案例研究
简介
一家控制板制造商遇到了泄漏电流升高和热敏电阻组件故障的问题，并试图确定故障的根本原因。如果确定热敏电阻的故障无法缓解，客户也会考虑另一个热敏电阻供应商。万博与Ansys可靠性工程服务(RES)签订合同，以确定故障模式、故障的根本原因以及任何潜在的缓解故障的方法。
方法
基于对热敏电阻制造工艺的初步审查和来自客户的一些初步失效分析数据，Ansys RES的专家建议执行混合测试和破坏性失效分析。万博
因此，我们的专家进行了温度湿度偏差(THB)测试，试图重现现场可能发生的故障模式。我们正在寻找电化学迁移(ECM)是否是热敏电阻失效的根本原因。每个测试券焊接了20个热敏电阻:36个热敏电阻由当前制造商生产，4个热敏电阻来自潜在的二级制造商。THB测试显示，电流热敏电阻在22小时后失效;相比之下，在相同的测试期间，对立品牌的热敏电阻没有任何问题。
导致失效的热敏电阻通过在热板上使用环氧特定溶剂的迭代过程解封装。我们的工程师在光学显微镜下观察样品时，立即注意到端子之间有未知材料的迹象。
在扫描电子显微镜(SEM)下，采集到的图像显示了迁移的迹象——树枝状生长缩短了两个末端。
此外，能量色散x射线能谱(EDS)分析有助于确认在SEM图像中看到的树枝状生长的存在。镍和铜含量高的区域与锡消耗殆尽的终端区域相对应。扫描电镜和能谱分析的结合强调了锡迁移的证据，这导致热敏电阻两端之间的短路。
对来自多个批次的单元进行了THB测试，以确定这种故障模式是否孤立于一个特定的生产批次。在多个批次的热敏电阻中再现了硬短路和/或间歇性信号损失，这表明该缺陷并非孤立于特定批次。这有助于确认这一故障与该热敏电阻的一般制造和建造有关。
浆纱切片
一个在38小时后失效的单元被盆栽进行横切。目的是核查下列情况:
- 环氧树脂与部件本体之间的分层
- 手工焊接过程产生的热冲击裂纹
横断面显示，在环氧胶中有分散的空隙，包括靠近环氧树脂和热敏电阻体界面的空隙。沿着环氧树脂/热敏电阻界面的空隙使器件容易分层和水分进入，从而创造了偏压下树突生长所需的环境。
结果
解封装和横切面均显示锡在多个温湿偏置测试失败的组分中存在电化学迁移的迹象。此外，横截面显示，在环氧树脂/热敏电阻界面上有由锡迁移引起的薄分层线的迹象，进一步表明存在水分进入和分层，允许树枝状生长。
THB测试的多次失败发生在非常早期(<48小时)，表明热敏电阻中可能存在初始湿气进入/包裹。
建议
万博Ansys RES的主要建议是切换到第二个热敏电阻供应商。作为替代方案，我们建议验证在105℃下烘烤当前热敏电阻24小时是否会提高THB性能(通过去除可疑的初始水分)。然而，一个后续项目表明，即使是烘焙也不能消除失败。
目前供应商的制造工艺存在几个问题，主要涉及人工助焊剂，人工焊接和清洗工艺。正如在我们的许多故障分析案例中所发生的那样，故障在于供应链中获得的部件和不良的制造实践。
我们经常建议我们的客户进行全面的供应商评估，不仅是为了评估制造商的产品质量，而且是为了了解他们的流程，将其与行业最佳实践进行比较。万博网执行良好的供应商评估使组织能够通过可靠性设计来避免意外的现场故障。
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