电子元器件失效模式包括开路、短路、漏电过大、参数漂移，以及间歇性失效或功能失效。异常发热也是一个有用的症状，但它并非某一种元器件特有的失效模式。
同一种现象可能源于器件本身、其焊点、PCB或其他电路支路。元器件识别用于确定板上安装了哪些元器件；BGA焊接缺陷则介绍了与焊点相关的故障。在确定原因之前，应先定位故障位置；在更换可疑元件之前，应先保留证据。
常见失效模式及其含义
失效模式描述的是不再满足规定要求的现象。它本身并不能解释变化为何发生，也不能说明缺陷位于何处。
| 观察到的模式或症状 | 可能的含义 | 重要的不确定性 |
|---|---|---|
| 开路 | 预期导通的路径中断，例如电阻元件或电感绕组中断 | 焊点、焊盘、走线或连接器也可能使路径中断；有些元件本就不应导通直流 |
| 短路 | 本应隔离的两点之间出现非预期的低阻抗路径 | 电源轨电阻低也可能是正常并联负载或其他故障所致 |
| 漏电过大 | 在规定条件下，流经预期绝缘路径的电流超过允许值 | 水分、残留物或其他支路也可能提供漏电路径 |
| 参数漂移 | 电阻、电容、漏电或其他参数超出适用限值 | 温度、偏置、频率和预期老化均可能改变正常读数 |
| 功能丧失 | 输出、转换或控制功能不满足要求 | 原因可能在于器件、电源、负载、连接或软件 |
| 间歇性异常 | 故障仅在特定时间或条件下出现 | 连接松动、对温度敏感的器件或变化的测试设置可能表现相似 |
| 异常发热 | 耗散功率过大，或热量传入某一区域 | 可见温度最高的元件不一定是最初的故障源 |
这些电子元器件失效类型可能相互重叠：漏电的电容可能发热，而间歇性焊点故障可能表现得像器件功能失效。在判定元器件有缺陷之前，应将观察结果与具体电路要求及元件规格进行比较。
电子元器件失效的原因是什么？
应力或暴露条件作用于组件；机理是由此产生的物理变化。根本原因解释有害条件或缺陷为何发生。最后，故障位置用于确定元器件或组件中受影响的部位。
例如，板弯曲可通过焊盘将机械应力传递到多层陶瓷电容器（MLCC）。陶瓷开裂是一种可能的机理；观察到的模式可能是绝缘电阻降低、电容损失、开路或短路。分板或搬运可能是候选根本原因，但仅凭症状无法确定裂纹何时形成。Murata对应变裂纹的说明介绍了弯曲、裂纹与电气影响之间的关系。
元器件失效原因通常涉及相互作用的条件，而不是彼此独立、互斥的类别：
- **电应力：**过压、过流、极性错误、纹波、放电或不利的测试波形都可能损坏易受影响的元件。
- **热应力：**过高的工作温度或制程热量，以及反复的温度变化，都可能导致材料劣化或连接疲劳。
- **机械应力：**弯曲、冲击、振动或搬运作用力可能损坏陶瓷本体、引线、端头或焊点。
- **环境暴露：**湿度、水分和污染物可能导致元器件内部或组件表面发生漏电或腐蚀。
- **封装与制造条件：**封装连接、端头或组装焊点中的薄弱环节可能与后续应力相互作用。确定其位置需要证据；焊点缺陷并不自动意味着元器件内部失效。
物理老化不等同于采购中的停产状态
物理老化是材料或性能随时间发生的变化。例如，某些高介电常数陶瓷的电容会随时间下降，这是其预期特性。电阻漂移和电解液损失则是不同的过程。任何变化是否构成失效，取决于元件规格和应用要求。
相比之下，停产是一种产品生命周期或供应状态：该元件已不再生产。停产器件不一定发生了物理劣化，而发生物理失效的器件也不一定已经停产。采购部门应将供货情况和经批准的替代料管理与工程调查分开处理。
不同元器件的典型表现与原因
电容器：开路、短路、漏电和电容损失
MLCC可能产生从外部难以看到的内部应变裂纹。根据裂纹路径和所处条件，裂纹可能导致电容降低、出现开路、使水分或助焊剂进入并降低绝缘电阻，或促成短路。仅检查症状无法证明存在不可见的裂纹。应检查板支撑、治具接触、连接器插入和搬运等可能的应变来源，再对实际元件和组件进行调查。
铝电解电容器的结构和失效机理不同。它们可能发生开路或短路，也可能逐渐损失电容，并出现损耗或等效串联电阻（ESR）升高。在制造商所描述的条件下，高温、不适当的纹波条件、密封劣化或连接损坏都可能促成失效。排气阀变形或电解液泄漏是线索，但电气性能已劣化的元件可能没有明显外部损伤。Nichicon的铝电解电容技术说明区分了灾难性失效与渐进性劣化；后者是否可接受取决于应用规格。
应按照相关元件规定的电压、极性、温度、频率和偏置条件，比较电容、ESR或损耗以及漏电。超出规格的结果值得调查，但它不能确定初始应力来自电容器本身还是周边电路。
电阻器：漂移、开路和连接损坏
电阻器的阻值可能发生偏移、开路，或出现端头间歇性连接。电阻膜温度和持续功耗可能导致漂移；根据结构不同，脉冲、湿气、振动和机械损伤也可能产生影响。变色提示可能存在过载，但不能确定过载来源，也不能量化阻值变化。
应检查具体系列的容差、工作温度、连续功率、电压和脉冲要求；Vishay的电阻器常见问题说明了结构和条件为何重要。在线测得的低阻值可能反映了并联路径。高读数可能涉及电阻元件、端头、焊点、焊盘或走线。即使室温下的阻值正确，也不能证明其在所有工作条件下都表现正常。
半导体：电应力和功能症状
半导体故障可能表现为电流过大、引脚漏电、连接开路或短路、输出卡死、复位，或在特定偏置或温度下功能丧失。电源时序、瞬态波形、输出负载、接地和周边连接都是除器件内部缺陷之外需要考虑的相关因素。
静电放电（ESD）涉及静电电荷的转移；电过应力（EOS）描述超出器件规格的电气条件。放电可能损坏器件，但仅凭其中任何一个标签都无法确定起始事件。如Microchip的ESD和EOS应用笔记所述，观察到的影响可能相互重叠。仅凭引脚短路或烧痕，不足以判断属于哪一种情况。
在Texas Instruments的应用笔记SDAA385中，TCA9617的输出在在线测试后卡在低电平。调查认为损坏与测试设置产生的过大瞬态有关；较长的互连线、测试模式和驱动器争用是促成因素。这是一个特定器件的案例，不能据此认定其他卡在低电平的输出具有相同原因，或需要同样的治具更改。
电感器：绕组故障与工作特性
绕组或端头可能发生开路或间歇性连接；绝缘损伤、直流电阻（DCR）异常、电感量变化和过度发热也可能是故障迹象。不过，许多功率电感的DCR正常情况下就很低，因此低电阻或导通蜂鸣并不能证明存在短路，也不能证明电感量足够。
应在适合具体元件的条件下分别测量DCR和电感量。对照实际转换器条件，检查其电流和温度相关定义。正如Murata在《功率电感基础，第1章》中所解释的，饱和会降低电感量，并可能增大纹波。饱和是一种工作特性，并不自动意味着永久损坏；饱和电流额定值和温升额定值针对的是不同表现。
诊断前保留证据
在清洗、再次回流焊接、更换或反复给可疑组件上电之前，应记录其发现时的原始状态。为电路板和可疑元件建立可追溯标识，并在有条件时保留可比较的正常样品。记录以下信息：
- 失效参数、预期限值、实际读数、可重复性及失效发生的阶段。
- 故障出现时的电源、负载、温度、环境、操作顺序和测试设置。
- 板版本和序列号、位号、制造商料号、批号或日期代码、照片及既往返工情况。
- 受影响数量以及经历相关条件或接受测试的数量，此外还有共同的来源、制程或使用历史。
- 已进行的测量、仪器设置、搬运、清洗和替换情况。
进行电阻或电容检查之前，应隔离能源，并按照产品批准的程序确认已安全放电。带电诊断需要具备相应能力的人员执行，并遵循经批准且能量限制适当的方案。不要通过触摸带电组件来定位热源。应按照质量计划隔离物料，不要假定一次失效就意味着整批物料均受影响。
根据症状选择检查方法
下表将每种观察现象与其他可能的解释对应起来。首项检查用于筛查假设；是否升级分析需要作出判断，而不是自动执行拆件或切片。
| 观察现象 | 其他可能的解释 | 首项无损检查 | 何时升级分析 |
|---|---|---|---|
| 电源轨电阻低 | 正常并联负载、器件故障、焊桥或污染 | 对照原理图、表笔极性和同等条件的已知良品板 | 检查网络后仍存在异常路径；商定安全隔离方法 |
| MLCC处或附近有可见损伤 | 陶瓷损伤、焊点缺陷或搬运造成的板损伤 | 拍摄板两面、支撑点和附近焊点 | 电气或结构证据表明有必要按计划进行成像或隔离 |
| 电解电容排气、泄漏或纹波过大 | 电容劣化、电路应力或其他电源故障 | 记录极性、条件和适用的元件测量结果 | 参数仍超出项目限值，或电路应力问题尚未解决 |
| 电阻读数偏低或偏高 | 并联路径、阻值错误、漂移或连接开路 | 检查BOM、原理图和相邻节点的测量结果 | 考虑电路影响后，元件或连接仍有疑点 |
| IC输出异常或某区域发热 | 器件、电源、负载、时序、焊接或传导热量 | 检查方向和可触及的连接；比较受控条件下的信号 | 某项器件参数仍异常；保留样品以进行FA |
| 故障随压力或温度变化 | 焊点、连接器、封装连接、板裂纹或温度敏感电路 | 记录触发条件，在不弯曲电路板的情况下检查可触及的连接 | 间歇性故障的位置仍未知，需要进一步隔离 |
| 漏电随湿度变化或可见残留物 | 表面污染、水分、封装或连接器漏电 | 清洗前记录发现时的原始状态和相关节点 | 拟进行清洗或取样；保留有代表性的样品 |
目视检查和AOI可以发现工艺线索，但外观正常不能排除隐藏缺陷。当封装情况和检查准则表明有必要时，X射线可用于检查某些隐藏结构；它本身不能独立证明电气故障的根本原因。
将元器件与电路分开判断
已安装的元器件连接在电路网络中。因此，欧姆表、电容表或二极管测试的结果可能包含并联电阻和电容、半导体结或绕组的影响。应在原理图上追踪两个端点，并在相同条件下比较：板版本、电源状态、节点、表笔极性、仪表模式和相关测试条件。已知良品板有助于确定调查优先级，但不能替代验收规格。电路板测试指南比较了规划测试覆盖范围时可采用的电气和检查方法。
计算示例：并联路径如何改变电阻读数
在这个假设示例中，一条未上电的电路中，一个理想的10 kΩ电阻与另一个理想的10 kΩ电阻直接并联，所有其他支路均开路。忽略容差，测得的电阻为：
(10 × 10) / (10 + 10) kΩ = 5 kΩ.
这个较低的读数反映的是整个网络，并不能证明第一个电阻发生了漂移。实际电路中还可能包含半导体结或电容。如果电路路径妨碍取得有用的测量结果，授权技术人员只有在分析方案允许时才可隔离一个端头。应记录隔离前的原始结果，并按照元件自身的规格测量隔离后的元件。
A-B-A对比可以增强故障归属判断：先使用原件测试可疑板，再换上已知良品，随后在安全且获得批准的情况下，将可疑元件放入已知良好的测试环境中测试。应控制并记录返工和测试条件；不要冒险毁坏有价值的证据或损坏对照样品。Analog Devices的AN-1280介绍了这一方法以及拆卸器件时需要注意的事项。即使故障随元件转移，也不能仅凭这一点确定物理机理或起始原因。
何时申请失效分析
对于涉及安全、反复出现、可能与批次有关或尚未定位的失效，应升级至元器件制造商或合格的独立失效分析实验室处理。拆卸前应商定样品形式和保管责任。保留封装和引线，遵循适用的防潮和返工要求，并在运输时采用适当的ESD和物理防护。确保已知良品对照样品和拆下的材料均可追溯。
TI的失效分析流程首先确认报告的电气失效并获取无损证据。适当的成像或电气表征可能有助于缩小定位范围。只有在此之后，各方才应考虑经授权的切片、开封或其他破坏性工作是否有必要，以及可以消耗哪一个样品。
物理异常必须与测得的失效模式以及工作或制造历史建立关联。分析可能确定机理却未能找到最初的根本原因，也可能无法得出明确结论。更换元件后功能恢复是有用的证据，但它不能确定受影响范围，也不能证明纠正措施能够防止再发。
职责划分与RFQ交接
设计方或产品负责人定义工作限值、预期电路行为、测试可及性、安全要求和产品鉴定计划。质量与产品授权方决定遏制、处置和产品放行。组装方执行订单约定的组装检查和测试覆盖；元器件制造商或合格的FA实验室在约定范围内负责专门的内部分析。组装放行不等同于产品鉴定。
申请调查或组装报价时，应提供：
- 板文件和版本、BOM、制造商料号、经批准的替代料、位号以及计划的供货来源或采购责任。
- 症状、复现条件、工作和测试限值、受影响范围以及与已知良品的对比。
- 批次和序列号标识、发现时的原始照片、搬运历史以及既往测试或返工情况。元器件采购检查清单有助于确认料号和采购记录。
- 所需的检查和测试范围、测试接入与治具限制、验收标准，以及要求提供的结果和追溯记录。
- 样品保管责任和权限：谁可以给样品上电、清洗、拆卸、运输或进行破坏性检查，以及谁有权批准处置。
HILPCB根据封装风险、产品关键性和客户计划，选择PCB组装检查与测试方法。典型方案可结合3D锡膏检测、AOI、目视检查以及电气或功能测试；其他方法取决于设计和验收标准。约定的放行资料包可包括检查记录、回流焊温度曲线数据、测试结果、不合格品处置和追溯信息。请在报价及新产品导入规划期间确认实际覆盖范围和证据资料，或联系我们的团队讨论调查与组装范围。
常见问题
电子元器件的主要失效模式有哪些？
开路、短路、漏电过大、参数漂移、功能丧失和间歇性异常是有用的初始分类。发热是一种症状，可能伴随其中多种模式出现。每项观察结果都需要与电路和元件要求进行比较。
电容两端测得短路就能证明电容失效吗？
不能。其他元件或板级缺陷可能提供并联路径。应检查原理图并对照可比较的电路板，然后在将故障归因于电容之前，商定能够保留证据的隔离方法。
陶瓷电容可能在没有可见损伤的情况下开裂吗？
可能。MLCC应变裂纹可能位于内部，外部难以看到。其电气影响取决于裂纹和所处条件。按计划进行切片可能发现相关特征，但会消耗证据，也可能漏掉切片平面之外的特征。
电容值变化总是意味着失效吗？
不是。某些陶瓷介质会出现预期的电容老化，测得的电容也可能取决于测试条件。应使用正确的规格和测量条件，判断元件或电路是否不满足适用要求。
送交实验室的失效元件应附带哪些信息？
应提供元件和批次标识、采购来源、失效参数及限值、测试条件、电路和工作历史、照片、此前的搬运和返工情况，以及可获得的已知良品对照。发货前应商定包装、保管责任和破坏性分析权限。