料分子结构的改变以及外加电压高于额定值等。

（2 ）开路。击穿引起电极和引线绝缘；电解电容器阳极引出箔被腐蚀断（或机械折断）；引出线与电极接触点氧化层而造成低电平开路；引出线与电极接触不良或绝缘；电解电容器阳极引出金属箔因腐蚀而导致开路；工作电解质的干涸或冻结；在机械应力作用下电解质和电介质之间的瞬时开路等。

（3 ）电参数退化。潮湿与电介质老化与热分解；电极材料的金属离子迁移；残余应力存在和变化；表面污染；材料的金属化电极的自愈效应；工作电解质的挥发和变稠；电极的电解腐蚀或化学腐蚀；引线和电极接触电阻增加；杂质和有害离子的影响。

由于实际电容器是在工作应力和环境应力的综合作用下工作的，因而会产生一种或几种失效模式和失效机理，还会有一种失效模式导致另外失效模式或失效机理的发生。例如，温度应力既可以促使表面氧化、加快老化的影响程度、加速电参数退化，又会促使电场强度下降，加速介质击穿的早日到来，而且这些应力的影响程度还是时间的函数。因此，电容器的失效机理与产品的类型、材料的种类、结构的差异、制造工艺及环境条件、工作应力等诸因素等有密切关系。

电容器出现击穿故障非常容易发现，但对于有多个元件并联的情况，要确定具体的故障元件却较为困难。电容器开路故障的确定可通过将相同型号和容量的电容与被检测电容并联，观察电路功能是否恢复来实现。电容电参数变化的检查较为麻烦，一般可按照下面方法进行。

首先应将电容器的其中一条引线从电路板上烫下来，以避免周围元件的影响。其次根据电容器的不同情况用不同的方法进行检查。

（1 ）电解电容器的检查。将万用表置于电阻挡，量程视被测电解电容的容量及耐压大小而定。测量容量小、耐压高的电解电容，量程应位于R ×10kW 挡；测量容量大、耐压低的电解电容，量程应位于R × 1 k W 挡。观察充电电流的大小、放电时间长短（表针退回的速度）及表针最后指示的阻值。

电解电容器质量好坏的鉴别方法如下：

①充电电流大，表针上升速度快，放电时间长，表针的退回速度慢，说明容量足。

②充电电流小，表针上升速度慢，放电时间短，表针的退回速度快，说明容量小、质量差。

③充电电流为零，表针不动，说明电解电容器已经失效。

④放电到最后，表针退回到终了时指示的阻值大，说明绝缘性能好，漏电小。

⑤放电到最后，表针退回到终了时指示的阻值小，说明绝缘性能差，漏电严重。

（2 ）容量为1 mF 以上的一般电容器检查。可用万用表电阻挡（R × 1 0 k W）同极性多次测量法来检查漏电程度及是否击穿。将万用表的两根表笔与被测电容的两根引线碰一下，观察表针是否有轻微的摆动。对容量大的电容，表针摆动明显；对容量小的电容，表针摆动不明显。紧接着用表笔再次、三次、四次碰电容器的引线（表笔不对调），每碰一次都要观察针是否有轻微的摆动。如从第二次起每碰一次表针都摆动一下，则说明此电容器有漏电。如接连几次碰时表针均不动，则说明电容器是好的。如果第一次相碰时表针就摆到终点，则说明电容器已经被击穿。另外，对于容量为1mF~20mF的电容器，有的数字万用表可以测量。

（3 ）容量为1 mF 以下的电容器检查。可以使用数字万用表的电容测量挡较为准确地测得电容器的实际数值。若没有带电容测量功能的数字万用表，只能用欧姆挡检查它是否击穿短路。用好的相同容量的电容器与被怀疑的电容器并联，检查它是否开路。

（4 ）电容器参数的精确测量。单个电容器容量的精确测量可使用LCR 电桥，耐压值的测量可采用晶体管特性测试仪。

3电感和变压器类

此类元件包括电感、变压器、振荡线圈、滤波线圈等。其故障多由于外界原因所引起的，例如，当负载短路时，由于流过线圈的电流超过额定值，变压器温度升高，造成线圈短路、断路或绝缘击穿。当通风不良、温度过高或受潮时，亦会产生漏电或绝缘击穿的现象。

对于变压器的故障现象及原因，常见的有以下几种：当变压器接通电源后，若铁心发出嗡嗡的响声，则故障原因可能是铁心未夹紧或变压器负载过重；发热高、冒烟、有焦味或保险丝烧断，则可能是线圈短路或负载过重。

电感和变压器类元件的故障检查一般采用如下方法：
（1 ）直流电阻测量法。用万用表的电阻挡测电感类的元件的好坏。测天线线圈、振荡线圈时，量程应置于最小电阻挡（如R × 1 W 挡）；测中周及输出输入变压器时，量程应放在低阻挡（R × 10W或R × 1 0 0 W 挡），测得的阻值与维修资料或日常积累的经验数据相对照，如果很接近则表示被测元件是正常的；如果阻值比经验数据小许多，表明线圈有局部短路；如果表针指示值为零，则说明线圈短路。应该注意的是，振荡线圈、天线线圈及中周的次级电阻很小，只有零点几欧姆，读数时尤其要仔细，不要误判断为短路。用高阻挡（R ×10kW）测量初级线圈与次级线圈之间的电阻时，应该是无穷大。如果初级、次级之间有一定的电阻值，则表示初级、次级之间有漏电。

（2 ）通电检查法。对电源变压器可以通过通电检查，看次级电压是否下降，如果次级电压则怀疑次级（或初级）有局部短路。当通电后出现变压器迅速发烫或有烧焦味、冒烟等现象，则可判断变压器肯定有局部短路。

（3 ）仪器检查法。可以使用高频率Q 表来测量电感量及其Q 值，也可以用电感短路仪来判断低频率线圈的局部短路现象。用兆欧表则可以测量电源变压器初、次级之间的绝缘电阻。若发现变压器有漏电现象则可能是绝缘不良或受潮所引起的，此时可将变压器拆下来去潮烘干。另外，调压变压器的各种碳刷或铜刷，在维护和所用不当的情况下极容易磨损，其碎片和积炭往往因短路部分的线圈烧毁而烧毁变压器，因此平时要注意维护。

4集成块类

电极开路或时通时断主要原因是电极间金属迁移、电蚀和工艺问题。电极短路主要原因是电极间金属电扩散、金属化工艺缺陷或外来异物等。引线折断主要原因有线径不均，引线强度不够，热点应力和机械应力过大和电蚀等。电参数漂移主要原因是原材料缺陷、可移动离子引起的反应等。机械磨损和封装裂缝主要由封装工艺缺陷和环境应力过大等造成。可焊接性差主要由引线材料缺陷、引线金属镀层不良、引线表面污染、腐蚀和氧化造成。无法工作一般是工作环境因素造成的。

综上所述，我们可以知道，为了保证设备或系统能可靠地工作，对于电子元器件的可靠性要求就非常高。可靠性指标已经成为元器件的重要质量指标之一。了解了元器件的失效模式和失效机理，对于诊断设备故障，保持设备的可靠性是十分重要的。

说到元器件的真假，无非就是需要辨别一下，元器件是原装货还是散新货。这里所说的散新货，就是翻新件或是拆机件，是经过处理再加工的器件，所以行业人一般称之为散新货。同一样的价格，谁都想买到新的，全新功能的器件，所以这就需要一些常识来辨别哪些是原装新货，哪些是我们所说的散新件。

看芯片表面是否有打磨过的痕迹

凡打磨过的芯片表面会有细纹甚至以前印字的微痕，有的为掩盖还在芯片表面涂有一层薄涂料，看起来有点发亮，无朔胶的质感。

看印字

现在的芯片绝大多数采用激光打标或用专用芯片印刷机印字，字迹清晰，既不显眼，又不模糊且很难擦除。

翻新的芯片要么字迹边沿受清洗剂腐蚀而有“锯齿感”，要么印字模糊、深浅不一、位置不正、容易擦除或过于显眼。

另外，丝印工艺现在的IC大厂早已淘汰，但很多芯片翻新因成本原因仍用丝印工艺，这也是判断依据之一，丝印的字会略微高于芯片表面，用手摸可以感觉到细微的不平或有发涩的感觉。

不过需留意的是，因近来小型激光打标机的售价大幅降低，翻新IC越来越多的采用激光打标，某些新片也会用此方法改变字标或干脆重打以提高芯片的档次，这需要格外留意，且区分方法比较困难，需练就“火眼金睛”。

主要的方法是看整体的协调性，字迹与背景、引脚的新旧程度不符如字标过新、过清有问题的可能性也较大，但不少小厂特别是国内的某些小IC公司的芯片却生来如此，这为鉴定增添了不少麻烦，但对主流大厂芯片的判断此法还是很有意义的。

另外，近来用激光打标机修改芯片标记的现象越来越多，特别是在内存及一些高端芯片方，而一旦发现激光印字的位置存在个别字母不齐、笔同粗细不均的，可以认定是Remark的。

看引脚

凡光亮如“新”的镀锡引脚必为翻新货，正货IC的引脚绝大多数应是所谓银粉脚，色泽较暗但成色均匀，表面不应有氧化痕迹。另外DIP等插件的引脚不应有擦花的痕迹，即使有(再次包装才会有)擦痕也应是整齐、同方向的且金属暴露处光洁无氧化。

看器件生产日期和封装厂标号

正货的标号包括芯片底面的标号应一致且生产时间与器件品相相符，而未Remark的翻新片标号混乱，生产时间不一。Remark的芯片虽然正面标号等一致，但有时数值不合常理(如标什么“吉利数’)或生产日期与器件品相不符，器件底而的标号若很混乱也说明器件是Remark的。

测器件厚度和看器件边沿

不少原激光印字的打磨翻新片(功率器件居多)因要去除原标记，必须打磨较深，如此器件的整体厚度会明显小于正常尺寸，但不对比或用卡尺测量，一般经验不足的人还是很难分辨的，但有一变通识破法，即看器件正面边沿。因塑封器件注塑成型后须“脱模”，故器件边沿角呈圆形(R角)，但尺寸不大，打磨加工时很容易将此圆角磨成直角，故器件正面边沿一旦是直角的，可以判断为打磨货。

除此之外，再有一法就是看商家是否有大量的原外包装物，包括标识内外一致的纸盒、防静电塑胶袋等，实际辨别中应多法齐用，有一处存在问题则可认定器件的货质。如果有些芯片我们无法用肉眼和经验来判断的我们可以借助一写工具，如放大镜和数码放大镜。打磨翻新过的芯片表而有细微的小孔是我们用肉眼难以看的出的我们就必须借助设备来观察！

几个要点：

1）看打字，一般翻新的重新打子的(白字)用化学稀释剂可以把字擦除的一般为翻新货，原装货是擦不掉的。

2）看引角，原装货的引脚非常整齐且像一条直线，而翻新处理过的则有的脚不整齐且有些歪。

3）看定位孔，观察原装货的定位孔都比较一致，翻新的有的深浅不一或者根本就真个打磨平了，有的如果仔细看可一看到原有定位孔的痕迹。在实际工作中还要仔细观察观察，有的造假工艺相当的高，在采购中要特别的慎重！

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电子元器件（以下简称元器件）是电子产品的重要组成部分，是电子产品的最基本单元。元器件的可靠性直接关系到整个系统的可靠性。因此，元器件的可靠性是型号研制过程中保证产品可靠性的重要环节之一，同时也对加快型号研制进度、保证研制质量、节约研制经费、降低综合保障费用和寿命周期费用都有重要意义。

元器件的二次筛选

元器件的筛选分为“一次筛选”和“二次筛选”两类。元器件在交付用户使用前按元器件的产品规范(总规范、详细规范)进行的筛选称为“一次筛选”。使用方在采购以后根据使用要求进行的再次筛选称为“二次筛选”。

目前，国内元器件的生产水平，总体上与研制产品的使用要求相比或多或少地存在着一些差异，厂家进行的一次筛选的筛选项目和应力要求也不一定能满足产品研制的需要；进口元器件中真正的“军标”产品不是很多，大部分还是中低档产品，其中还可能存在许多假冒伪劣品。而研制产品往往针对性很强，对存在某种失效模式的元器件必须严格剔除，否则不能保证产品可靠地进行工作。这些都要求我们通过二次筛选来保证元器件的质量。元器件的二次筛选是元器件质量控制工作中的重要措施之一，对产品的可靠性保证有着重要意义。

二次筛选时应注意的几个问题：

• 对型号研制中采用的元器件应实行100%的二次筛选，这样才能最大限度地剔除存在有某种失效模式的元器件。
• 针对产品的用途进行有选择性的筛选。例如：抗辐照能力的考核就是一个特例。对宇航电子设备是必须考虑的，对地面电子设备则基本上可以不考虑。
• 对由于手段问题不能进行筛选的元器件，须采取其它的控制方式来保证其质量。例如在使用的电路上进行了一些试验或者委托其它单位进行试验等等。
• 考虑到二次筛选的局限性，必须严格控制它的批允许失效百分比(PDA)。

二次筛选的通用项目：

• 温度循环：检查结构缺陷
• 恒温加速度：检查内引线
• 颗粒碰撞噪声检测：检查有无杂质
• 电老炼：检查早期失效
• 高低温测试：检查参数漂移
• 常温初测和终测：检查产品是否合格
• 检漏：检查漏气与否
• 外观目检

元器件的破坏性物理分析（DPA）

破坏性物理分析(DPA)技术是应工程需要，为保证元器件的高可靠性要求而发展起来的，它能反映出元器件二次筛选过程中不可能发现的一些缺陷。

大量数据统计中表明：能通过筛选淘汰的不合格品项目如外部目检、PIND和检漏所占的比例在36.9%，而通过筛选不能剔除的缺陷入内部目检、剪切力、键合力等比例达到63.1%，可见无法通过筛选提出的数量之多。

开展DPA一般原则：

1、重要型号或一般型号的重要电子产品所选用的元器件需作DPA；

2、器件的等级低于型号要求的元器件；

3、未能按型号要求逆行能够补充筛选的元器件；

4、在试验中曾发生故障的同批次元器件；

5、超过贮存期的元器件，做DPA试验时要合理选择项目、选择有关部门认证的DPA试验室进行。

元器件的贮存和保管

元器件的贮存与保管必须符合其规定的贮存保管条件，特别对需要防潮、防腐、防老化、防静电等电子元器件更应妥善保管，存放元器件的库房存放应做到不同品种和不同批次分类存放，库房内应标志明显、排列有序、安全稳妥、存放合理、库房整洁、温湿度有记录。并对库存放过程中对有定期测试要求的电子元器件进行定期质量检验，发现不合格品及时隔离出库，并记录在案。

元器件的电装和调试

当元器件的固有可靠性和使用可靠性为一定值时，则电装工艺的可靠性决定了电子产品的可靠性。因此，我们必须重视电子元器件的电装可靠性，以保证电子元器件的使用可靠性。

元器件进入生产车间，依据图纸和工艺要求，进行电装焊接。电装工艺对各种元器件的焊接时间，焊接温度以及元器件对防静电的要求都应明确给出，如某CMOS集成电路焊接时间小于4s，焊接温度小于240℃，应在静电防护区内焊接。对于某些集成电路为更换方便或不宜直接焊接，应明确先焊接集成电路插座，对有散热要求的，应明确焊接高度。

生产车间的电装工人应经过培训，能完成元器件抽检中未尽事宜，如元器件是否混装，标识是否正确，焊脚或插针是否变形，外观是否有破损等。

通电调试印制板前，主要检查元器件方向，以及印制板焊接有无短路、虚焊等。调试过程是否带电作业，应特别注意静电防护和调试工具。调试工具是否符合防静电要求，直接影响静电敏感器件在调试过程中静电放电通路的顺畅。

调试更换元器件或发现问题，应有详细记录，并通知设计人员，查找原因。例如：计使用500Ω偏差不超过10%的电位器，批质量临界461Ω，判合格，电装调试发现预定功能难调，设计人员根据调试记录，分析电路，具体到哪一种元器件参数不合适则更换，以提高元器件的使用可靠性。

元器件失效分析

失效分析是发现问题并解决问题的重要途径，在产品测试，系统联调等过程中发现元器件失效时，对于典型失效或批次质量问题的元器件，元器件质量控制部门应组织有关技术人员和质量控制人员共同进行失效分析，明确失效机理，查明失效原因；关键的、重要的元器件失效、重复多次出现失效而原因不明的元器件以及选用的质量等级不明或偏低的元器件，应将其作为重点，可由专业的失效分析实验室进行。

通过试销分析可以改进设计，加强关键工序的管理，使产品的可靠性不断提高；同时，也提高了设计、制造和相关人员的业务技术水平。 失效分析后确认属批次性质量问题的，至少应在本研制型号的范围内发出通报和警示，以避免类似情况的再次发生。

建立元器件质量数据库

建立元器件质量数据库能够比较综合地反映出元器件的质量状态，从中可以看出厂家的生产水平、工艺水平，对型号研制所选用元器件可提供相应的质量数据，为一些决策提供依据。据此也可调整供货厂家，有选择地委托特定厂家进行新型元器件研制工作和提出资助技改的建议，从而进一步保证元器件的质量与可靠性。

型号研制单位应建立从元器件选用、订购、监制验收、二次筛选、DPA、保管和失效分析全过程的信息存入信息库，并建立能检索元器件去向包括装机元器件和失效元器件信息的信息库。

数据库应该由质量检验部门建立，采购、试验和研制等部门配合，并提供相应的数据。质量部门利用计算机对数据库进行统计和分析，再将结果反馈至采购、试验和研制部门，据此对元器件的采购、试验、采用进行调整，提高元器件的可靠性。

为提高电子元器件的使用可靠性，必须做好元器件的设计选用、检验、测试、筛选、储存保管、电装等工作；它将为提高电子产品可靠性提供坚实基础。根据上面的论述和一些型号研制的经验可见：

• 编制型号元器件优选目录是开展元器件工作的基石，必须予以充分重视。
• 二次筛选是装机元器件必须进行的，重点型号要求100%进行二次筛选。
• 失效分析和DPA是发现元器件质量问题的重要手段，从长远来看，它们大大减少了装备的寿命周期费用。

来源：百度文库