印制板及其组件(PCB&PCBA)是电子产品的核心部件,PCB&PCBA的可靠性直接决定了电子产品的可靠性。为了保证和提高电子产品的质量和可靠性,对失效进行全面的理化分析,确认失效的内在机理,从而有针对性地提出改善措施。
电子元器件失效分析的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象,分辨其失效模式和失效机理,确认最终的失效原因,提出改进设计和制造工艺的建议,防止失效的重复出现,提高元器件可靠性。
集成电路复杂度与性能要求的持续攀升,叠加设计、制造、封装及应用环节的潜在风险,导致短路、开路、漏电、烧毁、参数漂移等关键失效模式频发。这不仅造成昂贵的器件报废与系统宕机,更常引发设计方、代工厂、封测厂与终端用户间的责任争议,带来重大经济损失与信誉风险。
高分子材料性能要求持续提升,而客户对高要求产品及工艺的理解差异,导致断裂、开裂、腐蚀、变色等典型失效频发,常引发供应商与用户间的责任纠纷及重大经济损失。
金属构件服役环境日益苛刻,对材料性能和结构可靠性提出更高要求。然而,设计缺陷、材料瑕疵、制造偏差或不当使用等因素,极易引发疲劳断裂、应力腐蚀开裂、氢脆、蠕变、磨损、过载变形等典型失效。
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摄像头重启几十次?别慌!它只是有点"老"了...
发布时间: 2025-11-19 00:00
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家里摄像头用着用着就自动重启,有时一天几十次?别急着砸,它可能没坏,只是“心脏”出了点年龄问题。


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图片来源:网络


最近,我们接到一个“病人”——一批安装了两三个月的摄像头。

家属(工程师)主诉: 病人行为异常,会毫无征兆地突然昏迷(死机),然后自己醒来(重启)。有时一天发作几十次,有时几天才一次。天冷的时候,发作更频繁些。

初步体检: 给病人做个“桑拿”(整体烘烤),或者换掉体内一个叫 C99 的“小器官”(电容),它就能暂时恢复正常。

这奇怪的症状,把问诊指向了设备的“心血管系统”——电源电路...

 一场细致的“全身检查”开始了


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一、 精准诊断:找到不稳定的“血压”

工程师们决定对病人和健康个体进行对照检查。

1. 首先,做了基础排查

外观检查: 皮肤完好,没有外伤。

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样品外观目检

图片来源:实验室数据

X光扫描: 骨骼清奇,内部结构完好,没有发现明显异常。

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失效样品X-ray透视照片

图片来源:实验室数据

MTT

✅ 初步诊断

排除外力损伤,问题可能出在内部机能上。

2. 然后,监测核心生命体征

怀疑是“大脑记忆区”(DDR)供血不稳。于是,用精密仪器监测了通往该区域的“主动脉血压”——电源纹波。

检查报告对比:

健康个体:血压(纹波)稳定在 34 mV 左右,状态平稳。

故障病人:在昏迷前,血压(纹波)剧烈波动,飙升到 >100 mV(严重超标!)。

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正常数值(左)vs 故障数值(右)

图片来源:实验室数据

MTT

🔍 初步确诊

血压(纹波)过高,导致大脑(DDR)供血不足,引发频繁昏迷(死机重启)。



二、 深入探查:揪出拉高“血压”的元凶

为什么血压会高?进一步检查发现,负责稳定血压的“血管弹性”(滤波电容容量)变差了。

化验单显示:

健康个体的滤波总容量约 25.7 μF。

故障病人的滤波总容量下降到约 23.6 μF。

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正常数值(左)vs 故障数值(右)

图片来源:实验室数据

MTT

💡 病情分析

正是这个关键部件的性能衰退,导致其稳定电压的能力下降,最终造成了“高血压”(纹波过大)。



三、 病理分析:原来是正常的“器官衰老”

现在,焦点集中到了那个叫 C99 的“小器官”——一颗 22μF的滤波电容 上。是它先天不足,还是后天失调?

为了弄清原因,我们进行了一系列“病理实验”:

器官移植: 将健康个体的同款电容换到病人身上,病人症状消失。

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图片来源:实验室数据

器官切除: 将健康个体的该电容移除,健康个体也开始出现相同症状。

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图片来源:实验室数据

实验结果证实: 就是这个电容的容量下降,直接导致了疾病。

那么,容量为什么会下降呢?我们对它进行了“病理切片”和“成分分析”。

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样品上C99电容切片SEM形貌和EDS成分分析(Pt为制样喷涂)

图片来源:实验室数据


MTT

📋 最终病理报告:

∎ 诊断名称: MLCC(多层陶瓷电容)正常老化

∎ 病变部位: C99电容的介质材料(成分为钛酸钡)

∎ 发病机制:

您可以把它想象成人的皮肤胶原蛋白流失。

这种电容内部的微观结构(电畴),会随着时间推移自然地被“固定”(钉扎效应),导致其储存电荷的能力(容量)不可逆地缓慢下降。

加热(如焊接、烘烤) 相当于做了一次“热玛吉”,能暂时激活它,让容量恢复。但一旦冷却,老化过程又会重新开始。

这就完美解释了: 为什么给电路板烘烤或更换新电容后,故障会暂时消失——因为你只是暂时逆转了它的“衰老”时钟。



四、 治疗建议与健康提醒

病因找到了,它不是“恶性肿瘤”(致命缺陷),而是像“骨质增生”一样的自然老化规律。因此,治疗方案不是“治病”,而是“养生”。

MTT

💊【处方笺】

∎ 药名: 设计裕量

∎ 用法: 在设计电路时,为关键滤波电容的容量预留充足的富裕空间。

∎ 功效: 确保即使在产品整个生命周期内,电容正常衰老后,其剩余能力也足以稳定系统“血压”。



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 💡 给工程师的“健康指南” 

∎ 正视衰老: 必须认识到 MLCC老化 是物理规律,选型和设计时就要把它考虑进去。

∎ 定期体检: 对涉及 DDR供电 等关键电源电路,要进行严格的长期波形监测。

∎ 增强体质: 在预算和空间允许下,选用容量更大或抗老化性能更好的 滤波电容 。


所以,当你身边的电子产品出现一些“年久失修”的古怪症状时,别总觉得是它坏了。

它可能只是,老了...



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图片来源:网络



『 你的产品有过什么让你哭笑不得的“老年病”吗?评论区聊聊!』

本诊断报告基于失效分析案例撰写,旨在科普电子知识。具体病情请咨询专业工程师。


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