इलेक्ट्रॉनिक घटकों की विफलता: Difference between revisions
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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। | 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- | 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 | 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 शॉर्टिंग 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 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 शॉर्टिंग 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" /> | ||
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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। | 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 बोर्ड सामग्री और इसकी संकुलन के बीच उष्मीय विस्तार बेमेल पार्ट-टू-बोर्ड 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 थकान टूट सकती है, विशेष रूप से लोचदार झालन के साथ, ऐसी घटनाओं को कम करने के लिए विभिन्न तरीकों का इस्तेमाल किया जाता है। ढीले कण, जैसे बंधन वायर और वेल्ड फ्लैश, उपकरण कैविटी में बन सकते हैं और संकुलन के अंदर माइग्रेट कर सकते हैं, जिससे अक्सर रुक-रुक कर और शॉक-सेंसिटिव 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 माइग्रेट भी कर सकते हैं और संपूरक का कारण बन सकते हैं।।<ref name="elecmatpack"/> टिन-लेपित धातुओं पर टिन की मूंछें बन सकती हैं जैसे संकुलन के आंतरिक भाग, ढीली मूंछें 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 बोर्ड विफलताएं == | == मुद्रित परिपथ बोर्ड विफलताएं == | ||
[[File:PCB corrosion.jpg|thumb|right|एक रिसाव पीसीबी से गंभीर पीसीबी संक्षारण नी-सीडी बैटरी घुड़सवार]] | [[File:PCB corrosion.jpg|thumb|right|एक रिसाव पीसीबी से गंभीर पीसीबी संक्षारण नी-सीडी बैटरी घुड़सवार]] | ||
मुद्रित परिपथ बोर्ड (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 वायस को अपर्याप्त रूप से चढ़ाया जा सकता है या | मुद्रित परिपथ बोर्ड (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 वायस 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 ऑपरेशन 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 एंटीस्टेटिक एजेंटों 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 ढांकता हुआ नुकसान हो सकता है। | ||
पीसीबी के कांच संक्रमण तापमान के ऊपर, राल मैट्रिक्स नरम हो जाता है और अतिसंवेदनशील संदूषक प्रसार बन जाता है। उदाहरण के लिए, | पीसीबी के कांच संक्रमण तापमान के ऊपर, राल मैट्रिक्स नरम हो जाता है और अतिसंवेदनशील संदूषक प्रसार बन जाता है। उदाहरण के लिए, झालन फ्लक्स से पॉलीग्लाइकॉल बोर्ड में प्रवेश कर सकते हैं और इसकी नमी का सेवन बढ़ा सकते हैं, साथ ही ढांकता हुआ और संक्षारण गुणों में गिरावट के साथ।<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 सबस्ट्रेट्स समान समस्याओं से ग्रस्त हैं। | ||
कंडक्टिव एनोडिक फिलामेंट्स (सीएएफ) मिश्रित सामग्री के तंतुओं के साथ बोर्डों के भीतर विकसित हो सकते हैं। धातु को आमतौर पर वायस चढ़ाना से एक कमजोर सतह पर पेश किया जाता है, फिर आयनों, नमी और विद्युत क्षमता की उपस्थिति में माइग्रेट होता है, ड्रिलिंग 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 चैनल 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 वर्तमान रिसाव में वृद्धि होती है, ढांकता हुआ ताकत बिगड़ती है, और निशान के बीच लघु परिपथ होता है। फ्लक्स अवशेषों से अवशोषित ग्लाइकोल समस्या को बढ़ा देते हैं। फाइबर और मैट्रिक्स के उष्मीय विस्तार में अंतर बोर्ड को मिलाप करने पर बंधन को कमजोर करता है, सीसा रहित | कंडक्टिव एनोडिक फिलामेंट्स (सीएएफ) मिश्रित सामग्री के तंतुओं के साथ बोर्डों के भीतर विकसित हो सकते हैं। धातु को आमतौर पर वायस चढ़ाना से एक कमजोर सतह पर पेश किया जाता है, फिर आयनों, नमी और विद्युत क्षमता की उपस्थिति में माइग्रेट होता है, ड्रिलिंग 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 चैनल 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 वर्तमान रिसाव में वृद्धि होती है, ढांकता हुआ ताकत बिगड़ती है, और निशान के बीच लघु परिपथ होता है। फ्लक्स अवशेषों से अवशोषित ग्लाइकोल समस्या को बढ़ा देते हैं। फाइबर और मैट्रिक्स के उष्मीय विस्तार में अंतर बोर्ड को मिलाप करने पर बंधन को कमजोर करता है, सीसा रहित झालन जिन्हें उच्च झालनिंग 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 बोर्ड परतों को अलग करने, वायस और कंडक्टरों को तोड़ने के लिए प्रदूषण हो सकता है<ref name="micelfailanal"/> | ||
== रिले विफलताएं == | == रिले विफलताएं == | ||
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[[File:Failed transistor.jpg|thumb|right|लघु परिपथ के कारण एक विफल 3 पावर ट्रांजिस्टर के माइक्रो-फोटोग्राफ]] | [[File:Failed transistor.jpg|thumb|right|लघु परिपथ के कारण एक विफल 3 पावर ट्रांजिस्टर के माइक्रो-फोटोग्राफ]] | ||
धातुकरण विफलताएं भौतिक प्रक्रियाओं की तुलना में FET ट्रांजिस्टर 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: | धातुकरण विफलताएं भौतिक प्रक्रियाओं की तुलना में FET ट्रांजिस्टर 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 सिंकिंग 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 रिसावेज प्रवाह और (एल ई डी में) चिप किनारों के साथ गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन होता है। सभी मामलों में, विद्युत प्रवास ट्रांजिस्टर गेट्स और अर्धचालक जंक्शनों 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 बोर्ड दोनों पर हो सकते हैं। | * यांत्रिक तनाव, उच्च धाराएं, और संक्षारक वातावरण जो मूंछ और लघु परिपथ का निर्माण करते हैं। ये प्रभाव संकुलन और परिपथ बोर्ड दोनों पर हो सकते हैं। | ||
* सिलिकॉन नोड्यूल्स का निर्माण। अलॉयप्रोत्कर्ष को रोकने के लिए अल्युमीनियम इंटरकनेक्ट्स को डिपोजिशन के दौरान संतृप्ति के लिए सिलिकॉन-डॉप्ड किया जा सकता है। ऊष्मीय चक्रण के दौरान, सिलिकॉन परमाणु माइग्रेट कर सकते हैं और एक साथ नोड्यूल 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"/> | * सिलिकॉन नोड्यूल्स का निर्माण। अलॉयप्रोत्कर्ष को रोकने के लिए अल्युमीनियम इंटरकनेक्ट्स को डिपोजिशन के दौरान संतृप्ति के लिए सिलिकॉन-डॉप्ड किया जा सकता है। ऊष्मीय चक्रण के दौरान, सिलिकॉन परमाणु माइग्रेट कर सकते हैं और एक साथ नोड्यूल 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"/> | ||
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=== बिजली का अधिक दबाव=== | === बिजली का अधिक दबाव=== | ||
अधिकांश तनाव-संबंधी अर्धचालक विफलताएं सूक्ष्म रूप से इलेक्ट्रोथर्मल 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। डिफ्यूजन और | अधिकांश तनाव-संबंधी अर्धचालक विफलताएं सूक्ष्म रूप से इलेक्ट्रोथर्मल 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। डिफ्यूजन और विद्युत प्रवास उच्च तापमान से तेज हो जाते हैं, जिससे उपकरण का जीवनकाल छोटा हो जाता है, जंक्शनों को नुकसान जो तत्काल विफलता की ओर नहीं ले जाता है, जंक्शनों की परिवर्तित वर्तमान-वोल्टता विशेषताओं के रूप में प्रकट हो सकता है। विद्युत अतिप्रतिबल विफलताओं को ऊष्मीय-प्रेरित, विद्युत-माइग्रेशन-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 कार्यद्रव में क्लस्टर थर्मल चालकता के स्थानीयकृत नुकसान का कारण बनते हैं, जिससे अधिक गर्मी पैदा करने वाली क्षति होती है, अधूरे | * बेलगाम उष्म वायु प्रवाह, जहां कार्यद्रव में क्लस्टर थर्मल चालकता के स्थानीयकृत नुकसान का कारण बनते हैं, जिससे अधिक गर्मी पैदा करने वाली क्षति होती है, अधूरे झालनिंग, विद्युत प्रवास प्रभाव और किर्केंडल वॉयडिंग के कारण सबसे आम कारण हैं। जंक्शन या वर्तमान फिलामेंट्स पर वर्तमान घनत्व के क्लस्टर वितरण से वर्तमान भीड़-भाड़ वाले स्थानीय हॉट स्पॉट होते हैं, जो एक बेलगाम उष्म वायु प्रवाह में विकसित हो सकते हैं। | ||
* विपरीत पूर्वाग्रह। कुछ अर्धचालक उपकरण डायोड जंक्शन-आधारित होते हैं और नाममात्र के रेक्टिफायर होते हैं, हालांकि, रिवर्स-ब्रेकडाउन मोड बहुत कम वोल्टता पर हो सकता है, जिसमें मध्यम रिवर्स बायस वोल्टता तत्काल गिरावट और अत्यधिक त्वरित विफलता का कारण बनता है। 5 वी ठेठ एल ई डी के लिए अधिकतम रिवर्स-पूर्वाग्रह वोल्टता है, जिसमें कुछ प्रकार के कम आंकड़े होते हैं। | * विपरीत पूर्वाग्रह। कुछ अर्धचालक उपकरण डायोड जंक्शन-आधारित होते हैं और नाममात्र के रेक्टिफायर होते हैं, हालांकि, रिवर्स-ब्रेकडाउन मोड बहुत कम वोल्टता पर हो सकता है, जिसमें मध्यम रिवर्स बायस वोल्टता तत्काल गिरावट और अत्यधिक त्वरित विफलता का कारण बनता है। 5 वी ठेठ एल ई डी के लिए अधिकतम रिवर्स-पूर्वाग्रह वोल्टता है, जिसमें कुछ प्रकार के कम आंकड़े होते हैं। | ||
* रिवर्स बायस शॉर्टिंग में गंभीर रूप से ओवरलोडेड जेनर डायोड। पर्याप्त रूप से उच्च वोल्टता जेनर जंक्शन 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, जंक्शन और धातुकरण को पिघलाती है और एक सिलिकॉन-एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाती है जो टर्मिनलों को छोटा करती है। इसे कभी-कभी जानबूझकर फ़्यूज़ के माध्यम से हार्डवायरिंग संबंध की एक विधि के रूप में उपयोग किया जाता है।<ref name="analogart"/> | * रिवर्स बायस शॉर्टिंग में गंभीर रूप से ओवरलोडेड जेनर डायोड। पर्याप्त रूप से उच्च वोल्टता जेनर जंक्शन 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, जंक्शन और धातुकरण को पिघलाती है और एक सिलिकॉन-एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाती है जो टर्मिनलों को छोटा करती है। इसे कभी-कभी जानबूझकर फ़्यूज़ के माध्यम से हार्डवायरिंग संबंध की एक विधि के रूप में उपयोग किया जाता है।<ref name="analogart"/> | ||
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* कॉपर डेंड्राइट्स कॉपर (II) ऑक्साइड से कुछ सामग्रियों में मौजूद हैं (जैसे कि परत एक सिरेमिक कार्यद्रव के लिए धातुकरण के आसंजन की सुविधा) और ट्रिमिंग केर्फ स्लॉट को ब्रिजिंग करते हैं।<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> | * कॉपर डेंड्राइट्स कॉपर (II) ऑक्साइड से कुछ सामग्रियों में मौजूद हैं (जैसे कि परत एक सिरेमिक कार्यद्रव के लिए धातुकरण के आसंजन की सुविधा) और ट्रिमिंग केर्फ स्लॉट को ब्रिजिंग करते हैं।<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 ट्रिमर ==== | ==== विभवमापी और ट्रिमर ==== | ||
पोटेंशियोमीटर और ट्रिमर तीन-टर्मिनल इलेक्ट्रोमैकेनिकल भाग होते हैं, जिसमें एक समायोज्य वाइपर संपर्क के साथ एक प्रतिरोधक पथ होता है। सामान्य प्रतिरोधों के लिए विफलता मोड के साथ, वाइपर पर यांत्रिक पहनने और प्रतिरोधक परत, जंग, सतह संदूषण, और यांत्रिक विकृतियों से आंतरायिक पथ-वाइपर प्रतिरोध परिवर्तन हो सकते हैं, जो ऑडियो एम्पलीफायरों 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। | पोटेंशियोमीटर और ट्रिमर तीन-टर्मिनल इलेक्ट्रोमैकेनिकल भाग होते हैं, जिसमें एक समायोज्य वाइपर संपर्क के साथ एक प्रतिरोधक पथ होता है। सामान्य प्रतिरोधों के लिए विफलता मोड के साथ, वाइपर पर यांत्रिक पहनने और प्रतिरोधक परत, जंग, सतह संदूषण, और यांत्रिक विकृतियों से आंतरायिक पथ-वाइपर प्रतिरोध परिवर्तन हो सकते हैं, जो ऑडियो एम्पलीफायरों 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। झालनिंग के दौरान हाउसिंग वॉरपेज या आलंबनिंग के दौरान मैकेनिकल स्ट्रेस से यांत्रिक विकृति (जैसे एक बिगड़ा हुआ वाइपर-पथ संपर्क) हो सकता है। जब दरार प्रतिरोधक पथ में प्रवेश करती है तो नेतृत्व पर अत्यधिक तनाव कार्यद्रव अपघटन और ओपन विफलता का कारण बन सकता है।<ref name="elecmatpack"/> | ||
=== कैपेसिटर === | === कैपेसिटर === | ||
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== विफलता मोड को फिर से बनाना == | == विफलता मोड को फिर से बनाना == | ||
विफलताओं को कम करने के लिए, उत्पाद प्रारुप और उसके बाद के निर्माण के दौरान बांड की ताकत गुणवत्ता माप का सटीक ज्ञान महत्वपूर्ण है। शुरू करने के लिए सबसे अच्छी जगह विफलता मोड के साथ है। यह इस धारणा पर आधारित है कि एक विशेष विफलता मोड, या मोड की श्रेणी है, जो किसी उत्पाद के भीतर हो सकती है। इसलिए यह मान लेना उचित है कि | विफलताओं को कम करने के लिए, उत्पाद प्रारुप और उसके बाद के निर्माण के दौरान बांड की ताकत गुणवत्ता माप का सटीक ज्ञान महत्वपूर्ण है। शुरू करने के लिए सबसे अच्छी जगह विफलता मोड के साथ है। यह इस धारणा पर आधारित है कि एक विशेष विफलता मोड, या मोड की श्रेणी है, जो किसी उत्पाद के भीतर हो सकती है। इसलिए यह मान लेना उचित है कि बंधन परीक्षण को मोड, 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 बांड में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। यदि नमूने का यह भाग ही एकमात्र विकल्प है और स्वयं बांड से कमजोर है, तो नमूना बांड 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> | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
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इलेक्ट्रॉनिक घटकों में विफलता मोड 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 सिस्टम), जीवन समर्थन प्रणाली (लाइफ सपोर्ट सिस्टम), 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 शॉर्टिंग 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 बोर्ड सामग्री और इसकी संकुलन के बीच उष्मीय विस्तार बेमेल पार्ट-टू-बोर्ड 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 थकान टूट सकती है, विशेष रूप से लोचदार झालन के साथ, ऐसी घटनाओं को कम करने के लिए विभिन्न तरीकों का इस्तेमाल किया जाता है। ढीले कण, जैसे बंधन वायर और वेल्ड फ्लैश, उपकरण कैविटी में बन सकते हैं और संकुलन के अंदर माइग्रेट कर सकते हैं, जिससे अक्सर रुक-रुक कर और शॉक-सेंसिटिव 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 माइग्रेट भी कर सकते हैं और संपूरक का कारण बन सकते हैं।।[2] टिन-लेपित धातुओं पर टिन की मूंछें बन सकती हैं जैसे संकुलन के आंतरिक भाग, ढीली मूंछें 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 बोर्ड विफलताएं
मुद्रित परिपथ बोर्ड (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 वायस 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 ऑपरेशन 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 एंटीस्टेटिक एजेंटों 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 ढांकता हुआ नुकसान हो सकता है।
पीसीबी के कांच संक्रमण तापमान के ऊपर, राल मैट्रिक्स नरम हो जाता है और अतिसंवेदनशील संदूषक प्रसार बन जाता है। उदाहरण के लिए, झालन फ्लक्स से पॉलीग्लाइकॉल बोर्ड में प्रवेश कर सकते हैं और इसकी नमी का सेवन बढ़ा सकते हैं, साथ ही ढांकता हुआ और संक्षारण गुणों में गिरावट के साथ।[5] सिरेमिक का उपयोग करने वाले बहु-परत सबस्ट्रेट्स समान समस्याओं से ग्रस्त हैं।
कंडक्टिव एनोडिक फिलामेंट्स (सीएएफ) मिश्रित सामग्री के तंतुओं के साथ बोर्डों के भीतर विकसित हो सकते हैं। धातु को आमतौर पर वायस चढ़ाना से एक कमजोर सतह पर पेश किया जाता है, फिर आयनों, नमी और विद्युत क्षमता की उपस्थिति में माइग्रेट होता है, ड्रिलिंग 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 चैनल 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 वर्तमान रिसाव में वृद्धि होती है, ढांकता हुआ ताकत बिगड़ती है, और निशान के बीच लघु परिपथ होता है। फ्लक्स अवशेषों से अवशोषित ग्लाइकोल समस्या को बढ़ा देते हैं। फाइबर और मैट्रिक्स के उष्मीय विस्तार में अंतर बोर्ड को मिलाप करने पर बंधन को कमजोर करता है, सीसा रहित झालन जिन्हें उच्च झालनिंग 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 बोर्ड परतों को अलग करने, वायस और कंडक्टरों को तोड़ने के लिए प्रदूषण हो सकता है[6]
रिले विफलताएं
हर बार एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले या कॉन्टैक्टर के संपर्क खोले या बंद होते हैं, एक निश्चित मात्रा में कॉन्टैक्ट वियर 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। कॉन्टैक्ट ब्रेक (ब्रेक आर्क) के दौरान होने वाला आर्क आर्क वेल्डिंग के समान होता है, क्योंकि ब्रेक आर्क 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 ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के तहत देखे जा सकते हैं, क्योंकि वे एक सीसीडी कैमरे द्वारा पता लगाने योग्य निकट-अवरक्त फोटॉन उत्पन्न करते हैं। लैचअप को इस तरह से देखा जा सकता है।[9] यदि दिखाई दे, तो विफलता का स्थान अतिप्रतिबल की प्रकृति का सुराग दे सकता है। लिक्विड क्रिस्टल विलेपन्स का उपयोग दोषों के स्थानीयकरण के लिए किया जा सकता है: कोलेस्टरिक लिक्विड क्रिस्टल थर्मोक्रोमिक होते हैं और चिप्स पर गर्मी उत्पादन के स्थानों के दृश्य के लिए उपयोग किए जाते हैं, जबकि नेमैटिक लिक्विड क्रिस्टल वोल्टता का जवाब देते हैं और ऑक्साइड दोष और चार्ज 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-इनकैप्सुलेटेड संवेष्टन की लेजर मार्किंग चिप को नुकसान पहुंचा सकती है यदि संकुलन लाइन 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:
- न्यूक्लियेशन 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। एल ई डी 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।
- MOSFETs के गेट ऑक्साइड में फंसे आवेश वाहकों का संचय। यह ट्रांजिस्टर के थ्रेशोल्ड वोल्टता को प्रभावित करते हुए स्थायी गेट बायसिंग का परिचय देता है, यह गर्म वाहक इंजेक्शन, आयनकारी विकिरण या नाममात्र के उपयोग के कारण हो सकता है। EEPROM कोशिकाओं के साथ, यह इरेज़-राइट साइकल की संख्या को सीमित करने वाला प्रमुख कारक है।
- फ्लोटिंग गेट्स से चार्ज कैरियर्स का माइग्रेशन। यह EEPROM और फ्लैश EPROM संरचनाओं में संग्रहीत डेटा के जीवनकाल को सीमित करता है।
- अनुचित निष्क्रियता। विलंबित विफलताओं का एक महत्वपूर्ण स्रोत जंग है, अर्धचालक, धातु इंटरकनेक्ट, 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]
पैरामीटर विफलताएं =
Vias चिप्स पर अवांछित सीरियल प्रतिरोध का एक सामान्य स्रोत है, दोषपूर्ण विअस 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 ऑपरेटिंग 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 ट्रेस करना मुश्किल बना सकती है, उदाहरण के लिए, एक कमजोर चालक ट्रांजिस्टर, एक उच्च श्रृंखला प्रतिरोध और बाद के ट्रांजिस्टर के गेट की क्षमता सहनशीलता के भीतर हो सकती है लेकिन सिग्नल 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 परिपथ सिग्नल राज्यों में प्रकट हो सकते हैं, एक ही पासे पर महत्वपूर्ण बदलाव हो सकते हैं।[9] ओमिक शंट या कम ट्रांजिस्टर आउटपुट 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 ट्रिगर कर सकते हैं।
गैलियम आर्सेनाइड मोनोलिथिक माइक्रोवेव एकीकृत परिपथ में ये विफलताएं हो सकती हैं:[11]
- गेट सिंकिंग और हाइड्रोजन विषाक्तता द्वाराDSS[12] का अवक्रमण। यह विफलता सबसे आम और पता लगाने में आसान है, और हाइड्रोजन विषाक्तता के लिए सक्रिय चैनल में गेट सिंकिंग में ट्रांजिस्टर के सक्रिय चैनल की कमी और दाता घनत्व की कमी से प्रभावित होती है।
- गेट रिसावेज 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 मोड 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।
- ड्रेन-टू-सोर्स प्रतिरोध में वृद्धि। यह उच्च तापमान वाले उपकरणों में देखा जाता है, और धातु-अर्धचालक बातचीत, गेट सिंकिंग और ओमिक संपर्क गिरावट के कारण होता है।
मेटालाइजेशन विफलताएं
धातुकरण विफलताएं भौतिक प्रक्रियाओं की तुलना में FET ट्रांजिस्टर 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 सिंकिंग 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 रिसावेज प्रवाह और (एल ई डी में) चिप किनारों के साथ गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन होता है। सभी मामलों में, विद्युत प्रवास ट्रांजिस्टर गेट्स और अर्धचालक जंक्शनों 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 बोर्ड दोनों पर हो सकते हैं।
- सिलिकॉन नोड्यूल्स का निर्माण। अलॉयप्रोत्कर्ष को रोकने के लिए अल्युमीनियम इंटरकनेक्ट्स को डिपोजिशन के दौरान संतृप्ति के लिए सिलिकॉन-डॉप्ड किया जा सकता है। ऊष्मीय चक्रण के दौरान, सिलिकॉन परमाणु माइग्रेट कर सकते हैं और एक साथ नोड्यूल 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-डोप्ड 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 डोपिंग स्तर में कमी आती है।।[13] अंतराधातुक यौगिकों का निर्माण भी इस विफलता मोड में एक भूमिका निभाता है।
बिजली का अधिक दबाव
अधिकांश तनाव-संबंधी अर्धचालक विफलताएं सूक्ष्म रूप से इलेक्ट्रोथर्मल 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। डिफ्यूजन और विद्युत प्रवास उच्च तापमान से तेज हो जाते हैं, जिससे उपकरण का जीवनकाल छोटा हो जाता है, जंक्शनों को नुकसान जो तत्काल विफलता की ओर नहीं ले जाता है, जंक्शनों की परिवर्तित वर्तमान-वोल्टता विशेषताओं के रूप में प्रकट हो सकता है। विद्युत अतिप्रतिबल विफलताओं को ऊष्मीय-प्रेरित, विद्युत-माइग्रेशन-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 कार्यद्रव में क्लस्टर थर्मल चालकता के स्थानीयकृत नुकसान का कारण बनते हैं, जिससे अधिक गर्मी पैदा करने वाली क्षति होती है, अधूरे झालनिंग, विद्युत प्रवास प्रभाव और किर्केंडल वॉयडिंग के कारण सबसे आम कारण हैं। जंक्शन या वर्तमान फिलामेंट्स पर वर्तमान घनत्व के क्लस्टर वितरण से वर्तमान भीड़-भाड़ वाले स्थानीय हॉट स्पॉट होते हैं, जो एक बेलगाम उष्म वायु प्रवाह में विकसित हो सकते हैं।
- विपरीत पूर्वाग्रह। कुछ अर्धचालक उपकरण डायोड जंक्शन-आधारित होते हैं और नाममात्र के रेक्टिफायर होते हैं, हालांकि, रिवर्स-ब्रेकडाउन मोड बहुत कम वोल्टता पर हो सकता है, जिसमें मध्यम रिवर्स बायस वोल्टता तत्काल गिरावट और अत्यधिक त्वरित विफलता का कारण बनता है। 5 वी ठेठ एल ई डी के लिए अधिकतम रिवर्स-पूर्वाग्रह वोल्टता है, जिसमें कुछ प्रकार के कम आंकड़े होते हैं।
- रिवर्स बायस शॉर्टिंग में गंभीर रूप से ओवरलोडेड जेनर डायोड। पर्याप्त रूप से उच्च वोल्टता जेनर जंक्शन 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, जंक्शन और धातुकरण को पिघलाती है और एक सिलिकॉन-एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाती है जो टर्मिनलों को छोटा करती है। इसे कभी-कभी जानबूझकर फ़्यूज़ के माध्यम से हार्डवायरिंग संबंध की एक विधि के रूप में उपयोग किया जाता है।[14]
- लैचअप (जब उपकरण को ओवर- या अल्पवॉल्टेज पल्स के अधीन किया जाता है), एक परजीवी संरचना जो एक ट्रिगर एससीआर के रूप में कार्य करती है, फिर एक ओवरकुरेंट-आधारित विफलता का कारण बन सकती है। IC में, लैचअप को आंतरिक (जैसे ट्रांसमिशन लाइन रिफ्लेक्शन और ग्राउंड बाउंस) या बाहरी (जैसे I/O पिन और कॉस्मिक किरणों के माध्यम से पेश किए गए सिग्नल) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, बाहरी लैचअप को इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज द्वारा ट्रिगर किया जा सकता है जबकि आंतरिक लैचअप नहीं कर सकता। चिप कार्यद्रव या किसी अन्य लैचअप में इंजेक्ट किए गए चार्ज कैरियर द्वारा लैचअप को ट्रिगर किया जा सकता है, JEDEC78 मानक लैचअप के लिए संवेदनशीलता का परीक्षण करता है।[9]
स्थिरविद्युत निर्वाह
इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (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 जंक्शनों पर जोर दिया जाता है, इसके चार बुनियादी तंत्र हैं:[[15]
- 6-10 एमवी/सेमी से ऊपर क्षेत्र की ताकत पर होने वाले ऑक्साइड का टूटना।
- रिवर्स-बायस रिसावेज के रूप में प्रकट होने वाली जंक्शन क्षति शॉर्टिंग के बिंदु तक बढ़ जाती है।
- धातुकरण और पॉलीसिलिकॉन बर्नआउट, जहां क्षति धातु और पॉलीसिलिकॉन इंटरकनेक्ट, पतली फिल्म प्रतिरोधों और विसरित प्रतिरोधों तक सीमित है।
- चार्ज इंजेक्शन, जहां हिमस्खलन टूटने से उत्पन्न गर्म वाहक ऑक्साइड परत में अंतःक्षिप्त होते हैं।
विनाशकारी ईएसडी विफलता मोड में शामिल हैं:
- जंक्शन बर्नआउट, जहां जंक्शन के माध्यम से एक प्रवाहकीय पथ बनता है और इसे छोटा करता है
- धातुकरण बर्नआउट, जहां धातु के एक हिस्से के पिघलने या वाष्पीकरण से यह बाधित होता है
- ऑक्साइड पंच-थ्रू, दो कंडक्टरों या अर्धचालकों के बीच इन्सुलेट परत के माध्यम से एक प्रवाहकीय पथ का निर्माण, गेट ऑक्साइड सबसे पतले होते हैं और इसलिए सबसे संवेदनशील होते हैं। क्षतिग्रस्त ट्रांजिस्टर गेट और ड्रेन टर्मिनलों के बीच एक लो-ओमिक जंक्शन दिखाता है।
पैरामीट्रिक 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 मोड विलंबित फैशन में होते हैं और इसमें शामिल हैं:
- इन्सुलेटर संरचनाओं के कमजोर होने से इन्सुलेटर क्षति।
- अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल को कम करके, आगे-पूर्वाग्रह प्रतिरोध में वृद्धि और रिवर्स-पूर्वाग्रह रिसाव को बढ़ाकर जंक्शन क्षति।
- कंडक्टर कमजोर होने से धातुकरण क्षति।
विनाशकारी विफलताओं के लिए उच्चतम डिस्चार्ज वोल्टता की आवश्यकता होती है, परीक्षण के लिए सबसे आसान और दुर्लभ होते हैं। पैरामीट्रिक विफलताएं मध्यवर्ती निर्वहन वोल्टता पर होती हैं और अधिक बार होती हैं, गुप्त विफलताओं के साथ सबसे आम है। प्रत्येक पैरामीट्रिक विफलता के लिए, 4-10 अव्यक्त होते हैं।[16] आधुनिक वीएलएसआई परिपथ छोटे फीचर्स, कम कैपेसिटेंस और उच्च वोल्टता-टू-चार्ज 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 MOSFETs के गेट ऑक्साइड को 50 वोल्ट की क्षमता से क्षतिग्रस्त किया जा सकता है, जंक्शन से अलग गेट और उस पर संभावित जमा होने से पतली ढांकता हुआ 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 डाइलेक्ट्रिक्स का उपयोग करने वाले ऑन-चिप कैपेसिटर भी कमजोर होते हैं। छोटी संरचनाएं उनकी कम क्षमता के कारण अधिक कमजोर होती हैं, जिसका अर्थ है कि चार्ज वाहक की समान मात्रा संधारित्र को उच्च वोल्टता पर चार्ज करती है। डाइलेक्ट्रिक्स 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 जंक्शन उपकरणों में वर्तमान-प्रेरित विफलताएं अधिक सामान्य हैं, जहां शोट्की और पीएन जंक्शन प्रमुख हैं।डिस्चार्ज 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 डिस्चार्ज 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]
द्विध्रुवी जंक्शन उपकरणों में वर्तमान-प्रेरित विफलताएं अधिक आम हैं, जहां शोट्की और पीएन जंक्शन प्रमुख हैं। डिस्चार्ज की उच्च शक्ति, एक माइक्रोसेकंड से कम के लिए 5 किलोवाट से ऊपर, सामग्री को पिघला और वाष्पीकृत कर सकती है। पतले-फिल्म प्रतिरोधों का उनके मूल्य में परिवर्तन हो सकता है, जो उनके पार बनने वाले निर्वहन पथ से हो सकता है, या पतली फिल्म का हिस्सा वाष्पीकृत हो सकता है, यह सटीक अनुप्रयोगों में समस्याग्रस्त हो सकता है जहां ऐसे मूल्य महत्वपूर्ण हैं।।[18]
हल्के डोप किए गए सिलिकाइड नालियों का उपयोग करने वाले नए सीएमओएस आउटपुट बफर अधिक ईएसडी संवेदनशील होते हैं, N-चैनल ड्राइवर को आमतौर पर ऑक्साइड परत या n+/p वेल जंक्शन में क्षति होती है। यह परजीवी NPN ट्रांजिस्टर के स्नैपबैक के दौरान वर्तमान भीड़ के कारण होता है।[19] P/NMOS टोटेम-पोल संरचनाओं में, NMOS ट्रांजिस्टर लगभग हमेशा क्षतिग्रस्त होता है।जंक्शन की संरचना इसकी ESD संवेदनशीलता को प्रभावित करती है, कोनों और दोषों से वर्तमान भीड़ हो सकती है, जिससे क्षति सीमा कम हो सकती है। फॉरवर्ड-बायस्ड जंक्शन रिवर्स-बायस्ड जंक्शनों की तुलना में कम संवेदनशील होते हैं क्योंकि फॉरवर्ड-बायस्ड जंक्शनों की जूल ताप रिवर्स-बायस्ड जंक्शन में संकीर्ण डिप्लेशन 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। रोकनेवाला 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 रोकनेवाला-से-कैप प्रतिरोध रोकनेवाला के मूल्यों को बदल सकता है[2]
- सरफेस- आलंबन रेसिस्टर्स जहां अलग-अलग मटेरियल जुड़ते हैं, जैसे कि सिरेमिक कार्यद्रव और रेसिस्टिव लेयर के बीच डिलेमिनेटिंग[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 ओपन-परिपथ विफलता से पीड़ित संपर्कों के सिल्वर मेटलाइज़ेशन वाले एसएमडी रेसिस्टर्स।[6]
- कॉपर डेंड्राइट्स कॉपर (II) ऑक्साइड से कुछ सामग्रियों में मौजूद हैं (जैसे कि परत एक सिरेमिक कार्यद्रव के लिए धातुकरण के आसंजन की सुविधा) और ट्रिमिंग केर्फ स्लॉट को ब्रिजिंग करते हैं।[3]
विभवमापी और ट्रिमर
पोटेंशियोमीटर और ट्रिमर तीन-टर्मिनल इलेक्ट्रोमैकेनिकल भाग होते हैं, जिसमें एक समायोज्य वाइपर संपर्क के साथ एक प्रतिरोधक पथ होता है। सामान्य प्रतिरोधों के लिए विफलता मोड के साथ, वाइपर पर यांत्रिक पहनने और प्रतिरोधक परत, जंग, सतह संदूषण, और यांत्रिक विकृतियों से आंतरायिक पथ-वाइपर प्रतिरोध परिवर्तन हो सकते हैं, जो ऑडियो एम्पलीफायरों 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। झालनिंग के दौरान हाउसिंग वॉरपेज या आलंबनिंग के दौरान मैकेनिकल स्ट्रेस से यांत्रिक विकृति (जैसे एक बिगड़ा हुआ वाइपर-पथ संपर्क) हो सकता है। जब दरार प्रतिरोधक पथ में प्रवेश करती है तो नेतृत्व पर अत्यधिक तनाव कार्यद्रव अपघटन और ओपन विफलता का कारण बन सकता है।[2]
कैपेसिटर
कैपेसिटर को उनकी समाई, श्रृंखला में परजीवी प्रतिरोध और समानांतर, ब्रेकडाउन वोल्टता और अपव्यय कारक की विशेषता है, दोनों परजीवी मापदण्ड अक्सर आवृत्ति- और वोल्टता-निर्भर होते हैं। संरचनात्मक रूप से, कैपेसिटर में ढांकता हुआ, कनेक्टिंग नेतृत्व और आवास द्वारा अलग किए गए इलेक्ट्रोड होते हैं, इनमें से किसी के बिगड़ने से मापदण्ड शिफ्ट या विफलता हो सकती है। समानांतर परजीवी प्रतिरोध में वृद्धि के कारण लघु विफलताएं और रिसाव कैपेसिटर के सबसे आम विफलता मोड हैं, इसके बाद खुली विफलताएं होती हैं।[citation needed]संधारित्र विफलताओं के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:
- अधिवोल्टता या डाइइलेक्ट्रिक की उम्र बढ़ने के कारण डाइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन, तब होता है जब ब्रेकडाउन वोल्टता ऑपरेटिंग वोल्टता से नीचे गिर जाता है। कुछ प्रकार के कैपेसिटर "सेल्फ-हील" होते हैं, क्योंकि आंतरिक आर्किंग विफल स्थान के आसपास इलेक्ट्रोड के कुछ हिस्सों को वाष्पीकृत कर देता है। अन्य ढांकता हुआ के माध्यम से एक प्रवाहकीय मार्ग बनाते हैं, जिससे ढांकता हुआ प्रतिरोध की कमी या आंशिक नुकसान होता है।[2]
- इलेक्ट्रोड सामग्री प्रवाहकीय पथ बनाने, ढांकता हुआ में माइग्रेट कर रही है।[2]
- स्टोरेज, असेंबली या ऑपरेशन के दौरान रफ हैंडलिंग से कैपेसिटर से नेतृत्व अलग हो जाते हैं, जिससे ओपन फेल्योर 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 कैपेसिटर 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 कैपेसिटर आमतौर पर कम हो जाते हैं।[2]
- विद्युत् अपघट्य संदूषण (जैसे नमी से) इलेक्ट्रोड को संक्षारित करता है, जिससे कैपेसिटेंस लॉस 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 प्लेग है।[citation needed]
- टैंटलम संस्करणों को विद्युत रूप से अत्यधिक तनावग्रस्त किया जा रहा है, स्थायी रूप से ढांकता हुआ 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 डाइइलेक्ट्रिक या स्थानीय रूप से पिघले हुए एनोड के रूप में दिखाई देती हैं।[6]
धातु ऑक्साइड वैरिस्टर्स
धातु ऑक्साइड वेरिस्टर्स 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 ट्रिगर वोल्टता वाला एक वैरिस्टर विनाशकारी बेलगाम उष्म वायु प्रवाह और कभी-कभी एक छोटा विस्फोट या आग में स्लाइड कर सकता है।[23] इसे रोकने के लिए, फॉल्ट प्रवाह आमतौर पर एक थर्मल फ्यूज, परिपथ ब्रेकर या अन्य प्रवाह लिमिटिंग उपकरण द्वारा सीमित होता है।
MEMS विफलताएं
माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम विभिन्न प्रकार की विफलताओं से ग्रस्त हैं:
- गतिमान भागों को चिपकाने के कारण कठोरता, एक बाहरी आवेग कभी-कभी कार्यक्षमता को पुनर्स्थापित करता है। 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 इलेक्ट्रोस्टैटिक एक्ट्यूएटर्स जैसे परिपथ को शॉर्ट आउट 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 थकान।
- डाइइलेक्ट्रिक चार्जिंग से कार्यक्षमता में परिवर्तन होता है और कुछ बिंदु पर मापदण्ड विफलताएं होती हैं।[24]
विफलता मोड को फिर से बनाना
विफलताओं को कम करने के लिए, उत्पाद प्रारुप और उसके बाद के निर्माण के दौरान बांड की ताकत गुणवत्ता माप का सटीक ज्ञान महत्वपूर्ण है। शुरू करने के लिए सबसे अच्छी जगह विफलता मोड के साथ है। यह इस धारणा पर आधारित है कि एक विशेष विफलता मोड, या मोड की श्रेणी है, जो किसी उत्पाद के भीतर हो सकती है। इसलिए यह मान लेना उचित है कि बंधन परीक्षण को मोड, 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 बांड में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। यदि नमूने का यह भाग ही एकमात्र विकल्प है और स्वयं बांड से कमजोर है, तो नमूना बांड से पहले विफल हो जाएगा।।[25]
यह भी देखें
- विश्वसनीयता (अर्धचालक)
संदर्भ
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