इलेक्ट्रॉनिक घटकों की विफलता: Difference between revisions
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{{Short description|Ways electronic components fail and prevention measures}} | {{Short description|Ways electronic components fail and prevention measures}} | ||
[[File:Failed SMPS controller IC ISL6251.jpg|thumb|एक लैपटॉप में विफल आईसी।गलत इनपुट ध्रुवीयता ने चिप के बड़े पैमाने पर ओवरतापक का कारण बना और प्लास्टिक के आवरण को पिघला दिया।]] | |||
'''इलेक्ट्रॉनिक घटकों में विफलता''' अपमिश्रण की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। इन्हें विभिन्न तरीकों, जैसे समय या कारण के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। विफलताएं अधिक तापमान, अतिरिक्त प्रवाह या वोल्टता, आयनीकरण विकिरण, यांत्रिक आघात, तनाव या प्रभाव और कई अन्य कारणों से हो सकती हैं। अर्धचालक उपकरणों में, उपकरण संवेष्टन में समस्याएं संदूषण, उपकरण के यांत्रिक तनाव, या खुले या लघु परिपथ के कारण विफलता का कारण बन सकती हैं। | |||
विफलताएं आमतौर पर भागों के जीवनकाल की शुरुआत और अंत के करीब होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप विफलता दर का बाथटब वक्र ग्राफ होता है। प्रारंभिक विफलताओं का पता लगाने के लिए अमिट (बर्न-इन) प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। अर्धचालक उपकरणों में, परजीवी संरचनाएं, सामान्य संचालन के लिए अप्रासंगिक, विफलताओं के संदर्भ में महत्वपूर्ण हो जाती हैं, वे विफलता के खिलाफ एक स्रोत और सुरक्षा दोनों हो सकते हैं। | |||
वांतरिक्ष प्रणाली (एयरोस्पेस प्रणाली), जीवन समर्थन प्रणाली (लाइफ सपोर्ट प्रणाली), दूरसंचार, रेलवे के संकेत और संगणक जैसे अनुप्रयोग बड़ी संख्या में व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग करते हैं। विफलताओं के सांख्यिकीय गुणों का विश्लेषण किसी दिए गए स्तर की विश्वसनीयता स्थापित करने के लिए प्रारुप में मार्गदर्शन दे सकता है। उदाहरण के लिए, पर्याप्त सेवा जीवन प्राप्त करने के लिए उच्च ऊंचाई वाले विमान में लागू होने पर एक प्रतिरोधी की शक्ति प्रबंधन क्षमता बहुत कम हो सकती है। एक अचानक विफल-खुली गलती कई माध्यमिक विफलताओं का कारण बन सकती है यदि यह तेज है और परिपथ में एक अधिष्ठापन है, यह बड़े वोल्टता प्रोत्कर्ष का कारण बनता है, जो 500 वोल्ट से अधिक हो सकता है। एक चिप पर एक टूटा हुआ धातुकरण इस प्रकार माध्यमिक अधिवोल्टता क्षति का कारण बन सकता है।<ref name="istfa2001">[https://books.google.com/books?id=-jlSjurXBc0C&pg=PA267&dq=resistor+failure&lr=&as_drrb_is=q&as_minm_is=0&as_miny_is=&as_maxm_is=0&as_maxy_is=&num=50&as_brr=3&cd=16#v=onepage&q=resistor%20failure&f=false STFA 2001: proceedings of the 27th International Symposium for Testing and Failure Analysis]: 11–15 November 2001, Santa Clara Convention Center, Santa Clara, California, p. 267 {{ISBN|0-87170-746-2}}</ref> बेलगाम उष्म वायु प्रवाह पिघलने, आग या विस्फोट सहित अचानक विफलताओं का कारण बन सकता है। | |||
== संकुलन विफलताएं == | |||
इलेक्ट्रॉनिक पुर्जों की अधिकांश विफलताएं संकुलन से संबंधित हैं।{{Citation needed|date=April 2011}} संकुलन, इलेक्ट्रॉनिक भागों और पर्यावरण के बीच बाधा के रूप में, पर्यावरणीय कारकों के लिए अतिसंवेदनशील है। उष्मीय विस्तार यांत्रिक तनाव पैदा करता है जो भौतिक श्रांति का कारण बन सकता है, खासकर जब सामग्री के उष्मीय विस्तार गुणांक भिन्न होते हैं। नमी और आक्रामक रसायन संकुलन सामग्री और नेतृत्व के क्षरण का कारण बन सकते हैं, संभावित रूप से उन्हें तोड़ सकते हैं और अंदर के हिस्सों को नुकसान पहुंचा सकते हैं, जिससे बिजली की विफलता हो सकती है। अनुमत पर्यावरणीय तापमान सीमा से अधिक होने से तार बंधन पर अधिक दबाव पड़ सकता है, इस प्रकार संबंध ढीले हो जाते हैं, अर्धचालक का टूटना मर जाता है, या संकुलन में दरारें पड़ जाती हैं। आर्द्रता और बाद में उच्च तापमान तापक भी अपघटन का कारण बन सकता है, जैसा कि यांत्रिक क्षति या झटका हो सकता है। | |||
संपुटीकरण के दौरान, बंधन तारों को अलग किया जा सकता है, छोटा किया जा सकता है, या चिप सांचा को छू सकता है, आमतौर पर किनारे पर। यांत्रिक अतिप्रतिबल या ऊष्मीय आघात के कारण मर जाता है, प्रसंस्करण के दौरान पेश किए गए दोष, जैसे उदरेखन, विभंजन में विकसित हो सकते हैं। नेतृत्व बँध में अत्यधिक सामग्री या गड़गड़ाहट हो सकती है, जिससे संपूरक हो सकते हैं। क्षार धातुओं और हैलोजन जैसे आयनिक संदूषक संकुलन सामग्री से अर्धचालक के सांचा की ओर पलायन कर सकते हैं, जिससे क्षरण या मापदण्ड बिगड़ सकता है। कांच-धातु प्रमाण आमतौर पर त्रिज्यीय दरारें बनाकर विफल हो जाती हैं जो पिन-सीसा अंतरापृष्ठ से उत्पन्न होती हैं और बाहर की ओर फैलती हैं, अन्य कारणों में अंतरापृष्ठ पर एक कमजोर ऑक्साइड परत और पिन के चारों ओर सीसा नवचंद्रक का खराब गठन शामिल है।<ref name="elecmatpack" /> | |||
संवेष्टन गुहा में विभिन्न गैसें मौजूद हो सकती हैं, या तो निर्माण के दौरान फंसी अशुद्धियों के रूप में, उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के बाहर निकलने या रासायनिक प्रतिक्रियाओं के रूप में, जैसे कि जब संकुलन सामग्री गर्म हो जाती है (उत्पाद अक्सर आयनिक होते हैं और विलंबित विफलता के साथ जंग की सुविधा प्रदान करते हैं)। इसका पता लगाने के लिए, हीलियम अक्सर परीक्षण के दौरान रिसाव का पता लगाने के लिए एक अन्वेषक गैस के रूप में संकुलन के अंदर निष्क्रिय वातावरण में होता है। कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन कार्बनिक पदार्थों से बन सकते हैं, नमी बहुलक (पॉलिमर) द्वारा बाहर निकल जाती है और अमाइन- संसाधित एपॉक्सी अमोनिया से बाहर निकल जाती है। सांचा संलग्नक में दरारें और अंतराधातुक वृद्धि के कारण रिक्तियों और प्रदूषण का निर्माण हो सकता है, चिप सांचा से कार्यद्रव और तापसिंक में ताप परिवर्तन खराब हो सकता है और उष्मीय विफलता हो सकती है। चूंकि सिलिकॉन और गैलियम आर्सेनाइड जैसे कुछ अर्धचालक अवरक्त-पारदर्शी होते हैं, इसलिए अवरक्त सूक्ष्मदर्शी सांचा बंधन और अल्प- सांचा संरचनाओं की अखंडता की जांच कर सकता है।<ref name="elecmatpack" /> | |||
लाल फास्फोरस, एक आदहन-प्रवर्तक ज्वाला मंदक के रूप में उपयोग किया जाता है, संकुलन में मौजूद होने पर चांदी के प्रवास की सुविधा प्रदान करता है। यह आम तौर पर एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ लेपित होता है, यदि विलेपन अधूरी है, तो फॉस्फोरस कण अत्यधिक हीड्रोस्कोपिक फॉस्फोरस पेंटोक्साइड में ऑक्सीकरण करते हैं, जो नमी के साथ फॉस्फोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह एक संक्षारक विद्युत् अपघट्य है जो विद्युत क्षेत्रों की उपस्थिति में चांदी के विघटन और प्रवास की सुविधा प्रदान करता है, आसन्न संकुलन पिन, नेतृत्व वृत्ति नेतृत्व, संयोजी रोधिका, चिप आलंबन संरचनाएं और चिप पैड को लघुपथित करता है। संवेष्टन के उष्मीय विस्तार से चांदी का पुल बाधित हो सकता है, इस प्रकार, चिप के गर्म होने पर लघु का गायब होना और ठंडा होने के बाद उसका फिर से दिखना इस समस्या का संकेत है।<ref name="istfa2008" />प्रदूषण और उष्मीय विस्तार संकुलन के सापेक्ष चिप सांचा को स्थानांतरित कर सकता है, विकृत हो सकता है और संभवतः बंधन तारों को छोटा या तोड सकता है।<ref name="istfa2001" /> | |||
लाल फास्फोरस, एक | |||
== संपर्क विफलताओं == | == संपर्क विफलताओं == | ||
विद्युत संपर्क सर्वव्यापी संपर्क प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं, जिसका परिमाण सतह संरचना और सतह परतों की संरचना द्वारा नियंत्रित होता है।<ref>{{cite journal| last1=Zhai| first1=C. |display-authors=etal|title= Stress-Dependent Electrical Contact Resistance at Fractal Rough Surfaces| journal= Journal of Engineering Mechanics| year=2015| volume=143 |issue=3 | pages=B4015001 | doi= 10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000967}}</ref> आदर्श रूप से संपर्क प्रतिरोध कम और स्थिर होना चाहिए, हालांकि कमजोर संपर्क दबाव, यांत्रिक कंपन, जंग, और निष्क्रिय ऑक्साइड परतों और संपर्कों का गठन संपर्क प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है, जिससे प्रतिरोध | विद्युत संपर्क सर्वव्यापी संपर्क प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं, जिसका परिमाण सतह संरचना और सतह परतों की संरचना द्वारा नियंत्रित होता है।<ref>{{cite journal| last1=Zhai| first1=C. |display-authors=etal|title= Stress-Dependent Electrical Contact Resistance at Fractal Rough Surfaces| journal= Journal of Engineering Mechanics| year=2015| volume=143 |issue=3 | pages=B4015001 | doi= 10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000967}}</ref> आदर्श रूप से संपर्क प्रतिरोध कम और स्थिर होना चाहिए, हालांकि कमजोर संपर्क दबाव, यांत्रिक कंपन, जंग, और निष्क्रिय ऑक्साइड परतों और संपर्कों का गठन संपर्क प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है, जिससे प्रतिरोध तापक और परिपथ विफलता हो सकती है। | ||
संयुक्त जोड़ कई तरह से जैसे विद्युत प्रवास और भंगुर अंतराधातुक परतों का निर्माण विफल हो सकते हैं। कुछ विफलताएं केवल अत्यधिक संयुक्त तापमान पर दिखाई देती हैं, जो समस्या निवारण में बाधा डालती हैं। मुद्रित परिपथ समिति सामग्री और इसकी संकुलन के बीच उष्मीय विस्तार बेमेल पार्ट-टू- समिति बंधन को उपभेद देता है, जबकि नेतृत्व वाले हिस्से झुकने से तनाव को अवशोषित कर सकते हैं, सीसा रहित हिस्से तनाव को अवशोषित करने के लिए झालन पर निर्भर होते हैं। उष्मीय चक्रण से झालन जोड़ों की श्रांति टूट सकती है, विशेष रूप से प्रत्यास्थता झालन के साथ, ऐसी घटनाओं को कम करने के लिए विभिन्न तरीकों का इस्तेमाल किया जाता है। ढीले कण, जैसे बंधन तार और जोड़ क्षण, उपकरण छिद्र में बन सकते हैं और संकुलन के अंदर प्रवास कर सकते हैं, जिससे अक्सर रुक-रुक कर और प्रघात सुग्राही संपूरक होते हैं। जंग से संपर्क सतहों पर ऑक्साइड और अन्य गैर-प्रवाहकीय उत्पादों का निर्माण हो सकता है। बंद होने पर, ये अस्वीकार्य रूप से उच्च प्रतिरोध दिखाते हैं, वे प्रवास भी कर सकते हैं और संपूरक का कारण बन सकते हैं।।<ref name="elecmatpack"/> टिन-लेपित धातुओं पर टिन की श्मश्रु बन सकती हैं जैसे संकुलन के आंतरिक भाग, ढीली श्मश्रु तब संकुलन के अंदर रुक-रुक कर लघु परिपथ का कारण बन सकती हैं। केबल, ऊपर वर्णित विधियों के अलावा, भुरभुरापन और आग से क्षति के कारण विफल हो सकते हैं। | |||
== मुद्रित | == मुद्रित परिपथ समिति विफलताएं == | ||
[[File:PCB corrosion.jpg|thumb|right|एक | [[File:PCB corrosion.jpg|thumb|right|एक रिसाव पीसीबी से गंभीर पीसीबी संक्षारण नी-सीडी बैटरी घुड़सवार]] | ||
मुद्रित | मुद्रित परिपथ समिति पीसीबी (पीसीबी) पर्यावरणीय प्रभावों के प्रति संवेदनशील होते हैं, उदाहरण के लिए, निशान जंग-प्रवण होते हैं और आंशिक संपूरक छोड़कर अनुचित तरीके से नक़्क़ाशीदार हो सकते हैं, जबकि बरास्ता को अपर्याप्त रूप से चढ़ाया जा सकता है या झालन से भरा जा सकता है। यांत्रिक भार के तहत निशान दरार कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर अविश्वसनीय पीसीबी संचालन होता है। मिलाप प्रवाह के अवशेष जंग की सुविधा प्रदान कर सकते हैं, पीसीबी पर अन्य सामग्री बिजली के रिसाव का कारण बन सकती है। ध्रुवीय सहसंयोजक यौगिक विरोधी स्थैतिक कर्ता की तरह नमी को आकर्षित कर सकते हैं, जिससे निशान के बीच प्रवाहकीय नमी की एक पतली परत बन जाती है, क्लोराइड जैसे आयनिक यौगिक क्षरण की सुविधा प्रदान करते हैं। क्षार धातु आयन प्लास्टिक संकुलन के माध्यम से पलायन कर सकते हैं और अर्धचालकों के कामकाज को प्रभावित कर सकते हैं। क्लोरीनयुक्त हाइड्रोकार्बन अवशेष संक्षारक क्लोराइड को हाइड्रोलाइज और रिलीज कर सकते हैं, ये ऐसी समस्याएं हैं जो सालों बाद होती हैं। ध्रुवीय अणु उच्च आवृत्ति ऊर्जा को नष्ट कर सकते हैं, जिससे परजीवी परावैघ्दुत नुकसान हो सकता है। | ||
पीसीबी के कांच संक्रमण तापमान के ऊपर, राल | पीसीबी के कांच संक्रमण तापमान के ऊपर, राल परिवेश नरम हो जाता है और अतिसंवेदनशील संदूषक प्रसार बन जाता है। उदाहरण के लिए, झालन गालक से पॉलीग्लाइकॉल समिति में प्रवेश कर सकते हैं और साथ ही परावैघ्दुत और संक्षारण गुणों में गिरावट के साथ इसकी नमी का सेवन बढ़ा सकते हैं।<ref name="lfreli">{{Cite book | url = https://books.google.com/books?id=dOFYjXIDm9YC&dq=solder+flux+rosin&pg=PA130 | title = Lead-free solder interconnect reliability | isbn = 978-0-87170-816-8 | last1 = Shangguan | first1 = Dongkai | date = 2005-12-05}}</ref> सिरेमिक का उपयोग करने वाले बहु-परत अवस्तर समान समस्याओं से ग्रस्त हैं। | ||
प्रवाहकीय एनोडिक तंतु सीएएफ (सीएएफ) मिश्रित सामग्री के तंतुओं के साथ समिति के भीतर विकसित हो सकते हैं। धातु को आमतौर पर बरास्ता चढ़ान से एक कमजोर सतह पर पेश किया जाता है, फिर आयनों, नमी और विद्युत क्षमता की उपस्थिति में प्रवास होता है, वेधन क्षति और खराब कांच-राल बंधन ऐसी विफलताओं को बढ़ावा देता है।<ref name="micelfailanal"/> सीएएफ का गठन आमतौर पर खराब कांच-राल बंधन से शुरू होता है, सोखने वाली नमी की एक परत तब एक माध्यम प्रदान करती है जिसके माध्यम से आयन और जंग उत्पाद पलायन करते हैं। क्लोराइड आयनों की उपस्थिति में, अवक्षेपित पदार्थ एटाकैमाइट होता है, इसके अर्धचालक गुणों से करंट का रिसाव बढ़ जाता है, परावैघ्दुत ताकत बिगड़ जाती है और निशानों के बीच लघुपथित हो जाता है। गालक अवशेषों से अवशोषित ग्लाइकोल समस्या को बढ़ा देते हैं। फाइबर और परिवेश के उष्मीय विस्तार में अंतर समिति को मिलाप करने पर बंधन को कमजोर करता है, सीसा रहित झालन जिन्हें उच्च झालन तापमान की आवश्यकता होती है, सीएएफ की घटना को बढ़ाते हैं। इसके अलावा, सीएएफ अवशोषित आर्द्रता पर निर्भर करते हैं, एक निश्चित सीमा से नीचे, वे नहीं होते हैं।<ref name="lfreli"/> संक्षारक संदूषकों और प्रवाहकीय प्रजातियों के प्रवास के लिए मार्ग शुरू करने के लिए समिति परतों को अलग करने, बरास्ता और परिचालकों को तोड़ने के लिए प्रदूषण हो सकता है<ref name="micelfailanal"/> | |||
== रिले विफलताएं == | == रिले विफलताएं == | ||
हर बार एक | हर बार एक विद्युत यांत्रिक रिले या संपर्कित्र के संपर्क खोले या बंद होते हैं, एक निश्चित मात्रा में स्रर्श अनुमति होता है। बंद से खुले (ब्रेक) या खुले से बंद (मेक) में संक्रमण के दौरान संपर्क बिंदुओं (इलेक्ट्रोड) के बीच एक विद्युत चाप होता है। संपर्क वियोजक (ब्रेक चाप) के दौरान होने वाला चाप जोड़ के समान होता है, क्योंकि वियोजक चाप आमतौर पर अधिक ऊर्जावान और अधिक विनाशकारी होता है।<ref>{{cite book | ||
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संपर्कों में विद्युत चाप की गर्मी और धारा धातु के प्रवास से विशिष्ट शंकु और गड्ढा निर्माण करती है। भौतिक संपर्क क्षति के अलावा, कार्बन और अन्य पदार्थों का एक लेप भी दिखाई देता है। यह गिरावट एक रिले या संपर्ककर्ता के समग्र परिचालन जीवन को शायद 100,000 संचालन की सीमा तक सीमित कर देती है, एक स्तर एक ही | संपर्कों में विद्युत चाप की गर्मी और धारा धातु के प्रवास से विशिष्ट शंकु और गड्ढा निर्माण करती है। भौतिक संपर्क क्षति के अलावा, कार्बन और अन्य पदार्थों का एक लेप भी दिखाई देता है। यह गिरावट एक रिले या संपर्ककर्ता के समग्र परिचालन जीवन को शायद 100,000 संचालन की सीमा तक सीमित कर देती है, एक स्तर एक ही उपकरण की यांत्रिक जीवन प्रत्याशा से 1% या उससे कम का प्रतिनिधित्व करता है।<ref>{{cite web | title = Lab Note #105 ''Contact Life – Unsuppressed vs. Suppressed Arcing'' | publisher = Arc Suppression Technologies | date = August 2011 | url = http://www.arcsuppressiontechnologies.com/arc-suppression-facts/lab-app-notes/ | accessdate = 10 March 2012}}</ref> | ||
== | == अर्धचालक विफलताएं == | ||
{{See also| | {{See also|विश्वसनीयता (अर्धचालक)}} | ||
कई विफलताओं के परिणामस्वरूप गर्म इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन होता है। ये एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के तहत देखे जा सकते हैं, क्योंकि वे एक सीसीडी | कई विफलताओं के परिणामस्वरूप गर्म इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन होता है। ये एक प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शी (ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप) के तहत देखे जा सकते हैं, क्योंकि वे एक सीसीडी (सीसीडी) छायाचित्रक द्वारा पता लगाने योग्य निकट-अवरक्त फोटॉन उत्पन्न करते हैं। अवरोधित को इस तरह से देखा जा सकता है।<ref name="micfailanal"/> यदि दिखाई दे, तो विफलता का स्थान अतिप्रतिबल की प्रकृति का सुराग दे सकता है। द्रव क्रिस्टल विलेपन का उपयोग दोषों के स्थानीयकरण के लिए किया जा सकता है: कोलेस्टरिक द्रव क्रिस्टल थर्मोक्रोमिक होते हैं और चिप्स पर गर्मी उत्पादन के स्थानों के दृश्य के लिए उपयोग किए जाते हैं, जबकि सूत्रिल द्रव क्रिस्टल वोल्टता का जवाब देते हैं और ऑक्साइड दोष और प्रभार के माध्यम से वर्तमान रिसाव को देखने के लिए उपयोग किया जाता है। चिप की सतह (विशेष रूप से तार्किक स्थिति) पर स्थित है।<ref name="elecmatpack"/> प्लास्टिक- संपुटित संवेष्टन की लेजर अंकन चिप को नुकसान पहुंचा सकती है यदि संकुलन मार्ग में कांच के गोले ऊपर की ओर हों और लेजर को चिप की ओर निर्देशित करें।<ref name="istfa2008"/> | ||
अर्धचालक क्रिस्टल से संबंधित अर्धचालक विफलताओं के उदाहरणों में शामिल हैं: | अर्धचालक क्रिस्टल से संबंधित अर्धचालक विफलताओं के उदाहरणों में शामिल हैं: | ||
* | * नाभिकन और अव्यवस्थाओं का विकास। इसके लिए क्रिस्टल में एक मौजूदा दोष की आवश्यकता होती है, जैसा कि विकिरण द्वारा किया जाता है, और गर्मी, उच्च वर्तमान घनत्व और उत्सर्जित प्रकाश द्वारा त्वरित किया जाता है। एलईडी के साथ, गैलियम आर्सेनाइड और एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड गैलियम आर्सेनाइड फॉस्फाइड और इंडियम फॉस्फाइड की तुलना में इसके प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं, गैलियम नाइट्राइड और ईण्डीयुम गैलियम नाइट्राइड इस दोष के प्रति असंवेदनशील हैं। | ||
* | * मासफेट के गेट ऑक्साइड में फंसे आवेश वाहकों का संचय। यह प्रतिरोधान्तरित्र के थ्रेशोल्ड वोल्टता को प्रभावित करते हुए स्थायी गेट अभिनति का परिचय देता है, यह गर्म वाहक अंतःक्षेप, आयनकारी विकिरण या नाममात्र के उपयोग के कारण हो सकता है। ईईपीआरओएम कोशिकाओं के साथ, यह मिटाना-लिखना साइकल की संख्या को सीमित करने वाला प्रमुख कारक है। | ||
* | * प्लावी गेट्स से प्रभार संवाहक का प्रवसन। यह ईईपीआरओएम और उत्क्षिप्त ईपीआरओएम संरचनाओं में संग्रहीत आँकड़े के जीवनकाल को सीमित करता है। | ||
* अनुचित निष्क्रियता। विलंबित विफलताओं का एक महत्वपूर्ण स्रोत जंग है | * अनुचित निष्क्रियता। विलंबित विफलताओं का एक महत्वपूर्ण स्रोत जंग है, अर्धचालक, धातु अन्तर्संबद्ध, और निष्क्रियता चश्मा सभी अतिसंवेदनशील होते हैं। नमी के अधीन अर्धचालकों की सतह में ऑक्साइड परत होती है, मुक्त हाइड्रोजन सामग्री की गहरी परतों के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे वाष्पशील हाइड्राइड उत्पन्न होते हैं।<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=lg8ZuZPYG5oC&dq=semiconductor+failure+microphotograph&pg=PA251|page=251 |title=Corrosion and reliability of electronic materials and devices: proceedings of the Fourth International Symposium|publisher=The Electrochemical Society|year=1999|isbn=1-56677-252-4}}</ref> | ||
=== मापदण्ड विफलताएं === | |||
चिप्स से होकर अवांछित आनुक्रमिक प्रतिरोध का एक सामान्य स्रोत है, दोषपूर्ण से होकर अस्वीकार्य रूप से उच्च प्रतिरोध दिखाते हैं और इसलिए प्रसार विलंब को बढ़ाते हैं। जैसे-जैसे बढ़ते तापमान के साथ उनकी प्रतिरोधकता कम होती जाती है, चिप की अधिकतम प्रचालन आवृत्ति में गिरावट इस तरह की गलती का संकेतक है। माउसबाइट्स ऐसे क्षेत्र हैं जहां धातुकरण की चौड़ाई कम हो जाती है, ऐसे दोष आमतौर पर विद्युत परीक्षण के दौरान नहीं दिखते हैं लेकिन एक प्रमुख विश्वसनीयता जोखिम पेश करते हैं। माउसबाइट में वर्तमान घनत्व में वृद्धि विद्युत प्रवासन समस्याओं को बढ़ा सकती है, तापमान-संवेदनशील प्रसार विलंब बनाने के लिए बड़ी मात्रा में शून्यकरण की आवश्यकता होती है।<ref name="micfailanal">[https://books.google.com/books?id=MyVHpqi1SXwC&pg=PA79&dq=esd+junction+failure&lr=&as_drrb_is=q&as_minm_is=0&as_miny_is=&as_maxm_is=0&as_maxy_is=&num=50&as_brr=3&cd=13#v=onepage&q=esd%20junction%20failure&f=false Microelectronics failure analysis: desk reference] By Electronic Device Failure Analysis Society. Desk Reference Committee, ASM International, 2004 {{ISBN|0-87170-804-3}} p. 79</ref> | |||
कभी-कभी, परिपथ सहनशीलता अनिश्चित व्यवहार को अवशेष करना मुश्किल बना सकती है, उदाहरण के लिए, एक कमजोर चालक प्रतिरोधान्तरित्र, एक उच्च श्रृंखला प्रतिरोध और बाद के प्रतिरोधान्तरित्र के गेट की क्षमता सहनशीलता के भीतर हो सकती है लेकिन संकेत प्रसार विलंब में काफी वृद्धि कर सकती है। ये केवल विशिष्ट पर्यावरणीय परिस्थितियों, उच्च घड़ी की गति, कम बिजली आपूर्ति वोल्टता, और कभी-कभी विशिष्ट परिपथसंकेत राज्यों में प्रकट हो सकते हैं, एक ही पासे पर महत्वपूर्ण बदलाव हो सकते हैं।<ref name="micfailanal" /> ओमिक (ohmic) शंट या कम प्रतिरोधान्तरित्र उत्पादन प्रवाह जैसे अतिप्रतिबल-प्रेरित क्षति इस तरह की देरी को बढ़ा सकती है, जिससे अनिश्चित व्यवहार हो सकता है। चूंकि प्रसार विलंब आपूर्ति वोल्टता पर बहुत अधिक निर्भर करता है, बाद वाले के सहिष्णुता-बाध्य उतार-चढ़ाव इस तरह के व्यवहार को प्रेरित कर सकते हैं। | |||
गैलियम आर्सेनाइड एकाश्मक सूक्ष्म तरंग एकीकृत परिपथ में ये विफलताएं हो सकती हैं:<ref name="nasammic4">[http://parts.jpl.nasa.gov/mmic/4.PDF Chapter 4. Basic Failure Modes and Mechanisms], S. Kayali</ref> | |||
* गेट अवप्रवाह और हाइड्रोजन विषाक्तता द्वारा I<sub>DSS</sub><ref name="I_DSS">[http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/What-is-IDSS-of-a-FET-transistor What is IDSS of a FET Transistor?]</ref> का अवक्रमण। यह विफलता सबसे आम और पता लगाने में आसान है, और हाइड्रोजन विषाक्तता के लिए सक्रिय माध्यम में गेट अवप्रवाह में प्रतिरोधान्तरित्र के सक्रिय माध्यम की कमी और दाता घनत्व की कमी से प्रभावित होती है। | |||
* गेट रिसाव प्रवाह में गिरावट। यह त्वरित जीवन परीक्षण या उच्च तापमान पर होता है और सतह-राज्य प्रभावों के कारण होने का संदेह है। | |||
* पिंच-ऑफ वोल्टता में गिरावट। यह उच्च तापमान पर काम करने वाले गैलियम आर्सेनाइड उपकरणों के लिए एक सामान्य विफलता अपमिश्रण है, और मुख्य रूप से अर्धचालक-धातु की बातचीत और गेट धातु संरचनाओं के क्षरण से उपजा है, हाइड्रोजन एक अन्य कारण है। यह संपर्कों और गैलियम आर्सेनाइड के बीच एक उपयुक्त बाधा धातु द्वारा बाधित किया जा सकता है। धातु की बातचीत और गेट धातु संरचनाओं के क्षरण से उपजा है, जिसमें हाइड्रोजन एक और कारण है। यह संपर्कों और गैलियम आर्सेनाइड के बीच एक उपयुक्त अवरोध धातु द्वारा बाधा उत्पन्न की जा सकती है। | |||
* निकासन से स्रोत प्रतिरोध में वृद्धि। यह उच्च तापमान वाले उपकरणों में देखा जाता है, और धातु-अर्धचालक बातचीत, गेट अवप्रवाह और ओमिक (ohmic) संपर्क गिरावट के कारण होता है। | |||
=== धात्विकीकरणी विफलताएं === | |||
[[File:Failed transistor.jpg|thumb|right|लघु परिपथ के कारण एक विफल 3 पावर प्रतिरोधान्तरित्र के माइक्रो-फोटोग्राफ]] | |||
धातुकरण विफलताएं भौतिक प्रक्रियाओं की तुलना में एफईटी प्रतिरोधान्तरित्र क्षरण के अधिक सामान्य और गंभीर कारण हैं, अनाकार सामग्री में अनाज की कोई सीमा नहीं होती है, जो अंतः प्रसार और क्षरण को रोकती है।<ref name="semidevrel">{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=ZW83tWdamvgC&dq=semiconductor+failure+microphotograph&pg=PA221 |page=221|title=Semiconductor device reliability |author1=A. Christou |author2=B. A. Unger |publisher=Springer|year=1990|isbn=0-7923-0536-1}}</ref> ऐसी विफलताओं के उदाहरणों में शामिल हैं: | |||
* विद्युत प्रवास परमाणुओं को सक्रिय क्षेत्रों से बाहर ले जाता है, जिससे अव्यवस्था और बिंदु दोष उत्पन्न होते हैं जो गर्मी पैदा करने वाले गैर-विकिरण पुनर्संयोजन केंद्रों के रूप में कार्य करते हैं। यह एमईएसएफईटी में आरएफ संकेतों के साथ एल्यूमीनियम फाटकों के साथ हो सकता है, जिससे अनिश्चित नाली प्रवाह हो सकता है, इस मामले में विद्युत प्रवास को गेट अवप्रवाह कहा जाता है। यह समस्या सोने के फाटकों के साथ नहीं होती है।<ref name="semidevrel"/> एक दुर्दम्य धातु बाधा पर एल्यूमीनियम होने वाली संरचनाओं के साथ, विद्युत प्रवास मुख्य रूप से एल्यूमीनियम को प्रभावित करता है, लेकिन आग रोक धातु को नहीं, जिससे संरचना का प्रतिरोध गलत तरीके से बढ़ जाता है। विस्थापित एल्यूमीनियम पड़ोसी संरचनाओं के लिए संपूरक का कारण बन सकता है, एल्युमीनियम में 0.5-4% तांबा विद्युत प्रवासन प्रतिरोध को बढ़ाता है, तांबा मिश्र धातु के अनाज की सीमाओं पर जमा होता है और उनसे परमाणुओं को हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा को बढ़ाता है।<ref name="analogart"/> इसके अलावा, इंडियम टिन ऑक्साइड और सिल्वर विद्युत प्रवास के अधीन हैं, जिससे रिसाव प्रवाह और (एलईडी में) चिप किनारों के साथ गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन होता है। सभी मामलों में, विद्युत प्रवास प्रतिरोधान्तरित्र गेट्स और अर्धचालक संधि के आयामों और मापदंडों में परिवर्तन का कारण बन सकता है। | |||
* यांत्रिक तनाव, उच्च धाराएं, और संक्षारक वातावरण जो मूंछ और लघु परिपथ का निर्माण करते हैं। ये प्रभाव संकुलन और परिपथ समिति दोनों पर हो सकते हैं। | |||
* सिलिकॉन ग्रंथिका का निर्माण। अलॉय प्रोत्कर्ष को रोकने के लिए अल्युमीनियम अन्तर्संबद्ध् को निक्षेपण के दौरान संतृप्ति के लिए सिलिकॉन-डॉप्ड किया जा सकता है। ऊष्मीय चक्रण के दौरान, सिलिकॉन परमाणु प्रवास कर सकते हैं और एक साथ ग्रंथिका बना सकते हैं जो रिक्तियों के रूप में कार्य करते हैं, स्थानीय प्रतिरोध को बढ़ाते हैं और उपकरण जीवनकाल को कम करते हैं।<ref name="elecmatpack"/> | |||
* धातुकरण और अर्धचालक परतों के बीच ओमिक संपर्क गिरावट। गैलियम आर्सेनाइड के साथ, कम संपर्क प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए सोने-जर्मेनियम मिश्र धातु (कभी-कभी निकल के साथ) की एक परत का उपयोग किया जाता है, एक ओमिक संपर्क जर्मेनियम के प्रसार से बनता है, जिससे धातु के नीचे एक पतला, अत्यधिक एन- अपमिश्रित्ड क्षेत्र बनता है जिससे संबंध की सुविधा होती है, जिससे सोना जमा हो जाता है। गैलियम परमाणु इस परत के माध्यम से पलायन कर सकते हैं और ऊपर के सोने से परिमार्जन कर सकते हैं, संपर्क के तहत एक दोष युक्त गैलियम-रहित क्षेत्र बना सकते हैं, इसके बाद सोना और ऑक्सीजन विपरीत रूप से पलायन करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ओमिक संपर्क के प्रतिरोध में वृद्धि होती है और प्रभावी अपमिश्रण स्तर में कमी आती है।।<ref name="semidevrel"/> अंतराधातुक यौगिकों का निर्माण भी इस विफलता अपमिश्रण में एक भूमिका निभाता है। | |||
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[[File:Failed transistor.jpg|thumb|right| | |||
धातुकरण विफलताएं भौतिक प्रक्रियाओं की तुलना में | |||
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* यांत्रिक तनाव, उच्च धाराएं, और संक्षारक वातावरण जो मूंछ और | |||
* सिलिकॉन | |||
* धातुकरण और अर्धचालक परतों के बीच ओमिक संपर्क गिरावट। गैलियम आर्सेनाइड के साथ, कम संपर्क प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए सोने-जर्मेनियम मिश्र धातु (कभी-कभी निकल के साथ) की एक परत का उपयोग किया जाता है | |||
=== बिजली का अधिक दबाव=== | === बिजली का अधिक दबाव=== | ||
अधिकांश तनाव-संबंधी अर्धचालक विफलताएं सूक्ष्म रूप से | अधिकांश तनाव-संबंधी अर्धचालक विफलताएं सूक्ष्म रूप से विद्युत ऊष्मीय प्रकृति की होती हैं, स्थानीय रूप से बढ़ा हुआ तापमान धातुकरण परतों को पिघलाने या वाष्पीकृत करके, अर्धचालक को पिघलाकर या संरचनाओं को बदलकर तत्काल विफलता का कारण बन सकता है। विसरण और विद्युत प्रवास उच्च तापमान से तेज हो जाते हैं, जिससे उपकरण का जीवनकाल छोटा हो जाता है, संधि को नुकसान जो तत्काल विफलता की ओर नहीं ले जाता है, संधि की परिवर्तित वर्तमान-वोल्टता विशेषताओं के रूप में प्रकट हो सकता है। विद्युत अतिप्रतिबल विफलताओं को ऊष्मीय-प्रेरित, विद्युत- प्रवसन-संबंधित और विद्युत क्षेत्र-संबंधी विफलताओं के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, ऐसी विफलताओं के उदाहरणों में शामिल हैं: | ||
* | * बेलगाम उष्म वायु प्रवाह, जहां कार्य द्रव में स्तवक ऊष्मीय चालकता के स्थानीयकृत नुकसान का कारण बनते हैं, जिससे अधिक गर्मी पैदा करने वाली क्षति होती है, अधूरे झालन, विद्युत प्रवास प्रभाव और किर्केंडल वॉयडिंग के कारण सबसे आम कारण हैं। संधि या वर्तमान तंतु पर वर्तमान घनत्व के स्तवक वितरण से वर्तमान भीड़-भाड़ वाले स्थानीय तप्त स्थल होते हैं, जो एक बेलगाम उष्म वायु प्रवाह में विकसित हो सकते हैं। | ||
* विपरीत पूर्वाग्रह। कुछ अर्धचालक उपकरण डायोड | * विपरीत पूर्वाग्रह। कुछ अर्धचालक उपकरण डायोड संधि-आधारित होते हैं और नाममात्र के परिशोधक होते हैं, हालांकि, व्युत्क्रम भंजन अपमिश्रण बहुत कम वोल्टता पर हो सकता है, जिसमें मध्यम व्युत्क्रम अभिनति वोल्टता तत्काल गिरावट और अत्यधिक त्वरित विफलता का कारण बनता है। 5 वोल्ट ठेठ एलईडी के लिए अधिकतम व्युत्क्रम-पूर्वाग्रह वोल्टता है, जिसमें कुछ प्रकार के कम आंकड़े होते हैं। | ||
* | * व्युत्क्रम अभिनति लघु में गंभीर रूप से अतिभारित जेनर डायोड। पर्याप्त रूप से उच्च वोल्टता जेनर संधि के हिमस्खलन टूटने का कारण बनता है, वह और डायोड के माध्यम से पारित होने वाली एक बड़ी धारा अत्यधिक स्थानीय तापक का कारण बनती है, संधि और धातुकरण को पिघलाती है और एक सिलिकॉन-एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाती है जो सीमान्त को छोटा करती है। इसे कभी-कभी जानबूझकर संयोजन के माध्यम से स्थायी तार संबंधन संबंध की एक विधि के रूप में उपयोग किया जाता है।<ref name="analogart"/> | ||
* | * अवरोधित (जब उपकरण को ओवर- या अल्पवॉल्टेज पल्स के अधीन किया जाता है), एक परजीवी संरचना जो एक प्रेरित एससीआर के रूप में कार्य करती है, फिर एक अतिप्रवाह-आधारित विफलता का कारण बन सकती है। आईसी में, अवरोधित को आंतरिक (जैसे संचरण मार्ग प्रतिबिंब और ग्राउंड बाउंस) या बाहरी (जैसे आई /ओ पिन और लौकिक किरणों के माध्यम से पेश किए गए संकेत) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, बाहरी अवरोधित को स्थिरवैद्युत विसर्जन द्वारा प्रेरित किया जा सकता है जबकि आंतरिक अवरोधित नहीं कर सकता। चिप कार्यद्रव या किसी अन्य अवरोधित में अन्तःक्षेप करना किए गए प्रभार कैरियर द्वारा अवरोधित को प्रेरित किया जा सकता है, जेईडीईसी78 मानक अवरोधित के लिए संवेदनशीलता का परीक्षण करता है।<ref name="micfailanal"/> | ||
==== स्थिरविद्युत निर्वाह ==== | ==== स्थिरविद्युत निर्वाह ==== | ||
{{Main| | {{Main|स्थिरविद्युत निर्वाह}} | ||
स्थिर वैद्युत विक्षेप (ईएसडी) विद्युत अतिप्रतिबल का एक उपवर्ग है और तत्काल उपकरण विफलता, स्थायी मापदण्ड बदलाव और अव्यक्त क्षति के कारण गिरावट दर में वृद्धि हो सकती है। इसमें कम से कम तीन घटकों में से एक है, स्थानीयकृत गर्मी उत्पादन, उच्च वर्तमान घनत्व और उच्च विद्युत क्षेत्र ढाल, कई एम्पीयर की धाराओं की लंबे समय तक उपस्थिति क्षति का कारण बनने के लिए उपकरण संरचना में ऊर्जा स्थानांतरित करती है। वास्तविक परिपथ में ईएसडी तेजी से वैकल्पिक ध्रुवीयता के साथ एक नम लहर का कारण बनता है, उसी तरह संधि पर जोर दिया जाता है, इसके चार बुनियादी तंत्र हैं:[<ref name="esdprotcmos">{{cite book|author1=Oleg Semenov|author2=Hossein Sarbishaei|author3=Manoj Sachdev|title=ESD Protection Device and Circuit Design for Advanced CMOS Technologies|url=https://books.google.com/books?id=L4BI1wjbgBUC&pg=PA4|year=2008|publisher=Springer Science & Business Media|isbn=978-1-4020-8301-3|page=4}}</ref> | |||
* 6-10 | * 6-10 MV/cm से ऊपर क्षेत्र की ताकत पर होने वाले ऑक्साइड का टूटना। | ||
* | * व्युत्क्रम अभिनति रिसाव के रूप में प्रकट होने वाली संधि क्षति लघु के बिंदु तक बढ़ जाती है। | ||
* धातुकरण और पॉलीसिलिकॉन | * धातुकरण और पॉलीसिलिकॉन उत्तेजित, जहां क्षति धातु और पॉलीसिलिकॉन अन्तर्संबद्ध, पतली फिल्म प्रतिरोधों और विसरित प्रतिरोधों तक सीमित है। | ||
* | * प्रभार अंतःक्षेप, जहां हिमस्खलन टूटने से उत्पन्न गर्म वाहक ऑक्साइड परत में अंतःक्षिप्त होते हैं। | ||
विनाशकारी ईएसडी विफलता | विनाशकारी ईएसडी विफलता अपमिश्रण में शामिल हैं: | ||
* | * संधिस्थल उत्तेजित, जहां संधि के माध्यम से एक प्रवाहकीय पथ बनता है और इसे छोटा करता है | ||
* धातुकरण | * धातुकरण उत्तेजित, जहां धातु के एक हिस्से के पिघलने या वाष्पीकरण से यह बाधित होता है | ||
* ऑक्साइड पंच-थ्रू, दो | * ऑक्साइड वेध (पंच-थ्रू), दो परिचालकों या अर्धचालकों के बीच रोधन परत के माध्यम से एक प्रवाहकीय पथ का निर्माण, गेट ऑक्साइड सबसे पतले होते हैं और इसलिए सबसे संवेदनशील होते हैं। क्षतिग्रस्त प्रतिरोधान्तरित्र गेट और निकासन सीमान्त के बीच एक लो-ओमिक संधि दिखाता है। | ||
प्राचलिक विफलता केवल उपकरण मापदंडों को बदल देती है और तनाव परीक्षण में प्रकट हो सकती है, कभी-कभी, क्षति की मात्रा समय के साथ कम हो सकती है। गुप्त ईएसडी विफलता अपमिश्रण विलंबित आचरण में होते हैं और इसमें शामिल हैं: | |||
* | * अवरोधक संरचनाओं के कमजोर होने से अवरोधक क्षति। | ||
* अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल को कम करके, आगे-पूर्वाग्रह प्रतिरोध में वृद्धि और | * अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल को कम करके, आगे-पूर्वाग्रह प्रतिरोध में वृद्धि और व्युत्क्रम-पूर्वाग्रह रिसाव को बढ़ाकर संधि क्षति। | ||
* | * परिचालक कमजोर होने से धातुकरण क्षति। | ||
विनाशकारी विफलताओं के लिए उच्चतम | विनाशकारी विफलताओं के लिए उच्चतम निर्वहन वोल्टता की आवश्यकता होती है, परीक्षण के लिए सबसे आसान और दुर्लभ होते हैं। प्राचलिक विफलताएं मध्यवर्ती निर्वहन वोल्टता पर होती हैं और अधिक बार होती हैं, गुप्त विफलताओं के साथ सबसे आम है। प्रत्येक प्राचलिक विफलता के लिए, 4-10 अव्यक्त होते हैं।<ref name="contesd">{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=CP4hdPlAmzYC&dq=esd+junction+failure&pg=PA68|page=68 |title=Contamination and ESD control in high-technology manufacturing|author1=R. W. Welker |author2=Ramamurthy Nagarajan |author3=Carl E. Newberg |publisher=John Wiley and Sons|year=2006|isbn=0-471-41452-2}}</ref> आधुनिक वीएलएसआई परिपथ छोटे लक्षण, कम धारिता और उच्च वोल्टता-प्रभार अनुपात के साथ अधिक ईएसडी-संवेदनशील हैं। प्रवाहकीय परतों का सिलिकॉन जमाव उन्हें अधिक प्रवाहकीय बनाता है, गिट्टी प्रतिरोध को कम करता है जिसमें सुरक्षात्मक भूमिका होती है। | ||
कुछ | कुछ मासफेट के गेट ऑक्साइड को 50 वोल्ट की क्षमता से क्षतिग्रस्त किया जा सकता है, संधि से अलग गेट और उस पर संभावित जमा होने से पतली परावैघ्दुत परत पर अत्यधिक तनाव हो सकता है, तनावग्रस्त ऑक्साइड चकनाचूर हो सकता है और तुरंत विफल हो सकता है। गेट ऑक्साइड स्वयं तुरंत विफल नहीं होता है, लेकिन तनाव प्रेरित रिसाव प्रवाह द्वारा त्वरित किया जा सकता है, ऑक्साइड क्षति लंबे समय तक संचालन के घंटों के बाद देरी से विफलता का कारण बनती है, ऑक्साइड या नाइट्राइड अचालक का उपयोग करने वाले चिप निहित (ऑन-चिप) संधारित्र भी कमजोर होते हैं। छोटी संरचनाएं उनकी कम क्षमता के कारण अधिक कमजोर होती हैं, जिसका अर्थ है कि प्रभार वाहक की समान मात्रा संधारित्र को उच्च वोल्टता पर प्रभार करती है। अचालक की सभी पतली परतें कमजोर होती हैं, इसलिए, मोटी ऑक्साइड परतों को नियोजित करने वाली प्रक्रियाओं द्वारा बनाई गई चिप्स कम कमजोर होती हैं।<ref name="analogart">{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=rRmTP6puA3oC&dq=esd+junction+failure&pg=PA120|page=120|author=黑斯廷斯 |title=The art of analog layout|publisher=清华大学出版社|year=2004|isbn=7-302-08226-X}}</ref> | ||
द्विध्रुवी | द्विध्रुवी संधि उपकरणों में वर्तमान-प्रेरित विफलताएं अधिक सामान्य हैं, जहां शोट्की और पी एन संधि प्रमुख हैं। निर्वहन की उच्च शक्ति, एक माइक्रोसेकंड से कम के लिए 5 किलोवाट से ऊपर, पिघल सकती है और सामग्री को वाष्पित कर सकती है। पतली-फिल्म प्रतिरोधों में उनके मूल्य में एक निर्वहन पथ द्वारा बदल दिया जा सकता है, या पतली फिल्म वाष्पीकृत का हिस्सा हो सकता है,यह सटीक अनुप्रयोगों में समस्याग्रस्त हो सकता है जहां ऐसे मूल्य महत्वपूर्ण हैं।<ref name="esdaz">{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=sDENBxWoSQwC&pg=PA32|page=32 |title=ESD from A to Z: electrostatic discharge control for electronics|author1=John M. Kolyer |author2=Donald E. Watson |publisher=Springer|year=1996|isbn=0-412-08381-7}}</ref> | ||
हल्के अपमिश्रित किए गए सिलिकाइड नालियों का उपयोग करने वाले नए सीएमओएस बहिर्वेश बफर अधिक ईएसडी संवेदनशील होते हैं, एन-माध्यम चालक को आमतौर पर ऑक्साइड परत या एन+/पी वेल (well) संधि में क्षति होती है। यह परजीवी एनपीएन प्रतिरोधान्तरित्र के आशु प्रतिवर्ती के दौरान वर्तमान भीड़ के कारण होता है।<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=guHeExcizZwC&pg=PA67|page=67 |title=Esd Program Management: A Realistic Approach to Continuous Measurable Improvement in Static Control|author=G. Theodore|publisher=Springer|year=1990|isbn=0-412-09781-8}}</ref> पी/एनएमओएस गणचिह्न स्तंभ संरचनाओं में, एनएमओएस प्रतिरोधान्तरित्र लगभग हमेशा क्षतिग्रस्त होता है।<ref name="modeleosic">{{cite book|author1=Carlos H. Diaz|author2=Sung-Mo (Steve) Kang|author3=Charvaka Duvvury|title=Modeling of Electrical Overstress in Integrated Circuits|url=https://books.google.com/books?id=1DQFoNRHHdAC&pg=PA3|year=1994|publisher=Springer Science & Business Media|isbn=978-0-7923-9505-8|page=3}}</ref> संधि की संरचना इसकी ईएसडी संवेदनशीलता को प्रभावित करती है, कोनों और दोषों से वर्तमान भीड़ हो सकती है, जिससे क्षति सीमा कम हो सकती है। अग्र अभिनत संधि विपरीत अभिनत संधि की तुलना में कम संवेदनशील होते हैं क्योंकि अग्र अभिनत संधि की जूल ताप विपरीत अभिनत संधि में संकीर्ण अवक्षय क्षेत्र की तुलना में सामग्री की एक मोटी परत के माध्यम से नष्ट हो जाती है।<ref name="relifail">{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=gxSyMjosCwcC&pg=PA349|title=Reliability and failure of electronic materials and devices|author=Milton Ohring|page=349|publisher=Academic Press|year=1998|isbn=0-12-524985-3}}</ref> | |||
== निष्क्रिय तत्व विफलताएं == | == निष्क्रिय तत्व विफलताएं == | ||
=== प्रतिरोध === | === प्रतिरोध === | ||
{{Main| | {{Main|रोकनेवाला#विफलता मोड|l1=प्रतिरोधों की विफलता मोड}} | ||
[[File:Resistor damaged arcing.jpg|thumb|right|एक उच्च | [[File:Resistor damaged arcing.jpg|thumb|right|एक उच्च वोल्टता ट्यूब परिपथ से हटाए गए एक अवरोधक प्रतिरोधक धातु ऑक्साइड परत पर वोल्टिक चापिंग से क्षति को दर्शाता है।]] | ||
पर्यावरणीय परिस्थितियों और बाहरी प्रदर्शन सीमाओं के तहत उनके मूल्य में परिवर्तन के साथ-साथ प्रतिरोधी खुले या छोटे विफल हो सकते हैं। प्रतिरोधक विफलताओं के उदाहरणों में शामिल हैं: | |||
* | * निर्माण दोष के कारण रुक-रुक कर समस्याएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, कार्बन या धातु प्रतिरोधों पर अनुचित रूप से समेटे हुए कैप ढीले हो सकते हैं और संपर्क खो सकते हैं, और प्रतिरोधक-से-कैप प्रतिरोध प्रतिरोधक के मूल्यों को बदल सकता है<ref name="elecmatpack">{{cite book|author=Merrill L. Minges|title=Electronic Materials Handbook: Packaging|url=https://books.google.com/books?id=c2YxCCaM9RIC&pg=PA970|year=1989|publisher=ASM International|isbn=978-0-87170-285-2|page=970}}</ref> | ||
* | * पृष्ठारोपित प्रतिरोधक जहां अलग-अलग भौतिक जुड़ते हैं, जैसे कि सिरेमिक कार्यद्रव और प्रतिरोधी लेयर के बीच विपटलन<ref name="cashistfail">{{cite book|author=Khlefa Alarbe Esaklul|title=Handbook of Case Histories in Failure Analysis, Volume 2|url=https://books.google.com/books?id=Fk1rMBUO6AAC|year=1992|publisher=ASM International|isbn=978-0-87170-495-5}}</ref> | ||
* एकीकृत | * एकीकृत परिपथों में निक्रोम पतली-फिल्म प्रतिरोधकों पर फॉस्फोरस द्वारा निष्क्रियता कांच से हमला किया जाता है, जिससे उनका क्षरण होता है और उनका प्रतिरोध बढ़ जाता है।<ref name="hybmictech">{{cite book|author1=James J. Licari|author2=Leonard R. Enlow|title=Hybrid Microcircuit Technology Handbook, 2nd Edition: Materials, Processes, Design, Testing and Production|url=https://books.google.com/books?id=VrFtH-xsu3sC&pg=PA506|year=2008|publisher=Elsevier Science|isbn=978-0-08-094659-7|page=506}}</ref> | ||
* सिल्वर सल्फाइड के | * सिल्वर सल्फाइड के निर्माण के कारण सल्फर युक्त वातावरण में दबाव-परिपथ विफलता से पीड़ित संपर्कों के सिल्वर धात्वीकरण वाले एसएमडी (SMD) प्रतिरोधक।<ref name="micelfailanal">{{cite book|author=Thomas W. Lee|title=Microelectronic Failure Analysis: Desk Reference : 2002 Supplement|url=https://books.google.com/books?id=OauJoOB8zl4C&pg=PA161|year=2002|publisher=ASM International|isbn=978-0-87170-769-7|page=161}}</ref> | ||
* कॉपर डेंड्राइट्स कॉपर (II) ऑक्साइड से कुछ सामग्रियों में मौजूद हैं (जैसे कि परत एक सिरेमिक सब्सट्रेट के लिए धातुकरण के आसंजन की सुविधा) और ट्रिमिंग केर्फ स्लॉट को ब्रिजिंग करते | * कॉपर डेंड्राइट्स कॉपर (II) ऑक्साइड से कुछ सामग्रियों में मौजूद हैं (जैसे कि परत एक सिरेमिक सब्सट्रेट के लिए धातुकरण के आसंजन की सुविधा) और ट्रिमिंग केर्फ स्लॉट को ब्रिजिंग करते हैंl<ref name="istfa2008">{{cite book|author=ASM International|title=Thirty-fourth International Symposium for Testing and Failure Analysis|url=https://books.google.com/books?id=-FTgcUOx8GYC&pg=PA61|year=2008|publisher=ASM International|isbn=978-1-61503-091-0|page=61}}</ref> | ||
==== विभवमापी और सूक्ष्मसमंजक ==== | |||
विभवमापी और सूक्ष्मसमंजक तीन सीमावर्ती विद्युत यांत्रिक भाग होते हैं, जिसमें एक समायोज्य प्रोंच्छक संपर्क के साथ एक प्रतिरोधक पथ होता है। सामान्य प्रतिरोधों के लिए विफलता अपमिश्रण के साथ, प्रोंच्छक पर यांत्रिक पहनने और प्रतिरोधक परत, जंग, सतह संदूषण, और यांत्रिक विकृतियों से आंतरायिक पथ- प्रोंच्छक प्रतिरोध परिवर्तन हो सकते हैं, जो श्रव्य प्रवर्ध के साथ एक समस्या है। कई प्रकार पूरी तरह से प्रमाण नहीं होते हैं, जिसमें संदूषक और नमी भाग में प्रवेश करती है, एक विशेष रूप से आम संदूषक मिलाप प्रवाह है। झालन के दौरान आवास युद्धपृष्ठ या आलंबन के दौरान मै यांत्रिक दबाव से यांत्रिक विकृति (जैसे एक बिगड़ा हुआ प्रोंच्छक-पथ संपर्क) हो सकता है। जब दरार प्रतिरोधक पथ में प्रवेश करती है तो नेतृत्व पर अत्यधिक तनाव कार्यद्रव अपघटन और दबाव विफलता का कारण बन सकता है।<ref name="elecmatpack"/> | |||
=== संधारित्र === | |||
{{main|संधारित्र}} | |||
संधारित्र को उनकी समाई, श्रृंखला में परजीवी प्रतिरोध और समानांतर, वियोजक निम्नगामी वोल्टता और अपव्यय कारक की विशेषता है, दोनों परजीवी मापदण्ड अक्सर आवृत्ति- और वोल्टता-निर्भर होते हैं। संरचनात्मक रूप से, संधारित्र में परावैघ्दुत, संयोजक नेतृत्व और आवास द्वारा अलग किए गए इलेक्ट्रोड होते हैं, इनमें से किसी के बिगड़ने से मापदण्ड स्थानान्तरित या विफलता हो सकती है। समानांतर परजीवी प्रतिरोध में वृद्धि के कारण लघु विफलताएं और रिसाव संधारित्र के सबसे आम विफलता अपमिश्रण हैं, इसके बाद खुली विफलताएं होती हैं।{{Citation needed|date=April 2011}} संधारित्र विफलताओं के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं: | |||
* अधिवोल्टता या अचालक की उम्र बढ़ने के कारण अचालक वियोजक निम्नगामी, तब होता है जब वियोजक निम्नगामी वोल्टता प्रचालन वोल्टता से नीचे गिर जाता है। कुछ प्रकार के संधारित्र "स्वरोपी (सेल्फ-हील)" होते हैं, क्योंकि आंतरिक चाप विफल स्थान के आसपास इलेक्ट्रोड के कुछ हिस्सों को वाष्पीकृत कर देता है। अन्य परावैघ्दुत के माध्यम से एक प्रवाहकीय मार्ग बनाते हैं, जिससे परावैघ्दुत प्रतिरोध की कमी या आंशिक नुकसान होता है।<ref name="elecmatpack"/> | |||
* इलेक्ट्रोड सामग्री प्रवाहकीय पथ बनाने, परावैघ्दुत में प्रवास कर रही है।<ref name="elecmatpack"/> | |||
* संचयन, समन्वायोजन या संचालन के दौरान रफ प्रबन्ध से संधारित्र से नेतृत्व अलग हो जाते हैं, जिससे दबाव विफलता हो जाता है। विफलता संकुलन के अंदर अदृश्य रूप से हो सकती है और मापने योग्य है।<ref name="elecmatpack"/> | |||
* विशेष रूप से प्रवाह और विलायक अवशेषों से संधारित्र सामग्री के संदूषण के कारण अपव्यय कारक में वृद्धि।<ref name="elecmatpack"/> | |||
==== विद्युत् अपघट्यिक संधारित्र==== | |||
ऊपर सूचीबद्ध समस्याओं के अलावा, विद्युत् अपघट्यिक संधारित्र इन विफलताओं से ग्रस्त हैं: | |||
* एल्युमीनियम संस्करण, जिसमें उनका विद्युत् अपघट्य धीरे-धीरे रिसाव, समकक्ष श्रृंखला प्रतिरोध और समाई के नुकसान के लिए सूख जाता है। उच्च तरंग धाराओं और आंतरिक प्रतिरोधों द्वारा बिजली अपव्यय संधारित्र के आंतरिक तापमान में विनिर्देशों से परे वृद्धि का कारण बनता है, जिससे गिरावट दर में तेजी आती है, ऐसे संधारित्र आमतौर पर कम हो जाते हैं।<ref name="elecmatpack"/> | |||
* विद्युत् अपघट्य संदूषण (जैसे नमी से) इलेक्ट्रोड को संक्षारित करता है, जिससे धारिता हानि और संपूरक होता है।<ref name="elecmatpack"/> | |||
* विद्युत् अपघट्य्स एक गैस विकसित करते हैं, संधारित्र आवास के अंदर बढ़ते दबाव और कभी-कभी विस्फोट का कारण बनते हैं, एक उदाहरण संधारित्र विपत्ति है।{{citation needed|date=September 2011}} | |||
* टैंटलम संस्करणों को विद्युत रूप से अत्यधिक तनावग्रस्त किया जा रहा है, स्थायी रूप से परावैघ्दुत खराब कर रहा है और कभी-कभी खुली या छोटी विफलता का कारण बनता है<ref name="elecmatpack"/> इस तरह से विफल होने वाली साइटें आमतौर पर एक फीका पड़ा हुआ अचालक या स्थानीय रूप से पिघले हुए एनोड के रूप में दिखाई देती हैं।<ref name="micelfailanal"/> | |||
=== | === धातु ऑक्साइड चररोधक === | ||
{{Main| चररोधक}} | |||
धातु ऑक्साइड चररोधक में आमतौर पर कम प्रतिरोध होता है क्योंकि वे गर्म होते हैं, यदि बिजली के संक्रमण से सुरक्षा के लिए बिजली बस में सीधे जुड़ा हुआ है, तो कम प्रेरित वोल्टता वाला एक चररोधक विनाशकारी बेलगाम उष्म वायु प्रवाह और कभी-कभी एक छोटा विस्फोट या आग में सरकन कर सकता है।<ref name=Brown2004>{{cite journal|last=Brown|first=Kenneth|title=Metal Oxide Varistor Degradation|journal=IAEI Magazine|date=March 2004|url=http://www.iaei.org/magazine/2004/03/metal-oxide-varistor-degradation/|accessdate=2011-03-30|archive-url=https://web.archive.org/web/20110719023317/http://www.iaei.org/magazine/2004/03/metal-oxide-varistor-degradation/|archive-date=19 July 2011|url-status=dead}}</ref> इसे रोकने के लिए, त्रुटि प्रवाह आमतौर पर एक ऊष्मीय संयोजन, परिपथ वियोज कर या अन्य प्रवाह सीमित उपकरण द्वारा सीमित होता है। | |||
== | == एमईएमएस विफलताएं == | ||
माइक्रोविद्युत यांत्रिक प्रणाली विभिन्न प्रकार की विफलताओं से ग्रस्त हैं: | |||
* गतिमान भागों को चिपकाने के कारण कठोरता, एक बाहरी आवेग कभी-कभी कार्यक्षमता को पुनर्स्थापित करता है। बिना चिपकने वाली (नॉन-स्टिक) विलेपन, संपर्क क्षेत्र में कमी और जागरूकता में वृद्धि समकालीन प्रणालियों में समस्या को कम करती है।<ref name="micfailanal"/> | |||
* | * कण प्रणाली में पलायन कर रहे हैं और उनके आंदोलनों को अवरुद्ध कर रहे हैं। प्रवाहकीय कण स्थिर वैद्युत विक्षेप प्रवर्तक जैसे परिपथ को अल्प निषिद्ध कर सकते हैं। घिसाव सतहों को नुकसान पहुंचाता है और मलबे को छोड़ता है जो कण संदूषण का स्रोत हो सकता है। | ||
* यांत्रिक भागों के नुकसान के कारण विभंजन। | |||
* | * चलती संरचनाओं में दरारें उत्प्रेरण सामग्री श्रांति। | ||
* | * अचालक प्रभारिंग से कार्यक्षमता में परिवर्तन होता है और कुछ बिंदु पर मापदण्ड विफलताएं होती हैं।<ref name="memsdielcharging"/> | ||
== विफलताअपमिश्रण को फिर से बनाना == | |||
विफलताओं को कम करने के लिए, उत्पाद प्रारुप और उसके बाद के निर्माण के दौरान अनुबंध की ताकत गुणवत्ता माप का सटीक ज्ञान महत्वपूर्ण है। शुरू करने के लिए सबसे अच्छी जगह विफलता अपमिश्रण के साथ है। यह इस धारणा पर आधारित है कि एक विशेष विफलता अपमिश्रण, या अपमिश्रण की श्रेणी है, जो किसी उत्पाद के भीतर हो सकती है। इसलिए यह मान लेना उचित है कि बंधन परीक्षण को अपमिश्रण, या रुचि के तरीके को दोहराना चाहिए। हालांकि, सटीक प्रतिकृति हमेशा संभव नहीं होती है। परीक्षण भार को नमूने के कुछ भाग पर लागू किया जाना चाहिए और नमूने के माध्यम से अनुबंध में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। यदि नमूने का यह भाग ही एकमात्र विकल्प है और स्वयं अनुबंध से कमजोर है, तो नमूना अनुबंध से पहले विफल हो जाएगा।।<ref name="sykes">{{cite web |url=http://www.xyztec.com/bondtesting/ |title=Why test bonds? |first=Bob |last=Sykes |publisher=Global SMT & Packaging magazine |date=June 2010}}</ref> | |||
विफलताओं को कम करने के लिए, उत्पाद | |||
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Latest revision as of 15:16, 25 August 2023
इलेक्ट्रॉनिक घटकों में विफलता अपमिश्रण की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। इन्हें विभिन्न तरीकों, जैसे समय या कारण के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। विफलताएं अधिक तापमान, अतिरिक्त प्रवाह या वोल्टता, आयनीकरण विकिरण, यांत्रिक आघात, तनाव या प्रभाव और कई अन्य कारणों से हो सकती हैं। अर्धचालक उपकरणों में, उपकरण संवेष्टन में समस्याएं संदूषण, उपकरण के यांत्रिक तनाव, या खुले या लघु परिपथ के कारण विफलता का कारण बन सकती हैं।
विफलताएं आमतौर पर भागों के जीवनकाल की शुरुआत और अंत के करीब होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप विफलता दर का बाथटब वक्र ग्राफ होता है। प्रारंभिक विफलताओं का पता लगाने के लिए अमिट (बर्न-इन) प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। अर्धचालक उपकरणों में, परजीवी संरचनाएं, सामान्य संचालन के लिए अप्रासंगिक, विफलताओं के संदर्भ में महत्वपूर्ण हो जाती हैं, वे विफलता के खिलाफ एक स्रोत और सुरक्षा दोनों हो सकते हैं।
वांतरिक्ष प्रणाली (एयरोस्पेस प्रणाली), जीवन समर्थन प्रणाली (लाइफ सपोर्ट प्रणाली), दूरसंचार, रेलवे के संकेत और संगणक जैसे अनुप्रयोग बड़ी संख्या में व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग करते हैं। विफलताओं के सांख्यिकीय गुणों का विश्लेषण किसी दिए गए स्तर की विश्वसनीयता स्थापित करने के लिए प्रारुप में मार्गदर्शन दे सकता है। उदाहरण के लिए, पर्याप्त सेवा जीवन प्राप्त करने के लिए उच्च ऊंचाई वाले विमान में लागू होने पर एक प्रतिरोधी की शक्ति प्रबंधन क्षमता बहुत कम हो सकती है। एक अचानक विफल-खुली गलती कई माध्यमिक विफलताओं का कारण बन सकती है यदि यह तेज है और परिपथ में एक अधिष्ठापन है, यह बड़े वोल्टता प्रोत्कर्ष का कारण बनता है, जो 500 वोल्ट से अधिक हो सकता है। एक चिप पर एक टूटा हुआ धातुकरण इस प्रकार माध्यमिक अधिवोल्टता क्षति का कारण बन सकता है।[1] बेलगाम उष्म वायु प्रवाह पिघलने, आग या विस्फोट सहित अचानक विफलताओं का कारण बन सकता है।
संकुलन विफलताएं
इलेक्ट्रॉनिक पुर्जों की अधिकांश विफलताएं संकुलन से संबंधित हैं।[citation needed] संकुलन, इलेक्ट्रॉनिक भागों और पर्यावरण के बीच बाधा के रूप में, पर्यावरणीय कारकों के लिए अतिसंवेदनशील है। उष्मीय विस्तार यांत्रिक तनाव पैदा करता है जो भौतिक श्रांति का कारण बन सकता है, खासकर जब सामग्री के उष्मीय विस्तार गुणांक भिन्न होते हैं। नमी और आक्रामक रसायन संकुलन सामग्री और नेतृत्व के क्षरण का कारण बन सकते हैं, संभावित रूप से उन्हें तोड़ सकते हैं और अंदर के हिस्सों को नुकसान पहुंचा सकते हैं, जिससे बिजली की विफलता हो सकती है। अनुमत पर्यावरणीय तापमान सीमा से अधिक होने से तार बंधन पर अधिक दबाव पड़ सकता है, इस प्रकार संबंध ढीले हो जाते हैं, अर्धचालक का टूटना मर जाता है, या संकुलन में दरारें पड़ जाती हैं। आर्द्रता और बाद में उच्च तापमान तापक भी अपघटन का कारण बन सकता है, जैसा कि यांत्रिक क्षति या झटका हो सकता है।
संपुटीकरण के दौरान, बंधन तारों को अलग किया जा सकता है, छोटा किया जा सकता है, या चिप सांचा को छू सकता है, आमतौर पर किनारे पर। यांत्रिक अतिप्रतिबल या ऊष्मीय आघात के कारण मर जाता है, प्रसंस्करण के दौरान पेश किए गए दोष, जैसे उदरेखन, विभंजन में विकसित हो सकते हैं। नेतृत्व बँध में अत्यधिक सामग्री या गड़गड़ाहट हो सकती है, जिससे संपूरक हो सकते हैं। क्षार धातुओं और हैलोजन जैसे आयनिक संदूषक संकुलन सामग्री से अर्धचालक के सांचा की ओर पलायन कर सकते हैं, जिससे क्षरण या मापदण्ड बिगड़ सकता है। कांच-धातु प्रमाण आमतौर पर त्रिज्यीय दरारें बनाकर विफल हो जाती हैं जो पिन-सीसा अंतरापृष्ठ से उत्पन्न होती हैं और बाहर की ओर फैलती हैं, अन्य कारणों में अंतरापृष्ठ पर एक कमजोर ऑक्साइड परत और पिन के चारों ओर सीसा नवचंद्रक का खराब गठन शामिल है।[2]
संवेष्टन गुहा में विभिन्न गैसें मौजूद हो सकती हैं, या तो निर्माण के दौरान फंसी अशुद्धियों के रूप में, उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के बाहर निकलने या रासायनिक प्रतिक्रियाओं के रूप में, जैसे कि जब संकुलन सामग्री गर्म हो जाती है (उत्पाद अक्सर आयनिक होते हैं और विलंबित विफलता के साथ जंग की सुविधा प्रदान करते हैं)। इसका पता लगाने के लिए, हीलियम अक्सर परीक्षण के दौरान रिसाव का पता लगाने के लिए एक अन्वेषक गैस के रूप में संकुलन के अंदर निष्क्रिय वातावरण में होता है। कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन कार्बनिक पदार्थों से बन सकते हैं, नमी बहुलक (पॉलिमर) द्वारा बाहर निकल जाती है और अमाइन- संसाधित एपॉक्सी अमोनिया से बाहर निकल जाती है। सांचा संलग्नक में दरारें और अंतराधातुक वृद्धि के कारण रिक्तियों और प्रदूषण का निर्माण हो सकता है, चिप सांचा से कार्यद्रव और तापसिंक में ताप परिवर्तन खराब हो सकता है और उष्मीय विफलता हो सकती है। चूंकि सिलिकॉन और गैलियम आर्सेनाइड जैसे कुछ अर्धचालक अवरक्त-पारदर्शी होते हैं, इसलिए अवरक्त सूक्ष्मदर्शी सांचा बंधन और अल्प- सांचा संरचनाओं की अखंडता की जांच कर सकता है।[2]
लाल फास्फोरस, एक आदहन-प्रवर्तक ज्वाला मंदक के रूप में उपयोग किया जाता है, संकुलन में मौजूद होने पर चांदी के प्रवास की सुविधा प्रदान करता है। यह आम तौर पर एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ लेपित होता है, यदि विलेपन अधूरी है, तो फॉस्फोरस कण अत्यधिक हीड्रोस्कोपिक फॉस्फोरस पेंटोक्साइड में ऑक्सीकरण करते हैं, जो नमी के साथ फॉस्फोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह एक संक्षारक विद्युत् अपघट्य है जो विद्युत क्षेत्रों की उपस्थिति में चांदी के विघटन और प्रवास की सुविधा प्रदान करता है, आसन्न संकुलन पिन, नेतृत्व वृत्ति नेतृत्व, संयोजी रोधिका, चिप आलंबन संरचनाएं और चिप पैड को लघुपथित करता है। संवेष्टन के उष्मीय विस्तार से चांदी का पुल बाधित हो सकता है, इस प्रकार, चिप के गर्म होने पर लघु का गायब होना और ठंडा होने के बाद उसका फिर से दिखना इस समस्या का संकेत है।[3]प्रदूषण और उष्मीय विस्तार संकुलन के सापेक्ष चिप सांचा को स्थानांतरित कर सकता है, विकृत हो सकता है और संभवतः बंधन तारों को छोटा या तोड सकता है।[1]
संपर्क विफलताओं
विद्युत संपर्क सर्वव्यापी संपर्क प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं, जिसका परिमाण सतह संरचना और सतह परतों की संरचना द्वारा नियंत्रित होता है।[4] आदर्श रूप से संपर्क प्रतिरोध कम और स्थिर होना चाहिए, हालांकि कमजोर संपर्क दबाव, यांत्रिक कंपन, जंग, और निष्क्रिय ऑक्साइड परतों और संपर्कों का गठन संपर्क प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है, जिससे प्रतिरोध तापक और परिपथ विफलता हो सकती है।
संयुक्त जोड़ कई तरह से जैसे विद्युत प्रवास और भंगुर अंतराधातुक परतों का निर्माण विफल हो सकते हैं। कुछ विफलताएं केवल अत्यधिक संयुक्त तापमान पर दिखाई देती हैं, जो समस्या निवारण में बाधा डालती हैं। मुद्रित परिपथ समिति सामग्री और इसकी संकुलन के बीच उष्मीय विस्तार बेमेल पार्ट-टू- समिति बंधन को उपभेद देता है, जबकि नेतृत्व वाले हिस्से झुकने से तनाव को अवशोषित कर सकते हैं, सीसा रहित हिस्से तनाव को अवशोषित करने के लिए झालन पर निर्भर होते हैं। उष्मीय चक्रण से झालन जोड़ों की श्रांति टूट सकती है, विशेष रूप से प्रत्यास्थता झालन के साथ, ऐसी घटनाओं को कम करने के लिए विभिन्न तरीकों का इस्तेमाल किया जाता है। ढीले कण, जैसे बंधन तार और जोड़ क्षण, उपकरण छिद्र में बन सकते हैं और संकुलन के अंदर प्रवास कर सकते हैं, जिससे अक्सर रुक-रुक कर और प्रघात सुग्राही संपूरक होते हैं। जंग से संपर्क सतहों पर ऑक्साइड और अन्य गैर-प्रवाहकीय उत्पादों का निर्माण हो सकता है। बंद होने पर, ये अस्वीकार्य रूप से उच्च प्रतिरोध दिखाते हैं, वे प्रवास भी कर सकते हैं और संपूरक का कारण बन सकते हैं।।[2] टिन-लेपित धातुओं पर टिन की श्मश्रु बन सकती हैं जैसे संकुलन के आंतरिक भाग, ढीली श्मश्रु तब संकुलन के अंदर रुक-रुक कर लघु परिपथ का कारण बन सकती हैं। केबल, ऊपर वर्णित विधियों के अलावा, भुरभुरापन और आग से क्षति के कारण विफल हो सकते हैं।
मुद्रित परिपथ समिति विफलताएं
मुद्रित परिपथ समिति पीसीबी (पीसीबी) पर्यावरणीय प्रभावों के प्रति संवेदनशील होते हैं, उदाहरण के लिए, निशान जंग-प्रवण होते हैं और आंशिक संपूरक छोड़कर अनुचित तरीके से नक़्क़ाशीदार हो सकते हैं, जबकि बरास्ता को अपर्याप्त रूप से चढ़ाया जा सकता है या झालन से भरा जा सकता है। यांत्रिक भार के तहत निशान दरार कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर अविश्वसनीय पीसीबी संचालन होता है। मिलाप प्रवाह के अवशेष जंग की सुविधा प्रदान कर सकते हैं, पीसीबी पर अन्य सामग्री बिजली के रिसाव का कारण बन सकती है। ध्रुवीय सहसंयोजक यौगिक विरोधी स्थैतिक कर्ता की तरह नमी को आकर्षित कर सकते हैं, जिससे निशान के बीच प्रवाहकीय नमी की एक पतली परत बन जाती है, क्लोराइड जैसे आयनिक यौगिक क्षरण की सुविधा प्रदान करते हैं। क्षार धातु आयन प्लास्टिक संकुलन के माध्यम से पलायन कर सकते हैं और अर्धचालकों के कामकाज को प्रभावित कर सकते हैं। क्लोरीनयुक्त हाइड्रोकार्बन अवशेष संक्षारक क्लोराइड को हाइड्रोलाइज और रिलीज कर सकते हैं, ये ऐसी समस्याएं हैं जो सालों बाद होती हैं। ध्रुवीय अणु उच्च आवृत्ति ऊर्जा को नष्ट कर सकते हैं, जिससे परजीवी परावैघ्दुत नुकसान हो सकता है।
पीसीबी के कांच संक्रमण तापमान के ऊपर, राल परिवेश नरम हो जाता है और अतिसंवेदनशील संदूषक प्रसार बन जाता है। उदाहरण के लिए, झालन गालक से पॉलीग्लाइकॉल समिति में प्रवेश कर सकते हैं और साथ ही परावैघ्दुत और संक्षारण गुणों में गिरावट के साथ इसकी नमी का सेवन बढ़ा सकते हैं।[5] सिरेमिक का उपयोग करने वाले बहु-परत अवस्तर समान समस्याओं से ग्रस्त हैं।
प्रवाहकीय एनोडिक तंतु सीएएफ (सीएएफ) मिश्रित सामग्री के तंतुओं के साथ समिति के भीतर विकसित हो सकते हैं। धातु को आमतौर पर बरास्ता चढ़ान से एक कमजोर सतह पर पेश किया जाता है, फिर आयनों, नमी और विद्युत क्षमता की उपस्थिति में प्रवास होता है, वेधन क्षति और खराब कांच-राल बंधन ऐसी विफलताओं को बढ़ावा देता है।[6] सीएएफ का गठन आमतौर पर खराब कांच-राल बंधन से शुरू होता है, सोखने वाली नमी की एक परत तब एक माध्यम प्रदान करती है जिसके माध्यम से आयन और जंग उत्पाद पलायन करते हैं। क्लोराइड आयनों की उपस्थिति में, अवक्षेपित पदार्थ एटाकैमाइट होता है, इसके अर्धचालक गुणों से करंट का रिसाव बढ़ जाता है, परावैघ्दुत ताकत बिगड़ जाती है और निशानों के बीच लघुपथित हो जाता है। गालक अवशेषों से अवशोषित ग्लाइकोल समस्या को बढ़ा देते हैं। फाइबर और परिवेश के उष्मीय विस्तार में अंतर समिति को मिलाप करने पर बंधन को कमजोर करता है, सीसा रहित झालन जिन्हें उच्च झालन तापमान की आवश्यकता होती है, सीएएफ की घटना को बढ़ाते हैं। इसके अलावा, सीएएफ अवशोषित आर्द्रता पर निर्भर करते हैं, एक निश्चित सीमा से नीचे, वे नहीं होते हैं।[5] संक्षारक संदूषकों और प्रवाहकीय प्रजातियों के प्रवास के लिए मार्ग शुरू करने के लिए समिति परतों को अलग करने, बरास्ता और परिचालकों को तोड़ने के लिए प्रदूषण हो सकता है[6]
रिले विफलताएं
हर बार एक विद्युत यांत्रिक रिले या संपर्कित्र के संपर्क खोले या बंद होते हैं, एक निश्चित मात्रा में स्रर्श अनुमति होता है। बंद से खुले (ब्रेक) या खुले से बंद (मेक) में संक्रमण के दौरान संपर्क बिंदुओं (इलेक्ट्रोड) के बीच एक विद्युत चाप होता है। संपर्क वियोजक (ब्रेक चाप) के दौरान होने वाला चाप जोड़ के समान होता है, क्योंकि वियोजक चाप आमतौर पर अधिक ऊर्जावान और अधिक विनाशकारी होता है।[7]
संपर्कों में विद्युत चाप की गर्मी और धारा धातु के प्रवास से विशिष्ट शंकु और गड्ढा निर्माण करती है। भौतिक संपर्क क्षति के अलावा, कार्बन और अन्य पदार्थों का एक लेप भी दिखाई देता है। यह गिरावट एक रिले या संपर्ककर्ता के समग्र परिचालन जीवन को शायद 100,000 संचालन की सीमा तक सीमित कर देती है, एक स्तर एक ही उपकरण की यांत्रिक जीवन प्रत्याशा से 1% या उससे कम का प्रतिनिधित्व करता है।[8]
अर्धचालक विफलताएं
कई विफलताओं के परिणामस्वरूप गर्म इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन होता है। ये एक प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शी (ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप) के तहत देखे जा सकते हैं, क्योंकि वे एक सीसीडी (सीसीडी) छायाचित्रक द्वारा पता लगाने योग्य निकट-अवरक्त फोटॉन उत्पन्न करते हैं। अवरोधित को इस तरह से देखा जा सकता है।[9] यदि दिखाई दे, तो विफलता का स्थान अतिप्रतिबल की प्रकृति का सुराग दे सकता है। द्रव क्रिस्टल विलेपन का उपयोग दोषों के स्थानीयकरण के लिए किया जा सकता है: कोलेस्टरिक द्रव क्रिस्टल थर्मोक्रोमिक होते हैं और चिप्स पर गर्मी उत्पादन के स्थानों के दृश्य के लिए उपयोग किए जाते हैं, जबकि सूत्रिल द्रव क्रिस्टल वोल्टता का जवाब देते हैं और ऑक्साइड दोष और प्रभार के माध्यम से वर्तमान रिसाव को देखने के लिए उपयोग किया जाता है। चिप की सतह (विशेष रूप से तार्किक स्थिति) पर स्थित है।[2] प्लास्टिक- संपुटित संवेष्टन की लेजर अंकन चिप को नुकसान पहुंचा सकती है यदि संकुलन मार्ग में कांच के गोले ऊपर की ओर हों और लेजर को चिप की ओर निर्देशित करें।[3]
अर्धचालक क्रिस्टल से संबंधित अर्धचालक विफलताओं के उदाहरणों में शामिल हैं:
- नाभिकन और अव्यवस्थाओं का विकास। इसके लिए क्रिस्टल में एक मौजूदा दोष की आवश्यकता होती है, जैसा कि विकिरण द्वारा किया जाता है, और गर्मी, उच्च वर्तमान घनत्व और उत्सर्जित प्रकाश द्वारा त्वरित किया जाता है। एलईडी के साथ, गैलियम आर्सेनाइड और एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड गैलियम आर्सेनाइड फॉस्फाइड और इंडियम फॉस्फाइड की तुलना में इसके प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं, गैलियम नाइट्राइड और ईण्डीयुम गैलियम नाइट्राइड इस दोष के प्रति असंवेदनशील हैं।
- मासफेट के गेट ऑक्साइड में फंसे आवेश वाहकों का संचय। यह प्रतिरोधान्तरित्र के थ्रेशोल्ड वोल्टता को प्रभावित करते हुए स्थायी गेट अभिनति का परिचय देता है, यह गर्म वाहक अंतःक्षेप, आयनकारी विकिरण या नाममात्र के उपयोग के कारण हो सकता है। ईईपीआरओएम कोशिकाओं के साथ, यह मिटाना-लिखना साइकल की संख्या को सीमित करने वाला प्रमुख कारक है।
- प्लावी गेट्स से प्रभार संवाहक का प्रवसन। यह ईईपीआरओएम और उत्क्षिप्त ईपीआरओएम संरचनाओं में संग्रहीत आँकड़े के जीवनकाल को सीमित करता है।
- अनुचित निष्क्रियता। विलंबित विफलताओं का एक महत्वपूर्ण स्रोत जंग है, अर्धचालक, धातु अन्तर्संबद्ध, और निष्क्रियता चश्मा सभी अतिसंवेदनशील होते हैं। नमी के अधीन अर्धचालकों की सतह में ऑक्साइड परत होती है, मुक्त हाइड्रोजन सामग्री की गहरी परतों के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे वाष्पशील हाइड्राइड उत्पन्न होते हैं।[10]
मापदण्ड विफलताएं
चिप्स से होकर अवांछित आनुक्रमिक प्रतिरोध का एक सामान्य स्रोत है, दोषपूर्ण से होकर अस्वीकार्य रूप से उच्च प्रतिरोध दिखाते हैं और इसलिए प्रसार विलंब को बढ़ाते हैं। जैसे-जैसे बढ़ते तापमान के साथ उनकी प्रतिरोधकता कम होती जाती है, चिप की अधिकतम प्रचालन आवृत्ति में गिरावट इस तरह की गलती का संकेतक है। माउसबाइट्स ऐसे क्षेत्र हैं जहां धातुकरण की चौड़ाई कम हो जाती है, ऐसे दोष आमतौर पर विद्युत परीक्षण के दौरान नहीं दिखते हैं लेकिन एक प्रमुख विश्वसनीयता जोखिम पेश करते हैं। माउसबाइट में वर्तमान घनत्व में वृद्धि विद्युत प्रवासन समस्याओं को बढ़ा सकती है, तापमान-संवेदनशील प्रसार विलंब बनाने के लिए बड़ी मात्रा में शून्यकरण की आवश्यकता होती है।[9]
कभी-कभी, परिपथ सहनशीलता अनिश्चित व्यवहार को अवशेष करना मुश्किल बना सकती है, उदाहरण के लिए, एक कमजोर चालक प्रतिरोधान्तरित्र, एक उच्च श्रृंखला प्रतिरोध और बाद के प्रतिरोधान्तरित्र के गेट की क्षमता सहनशीलता के भीतर हो सकती है लेकिन संकेत प्रसार विलंब में काफी वृद्धि कर सकती है। ये केवल विशिष्ट पर्यावरणीय परिस्थितियों, उच्च घड़ी की गति, कम बिजली आपूर्ति वोल्टता, और कभी-कभी विशिष्ट परिपथसंकेत राज्यों में प्रकट हो सकते हैं, एक ही पासे पर महत्वपूर्ण बदलाव हो सकते हैं।[9] ओमिक (ohmic) शंट या कम प्रतिरोधान्तरित्र उत्पादन प्रवाह जैसे अतिप्रतिबल-प्रेरित क्षति इस तरह की देरी को बढ़ा सकती है, जिससे अनिश्चित व्यवहार हो सकता है। चूंकि प्रसार विलंब आपूर्ति वोल्टता पर बहुत अधिक निर्भर करता है, बाद वाले के सहिष्णुता-बाध्य उतार-चढ़ाव इस तरह के व्यवहार को प्रेरित कर सकते हैं।
गैलियम आर्सेनाइड एकाश्मक सूक्ष्म तरंग एकीकृत परिपथ में ये विफलताएं हो सकती हैं:[11]
- गेट अवप्रवाह और हाइड्रोजन विषाक्तता द्वारा IDSS[12] का अवक्रमण। यह विफलता सबसे आम और पता लगाने में आसान है, और हाइड्रोजन विषाक्तता के लिए सक्रिय माध्यम में गेट अवप्रवाह में प्रतिरोधान्तरित्र के सक्रिय माध्यम की कमी और दाता घनत्व की कमी से प्रभावित होती है।
- गेट रिसाव प्रवाह में गिरावट। यह त्वरित जीवन परीक्षण या उच्च तापमान पर होता है और सतह-राज्य प्रभावों के कारण होने का संदेह है।
- पिंच-ऑफ वोल्टता में गिरावट। यह उच्च तापमान पर काम करने वाले गैलियम आर्सेनाइड उपकरणों के लिए एक सामान्य विफलता अपमिश्रण है, और मुख्य रूप से अर्धचालक-धातु की बातचीत और गेट धातु संरचनाओं के क्षरण से उपजा है, हाइड्रोजन एक अन्य कारण है। यह संपर्कों और गैलियम आर्सेनाइड के बीच एक उपयुक्त बाधा धातु द्वारा बाधित किया जा सकता है। धातु की बातचीत और गेट धातु संरचनाओं के क्षरण से उपजा है, जिसमें हाइड्रोजन एक और कारण है। यह संपर्कों और गैलियम आर्सेनाइड के बीच एक उपयुक्त अवरोध धातु द्वारा बाधा उत्पन्न की जा सकती है।
- निकासन से स्रोत प्रतिरोध में वृद्धि। यह उच्च तापमान वाले उपकरणों में देखा जाता है, और धातु-अर्धचालक बातचीत, गेट अवप्रवाह और ओमिक (ohmic) संपर्क गिरावट के कारण होता है।
धात्विकीकरणी विफलताएं
धातुकरण विफलताएं भौतिक प्रक्रियाओं की तुलना में एफईटी प्रतिरोधान्तरित्र क्षरण के अधिक सामान्य और गंभीर कारण हैं, अनाकार सामग्री में अनाज की कोई सीमा नहीं होती है, जो अंतः प्रसार और क्षरण को रोकती है।[13] ऐसी विफलताओं के उदाहरणों में शामिल हैं:
- विद्युत प्रवास परमाणुओं को सक्रिय क्षेत्रों से बाहर ले जाता है, जिससे अव्यवस्था और बिंदु दोष उत्पन्न होते हैं जो गर्मी पैदा करने वाले गैर-विकिरण पुनर्संयोजन केंद्रों के रूप में कार्य करते हैं। यह एमईएसएफईटी में आरएफ संकेतों के साथ एल्यूमीनियम फाटकों के साथ हो सकता है, जिससे अनिश्चित नाली प्रवाह हो सकता है, इस मामले में विद्युत प्रवास को गेट अवप्रवाह कहा जाता है। यह समस्या सोने के फाटकों के साथ नहीं होती है।[13] एक दुर्दम्य धातु बाधा पर एल्यूमीनियम होने वाली संरचनाओं के साथ, विद्युत प्रवास मुख्य रूप से एल्यूमीनियम को प्रभावित करता है, लेकिन आग रोक धातु को नहीं, जिससे संरचना का प्रतिरोध गलत तरीके से बढ़ जाता है। विस्थापित एल्यूमीनियम पड़ोसी संरचनाओं के लिए संपूरक का कारण बन सकता है, एल्युमीनियम में 0.5-4% तांबा विद्युत प्रवासन प्रतिरोध को बढ़ाता है, तांबा मिश्र धातु के अनाज की सीमाओं पर जमा होता है और उनसे परमाणुओं को हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा को बढ़ाता है।[14] इसके अलावा, इंडियम टिन ऑक्साइड और सिल्वर विद्युत प्रवास के अधीन हैं, जिससे रिसाव प्रवाह और (एलईडी में) चिप किनारों के साथ गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन होता है। सभी मामलों में, विद्युत प्रवास प्रतिरोधान्तरित्र गेट्स और अर्धचालक संधि के आयामों और मापदंडों में परिवर्तन का कारण बन सकता है।
- यांत्रिक तनाव, उच्च धाराएं, और संक्षारक वातावरण जो मूंछ और लघु परिपथ का निर्माण करते हैं। ये प्रभाव संकुलन और परिपथ समिति दोनों पर हो सकते हैं।
- सिलिकॉन ग्रंथिका का निर्माण। अलॉय प्रोत्कर्ष को रोकने के लिए अल्युमीनियम अन्तर्संबद्ध् को निक्षेपण के दौरान संतृप्ति के लिए सिलिकॉन-डॉप्ड किया जा सकता है। ऊष्मीय चक्रण के दौरान, सिलिकॉन परमाणु प्रवास कर सकते हैं और एक साथ ग्रंथिका बना सकते हैं जो रिक्तियों के रूप में कार्य करते हैं, स्थानीय प्रतिरोध को बढ़ाते हैं और उपकरण जीवनकाल को कम करते हैं।[2]
- धातुकरण और अर्धचालक परतों के बीच ओमिक संपर्क गिरावट। गैलियम आर्सेनाइड के साथ, कम संपर्क प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए सोने-जर्मेनियम मिश्र धातु (कभी-कभी निकल के साथ) की एक परत का उपयोग किया जाता है, एक ओमिक संपर्क जर्मेनियम के प्रसार से बनता है, जिससे धातु के नीचे एक पतला, अत्यधिक एन- अपमिश्रित्ड क्षेत्र बनता है जिससे संबंध की सुविधा होती है, जिससे सोना जमा हो जाता है। गैलियम परमाणु इस परत के माध्यम से पलायन कर सकते हैं और ऊपर के सोने से परिमार्जन कर सकते हैं, संपर्क के तहत एक दोष युक्त गैलियम-रहित क्षेत्र बना सकते हैं, इसके बाद सोना और ऑक्सीजन विपरीत रूप से पलायन करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ओमिक संपर्क के प्रतिरोध में वृद्धि होती है और प्रभावी अपमिश्रण स्तर में कमी आती है।।[13] अंतराधातुक यौगिकों का निर्माण भी इस विफलता अपमिश्रण में एक भूमिका निभाता है।
बिजली का अधिक दबाव
अधिकांश तनाव-संबंधी अर्धचालक विफलताएं सूक्ष्म रूप से विद्युत ऊष्मीय प्रकृति की होती हैं, स्थानीय रूप से बढ़ा हुआ तापमान धातुकरण परतों को पिघलाने या वाष्पीकृत करके, अर्धचालक को पिघलाकर या संरचनाओं को बदलकर तत्काल विफलता का कारण बन सकता है। विसरण और विद्युत प्रवास उच्च तापमान से तेज हो जाते हैं, जिससे उपकरण का जीवनकाल छोटा हो जाता है, संधि को नुकसान जो तत्काल विफलता की ओर नहीं ले जाता है, संधि की परिवर्तित वर्तमान-वोल्टता विशेषताओं के रूप में प्रकट हो सकता है। विद्युत अतिप्रतिबल विफलताओं को ऊष्मीय-प्रेरित, विद्युत- प्रवसन-संबंधित और विद्युत क्षेत्र-संबंधी विफलताओं के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, ऐसी विफलताओं के उदाहरणों में शामिल हैं:
- बेलगाम उष्म वायु प्रवाह, जहां कार्य द्रव में स्तवक ऊष्मीय चालकता के स्थानीयकृत नुकसान का कारण बनते हैं, जिससे अधिक गर्मी पैदा करने वाली क्षति होती है, अधूरे झालन, विद्युत प्रवास प्रभाव और किर्केंडल वॉयडिंग के कारण सबसे आम कारण हैं। संधि या वर्तमान तंतु पर वर्तमान घनत्व के स्तवक वितरण से वर्तमान भीड़-भाड़ वाले स्थानीय तप्त स्थल होते हैं, जो एक बेलगाम उष्म वायु प्रवाह में विकसित हो सकते हैं।
- विपरीत पूर्वाग्रह। कुछ अर्धचालक उपकरण डायोड संधि-आधारित होते हैं और नाममात्र के परिशोधक होते हैं, हालांकि, व्युत्क्रम भंजन अपमिश्रण बहुत कम वोल्टता पर हो सकता है, जिसमें मध्यम व्युत्क्रम अभिनति वोल्टता तत्काल गिरावट और अत्यधिक त्वरित विफलता का कारण बनता है। 5 वोल्ट ठेठ एलईडी के लिए अधिकतम व्युत्क्रम-पूर्वाग्रह वोल्टता है, जिसमें कुछ प्रकार के कम आंकड़े होते हैं।
- व्युत्क्रम अभिनति लघु में गंभीर रूप से अतिभारित जेनर डायोड। पर्याप्त रूप से उच्च वोल्टता जेनर संधि के हिमस्खलन टूटने का कारण बनता है, वह और डायोड के माध्यम से पारित होने वाली एक बड़ी धारा अत्यधिक स्थानीय तापक का कारण बनती है, संधि और धातुकरण को पिघलाती है और एक सिलिकॉन-एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाती है जो सीमान्त को छोटा करती है। इसे कभी-कभी जानबूझकर संयोजन के माध्यम से स्थायी तार संबंधन संबंध की एक विधि के रूप में उपयोग किया जाता है।[14]
- अवरोधित (जब उपकरण को ओवर- या अल्पवॉल्टेज पल्स के अधीन किया जाता है), एक परजीवी संरचना जो एक प्रेरित एससीआर के रूप में कार्य करती है, फिर एक अतिप्रवाह-आधारित विफलता का कारण बन सकती है। आईसी में, अवरोधित को आंतरिक (जैसे संचरण मार्ग प्रतिबिंब और ग्राउंड बाउंस) या बाहरी (जैसे आई /ओ पिन और लौकिक किरणों के माध्यम से पेश किए गए संकेत) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, बाहरी अवरोधित को स्थिरवैद्युत विसर्जन द्वारा प्रेरित किया जा सकता है जबकि आंतरिक अवरोधित नहीं कर सकता। चिप कार्यद्रव या किसी अन्य अवरोधित में अन्तःक्षेप करना किए गए प्रभार कैरियर द्वारा अवरोधित को प्रेरित किया जा सकता है, जेईडीईसी78 मानक अवरोधित के लिए संवेदनशीलता का परीक्षण करता है।[9]
स्थिरविद्युत निर्वाह
स्थिर वैद्युत विक्षेप (ईएसडी) विद्युत अतिप्रतिबल का एक उपवर्ग है और तत्काल उपकरण विफलता, स्थायी मापदण्ड बदलाव और अव्यक्त क्षति के कारण गिरावट दर में वृद्धि हो सकती है। इसमें कम से कम तीन घटकों में से एक है, स्थानीयकृत गर्मी उत्पादन, उच्च वर्तमान घनत्व और उच्च विद्युत क्षेत्र ढाल, कई एम्पीयर की धाराओं की लंबे समय तक उपस्थिति क्षति का कारण बनने के लिए उपकरण संरचना में ऊर्जा स्थानांतरित करती है। वास्तविक परिपथ में ईएसडी तेजी से वैकल्पिक ध्रुवीयता के साथ एक नम लहर का कारण बनता है, उसी तरह संधि पर जोर दिया जाता है, इसके चार बुनियादी तंत्र हैं:[[15]
- 6-10 MV/cm से ऊपर क्षेत्र की ताकत पर होने वाले ऑक्साइड का टूटना।
- व्युत्क्रम अभिनति रिसाव के रूप में प्रकट होने वाली संधि क्षति लघु के बिंदु तक बढ़ जाती है।
- धातुकरण और पॉलीसिलिकॉन उत्तेजित, जहां क्षति धातु और पॉलीसिलिकॉन अन्तर्संबद्ध, पतली फिल्म प्रतिरोधों और विसरित प्रतिरोधों तक सीमित है।
- प्रभार अंतःक्षेप, जहां हिमस्खलन टूटने से उत्पन्न गर्म वाहक ऑक्साइड परत में अंतःक्षिप्त होते हैं।
विनाशकारी ईएसडी विफलता अपमिश्रण में शामिल हैं:
- संधिस्थल उत्तेजित, जहां संधि के माध्यम से एक प्रवाहकीय पथ बनता है और इसे छोटा करता है
- धातुकरण उत्तेजित, जहां धातु के एक हिस्से के पिघलने या वाष्पीकरण से यह बाधित होता है
- ऑक्साइड वेध (पंच-थ्रू), दो परिचालकों या अर्धचालकों के बीच रोधन परत के माध्यम से एक प्रवाहकीय पथ का निर्माण, गेट ऑक्साइड सबसे पतले होते हैं और इसलिए सबसे संवेदनशील होते हैं। क्षतिग्रस्त प्रतिरोधान्तरित्र गेट और निकासन सीमान्त के बीच एक लो-ओमिक संधि दिखाता है।
प्राचलिक विफलता केवल उपकरण मापदंडों को बदल देती है और तनाव परीक्षण में प्रकट हो सकती है, कभी-कभी, क्षति की मात्रा समय के साथ कम हो सकती है। गुप्त ईएसडी विफलता अपमिश्रण विलंबित आचरण में होते हैं और इसमें शामिल हैं:
- अवरोधक संरचनाओं के कमजोर होने से अवरोधक क्षति।
- अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल को कम करके, आगे-पूर्वाग्रह प्रतिरोध में वृद्धि और व्युत्क्रम-पूर्वाग्रह रिसाव को बढ़ाकर संधि क्षति।
- परिचालक कमजोर होने से धातुकरण क्षति।
विनाशकारी विफलताओं के लिए उच्चतम निर्वहन वोल्टता की आवश्यकता होती है, परीक्षण के लिए सबसे आसान और दुर्लभ होते हैं। प्राचलिक विफलताएं मध्यवर्ती निर्वहन वोल्टता पर होती हैं और अधिक बार होती हैं, गुप्त विफलताओं के साथ सबसे आम है। प्रत्येक प्राचलिक विफलता के लिए, 4-10 अव्यक्त होते हैं।[16] आधुनिक वीएलएसआई परिपथ छोटे लक्षण, कम धारिता और उच्च वोल्टता-प्रभार अनुपात के साथ अधिक ईएसडी-संवेदनशील हैं। प्रवाहकीय परतों का सिलिकॉन जमाव उन्हें अधिक प्रवाहकीय बनाता है, गिट्टी प्रतिरोध को कम करता है जिसमें सुरक्षात्मक भूमिका होती है।
कुछ मासफेट के गेट ऑक्साइड को 50 वोल्ट की क्षमता से क्षतिग्रस्त किया जा सकता है, संधि से अलग गेट और उस पर संभावित जमा होने से पतली परावैघ्दुत परत पर अत्यधिक तनाव हो सकता है, तनावग्रस्त ऑक्साइड चकनाचूर हो सकता है और तुरंत विफल हो सकता है। गेट ऑक्साइड स्वयं तुरंत विफल नहीं होता है, लेकिन तनाव प्रेरित रिसाव प्रवाह द्वारा त्वरित किया जा सकता है, ऑक्साइड क्षति लंबे समय तक संचालन के घंटों के बाद देरी से विफलता का कारण बनती है, ऑक्साइड या नाइट्राइड अचालक का उपयोग करने वाले चिप निहित (ऑन-चिप) संधारित्र भी कमजोर होते हैं। छोटी संरचनाएं उनकी कम क्षमता के कारण अधिक कमजोर होती हैं, जिसका अर्थ है कि प्रभार वाहक की समान मात्रा संधारित्र को उच्च वोल्टता पर प्रभार करती है। अचालक की सभी पतली परतें कमजोर होती हैं, इसलिए, मोटी ऑक्साइड परतों को नियोजित करने वाली प्रक्रियाओं द्वारा बनाई गई चिप्स कम कमजोर होती हैं।[14]
द्विध्रुवी संधि उपकरणों में वर्तमान-प्रेरित विफलताएं अधिक सामान्य हैं, जहां शोट्की और पी एन संधि प्रमुख हैं। निर्वहन की उच्च शक्ति, एक माइक्रोसेकंड से कम के लिए 5 किलोवाट से ऊपर, पिघल सकती है और सामग्री को वाष्पित कर सकती है। पतली-फिल्म प्रतिरोधों में उनके मूल्य में एक निर्वहन पथ द्वारा बदल दिया जा सकता है, या पतली फिल्म वाष्पीकृत का हिस्सा हो सकता है,यह सटीक अनुप्रयोगों में समस्याग्रस्त हो सकता है जहां ऐसे मूल्य महत्वपूर्ण हैं।[17]
हल्के अपमिश्रित किए गए सिलिकाइड नालियों का उपयोग करने वाले नए सीएमओएस बहिर्वेश बफर अधिक ईएसडी संवेदनशील होते हैं, एन-माध्यम चालक को आमतौर पर ऑक्साइड परत या एन+/पी वेल (well) संधि में क्षति होती है। यह परजीवी एनपीएन प्रतिरोधान्तरित्र के आशु प्रतिवर्ती के दौरान वर्तमान भीड़ के कारण होता है।[18] पी/एनएमओएस गणचिह्न स्तंभ संरचनाओं में, एनएमओएस प्रतिरोधान्तरित्र लगभग हमेशा क्षतिग्रस्त होता है।[19] संधि की संरचना इसकी ईएसडी संवेदनशीलता को प्रभावित करती है, कोनों और दोषों से वर्तमान भीड़ हो सकती है, जिससे क्षति सीमा कम हो सकती है। अग्र अभिनत संधि विपरीत अभिनत संधि की तुलना में कम संवेदनशील होते हैं क्योंकि अग्र अभिनत संधि की जूल ताप विपरीत अभिनत संधि में संकीर्ण अवक्षय क्षेत्र की तुलना में सामग्री की एक मोटी परत के माध्यम से नष्ट हो जाती है।[20]
निष्क्रिय तत्व विफलताएं
प्रतिरोध
पर्यावरणीय परिस्थितियों और बाहरी प्रदर्शन सीमाओं के तहत उनके मूल्य में परिवर्तन के साथ-साथ प्रतिरोधी खुले या छोटे विफल हो सकते हैं। प्रतिरोधक विफलताओं के उदाहरणों में शामिल हैं:
- निर्माण दोष के कारण रुक-रुक कर समस्याएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, कार्बन या धातु प्रतिरोधों पर अनुचित रूप से समेटे हुए कैप ढीले हो सकते हैं और संपर्क खो सकते हैं, और प्रतिरोधक-से-कैप प्रतिरोध प्रतिरोधक के मूल्यों को बदल सकता है[2]
- पृष्ठारोपित प्रतिरोधक जहां अलग-अलग भौतिक जुड़ते हैं, जैसे कि सिरेमिक कार्यद्रव और प्रतिरोधी लेयर के बीच विपटलन[21]
- एकीकृत परिपथों में निक्रोम पतली-फिल्म प्रतिरोधकों पर फॉस्फोरस द्वारा निष्क्रियता कांच से हमला किया जाता है, जिससे उनका क्षरण होता है और उनका प्रतिरोध बढ़ जाता है।[22]
- सिल्वर सल्फाइड के निर्माण के कारण सल्फर युक्त वातावरण में दबाव-परिपथ विफलता से पीड़ित संपर्कों के सिल्वर धात्वीकरण वाले एसएमडी (SMD) प्रतिरोधक।[6]
- कॉपर डेंड्राइट्स कॉपर (II) ऑक्साइड से कुछ सामग्रियों में मौजूद हैं (जैसे कि परत एक सिरेमिक सब्सट्रेट के लिए धातुकरण के आसंजन की सुविधा) और ट्रिमिंग केर्फ स्लॉट को ब्रिजिंग करते हैंl[3]
विभवमापी और सूक्ष्मसमंजक
विभवमापी और सूक्ष्मसमंजक तीन सीमावर्ती विद्युत यांत्रिक भाग होते हैं, जिसमें एक समायोज्य प्रोंच्छक संपर्क के साथ एक प्रतिरोधक पथ होता है। सामान्य प्रतिरोधों के लिए विफलता अपमिश्रण के साथ, प्रोंच्छक पर यांत्रिक पहनने और प्रतिरोधक परत, जंग, सतह संदूषण, और यांत्रिक विकृतियों से आंतरायिक पथ- प्रोंच्छक प्रतिरोध परिवर्तन हो सकते हैं, जो श्रव्य प्रवर्ध के साथ एक समस्या है। कई प्रकार पूरी तरह से प्रमाण नहीं होते हैं, जिसमें संदूषक और नमी भाग में प्रवेश करती है, एक विशेष रूप से आम संदूषक मिलाप प्रवाह है। झालन के दौरान आवास युद्धपृष्ठ या आलंबन के दौरान मै यांत्रिक दबाव से यांत्रिक विकृति (जैसे एक बिगड़ा हुआ प्रोंच्छक-पथ संपर्क) हो सकता है। जब दरार प्रतिरोधक पथ में प्रवेश करती है तो नेतृत्व पर अत्यधिक तनाव कार्यद्रव अपघटन और दबाव विफलता का कारण बन सकता है।[2]
संधारित्र
संधारित्र को उनकी समाई, श्रृंखला में परजीवी प्रतिरोध और समानांतर, वियोजक निम्नगामी वोल्टता और अपव्यय कारक की विशेषता है, दोनों परजीवी मापदण्ड अक्सर आवृत्ति- और वोल्टता-निर्भर होते हैं। संरचनात्मक रूप से, संधारित्र में परावैघ्दुत, संयोजक नेतृत्व और आवास द्वारा अलग किए गए इलेक्ट्रोड होते हैं, इनमें से किसी के बिगड़ने से मापदण्ड स्थानान्तरित या विफलता हो सकती है। समानांतर परजीवी प्रतिरोध में वृद्धि के कारण लघु विफलताएं और रिसाव संधारित्र के सबसे आम विफलता अपमिश्रण हैं, इसके बाद खुली विफलताएं होती हैं।[citation needed] संधारित्र विफलताओं के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:
- अधिवोल्टता या अचालक की उम्र बढ़ने के कारण अचालक वियोजक निम्नगामी, तब होता है जब वियोजक निम्नगामी वोल्टता प्रचालन वोल्टता से नीचे गिर जाता है। कुछ प्रकार के संधारित्र "स्वरोपी (सेल्फ-हील)" होते हैं, क्योंकि आंतरिक चाप विफल स्थान के आसपास इलेक्ट्रोड के कुछ हिस्सों को वाष्पीकृत कर देता है। अन्य परावैघ्दुत के माध्यम से एक प्रवाहकीय मार्ग बनाते हैं, जिससे परावैघ्दुत प्रतिरोध की कमी या आंशिक नुकसान होता है।[2]
- इलेक्ट्रोड सामग्री प्रवाहकीय पथ बनाने, परावैघ्दुत में प्रवास कर रही है।[2]
- संचयन, समन्वायोजन या संचालन के दौरान रफ प्रबन्ध से संधारित्र से नेतृत्व अलग हो जाते हैं, जिससे दबाव विफलता हो जाता है। विफलता संकुलन के अंदर अदृश्य रूप से हो सकती है और मापने योग्य है।[2]
- विशेष रूप से प्रवाह और विलायक अवशेषों से संधारित्र सामग्री के संदूषण के कारण अपव्यय कारक में वृद्धि।[2]
विद्युत् अपघट्यिक संधारित्र
ऊपर सूचीबद्ध समस्याओं के अलावा, विद्युत् अपघट्यिक संधारित्र इन विफलताओं से ग्रस्त हैं:
- एल्युमीनियम संस्करण, जिसमें उनका विद्युत् अपघट्य धीरे-धीरे रिसाव, समकक्ष श्रृंखला प्रतिरोध और समाई के नुकसान के लिए सूख जाता है। उच्च तरंग धाराओं और आंतरिक प्रतिरोधों द्वारा बिजली अपव्यय संधारित्र के आंतरिक तापमान में विनिर्देशों से परे वृद्धि का कारण बनता है, जिससे गिरावट दर में तेजी आती है, ऐसे संधारित्र आमतौर पर कम हो जाते हैं।[2]
- विद्युत् अपघट्य संदूषण (जैसे नमी से) इलेक्ट्रोड को संक्षारित करता है, जिससे धारिता हानि और संपूरक होता है।[2]
- विद्युत् अपघट्य्स एक गैस विकसित करते हैं, संधारित्र आवास के अंदर बढ़ते दबाव और कभी-कभी विस्फोट का कारण बनते हैं, एक उदाहरण संधारित्र विपत्ति है।[citation needed]
- टैंटलम संस्करणों को विद्युत रूप से अत्यधिक तनावग्रस्त किया जा रहा है, स्थायी रूप से परावैघ्दुत खराब कर रहा है और कभी-कभी खुली या छोटी विफलता का कारण बनता है[2] इस तरह से विफल होने वाली साइटें आमतौर पर एक फीका पड़ा हुआ अचालक या स्थानीय रूप से पिघले हुए एनोड के रूप में दिखाई देती हैं।[6]
धातु ऑक्साइड चररोधक
धातु ऑक्साइड चररोधक में आमतौर पर कम प्रतिरोध होता है क्योंकि वे गर्म होते हैं, यदि बिजली के संक्रमण से सुरक्षा के लिए बिजली बस में सीधे जुड़ा हुआ है, तो कम प्रेरित वोल्टता वाला एक चररोधक विनाशकारी बेलगाम उष्म वायु प्रवाह और कभी-कभी एक छोटा विस्फोट या आग में सरकन कर सकता है।[23] इसे रोकने के लिए, त्रुटि प्रवाह आमतौर पर एक ऊष्मीय संयोजन, परिपथ वियोज कर या अन्य प्रवाह सीमित उपकरण द्वारा सीमित होता है।
एमईएमएस विफलताएं
माइक्रोविद्युत यांत्रिक प्रणाली विभिन्न प्रकार की विफलताओं से ग्रस्त हैं:
- गतिमान भागों को चिपकाने के कारण कठोरता, एक बाहरी आवेग कभी-कभी कार्यक्षमता को पुनर्स्थापित करता है। बिना चिपकने वाली (नॉन-स्टिक) विलेपन, संपर्क क्षेत्र में कमी और जागरूकता में वृद्धि समकालीन प्रणालियों में समस्या को कम करती है।[9]
- कण प्रणाली में पलायन कर रहे हैं और उनके आंदोलनों को अवरुद्ध कर रहे हैं। प्रवाहकीय कण स्थिर वैद्युत विक्षेप प्रवर्तक जैसे परिपथ को अल्प निषिद्ध कर सकते हैं। घिसाव सतहों को नुकसान पहुंचाता है और मलबे को छोड़ता है जो कण संदूषण का स्रोत हो सकता है।
- यांत्रिक भागों के नुकसान के कारण विभंजन।
- चलती संरचनाओं में दरारें उत्प्रेरण सामग्री श्रांति।
- अचालक प्रभारिंग से कार्यक्षमता में परिवर्तन होता है और कुछ बिंदु पर मापदण्ड विफलताएं होती हैं।[24]
विफलताअपमिश्रण को फिर से बनाना
विफलताओं को कम करने के लिए, उत्पाद प्रारुप और उसके बाद के निर्माण के दौरान अनुबंध की ताकत गुणवत्ता माप का सटीक ज्ञान महत्वपूर्ण है। शुरू करने के लिए सबसे अच्छी जगह विफलता अपमिश्रण के साथ है। यह इस धारणा पर आधारित है कि एक विशेष विफलता अपमिश्रण, या अपमिश्रण की श्रेणी है, जो किसी उत्पाद के भीतर हो सकती है। इसलिए यह मान लेना उचित है कि बंधन परीक्षण को अपमिश्रण, या रुचि के तरीके को दोहराना चाहिए। हालांकि, सटीक प्रतिकृति हमेशा संभव नहीं होती है। परीक्षण भार को नमूने के कुछ भाग पर लागू किया जाना चाहिए और नमूने के माध्यम से अनुबंध में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। यदि नमूने का यह भाग ही एकमात्र विकल्प है और स्वयं अनुबंध से कमजोर है, तो नमूना अनुबंध से पहले विफल हो जाएगा।।[25]
यह भी देखें
- विश्वसनीयता (अर्धचालक)
संदर्भ
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