失效分析经典案例(2010)1

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1、第二讲 失效分析经典案例第二讲 失效分析经典案例 工业和信息化部电子第五研究所工业和信息化部电子第五研究所 （中国赛宝实验室）（中国赛宝实验室） 研究分析中心研究分析中心 李少平李少平 02087237725 失效分析经典案例失效分析经典案例 主要内容主要内容 主要内容主要内容 失效分析经典案例失效分析经典案例 （1） 失失效分析全过程案例效分析全过程案例 （2） 静静电与闩锁失效分析案例电与闩锁失效分析案例 （3） 电电浪涌失效分析案例浪涌失效分析案例 （4） 机机械应力失效分析案例械应力失效分析案例 （5） 结结构缺陷失效分析案例构缺陷失效分析案例 （6） 热热变应力失效分析案例变应力失效

2、分析案例 （7） 材材料缺陷失效分析案例料缺陷失效分析案例 （8） 制制造工艺缺陷失效分析案例造工艺缺陷失效分析案例 （9） 整整机设计缺陷失效分析案例机设计缺陷失效分析案例 （10） 污染腐蚀失效分析案例污染腐蚀失效分析案例 （11） 元器件固有机理失效分析案例。元器件固有机理失效分析案例。 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 分析对象：分析对象： 电磁继电器失效分析电磁继电器失效分析 失效分析经典案例失效分析经典案例 基本信息基本信息 ?种类、结构、电磁、机械传动、触点、壳体 和支撑 种类、结构、电磁、机械传动、触点、壳体 和支撑 ?材料：线圈、触点、机械传动机构、支架、 壳

3、体等 材料：线圈、触点、机械传动机构、支架、 壳体等 ?原理：电磁转换、机械传动原理：电磁转换、机械传动 ?主要电参数：（线圈、触点）主要电参数：（线圈、触点） 失效分析经典案例失效分析经典案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 失效模式失效模式接触失效线圈失效接触失效线圈失效其他失效其他失效 接触电阻增大 或时断时通 线圈电阻 超差 接触电阻增大 或时断时通 线圈电阻 超差 密封失效 变形 触点粘结 触点断开故障 吸合 密封失效 变形 触点粘结 触点断开故障 吸合/释放电 压漂移 释放电 压漂移 线圈开路 线圈短路 线圈开路

4、线圈短路 绝缘失效 （绝缘电阻 变小，介质 耐压降低） 表征形式 绝缘失效 （绝缘电阻 变小，介质 耐压降低） 表征形式 失效分析经典案例失效分析经典案例 继电器的主要失效模式继电器的主要失效模式 基本信息基本信息 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 模式失效机理及原因相关应力 触点接 触电阻 失效 触点表面电化学腐蚀；触点表面高温氧化；燃 弧 模式失效机理及原因相关应力 触点接 触电阻 失效 触点表面电化学腐蚀；触点表面高温氧化；燃 弧破坏触点表面、粘连、产生碳膜；触点 表面金属电迁移；内部多余物残留；内部有机 材料退化产生多余

5、物；触点动作撞击；谐振 破坏触点表面、粘连、产生碳膜；触点 表面金属电迁移；内部多余物残留；内部有机 材料退化产生多余物；触点动作撞击；谐振 抖动；外部强电磁场；等等。 线圈 失效 漆膜材料缺陷；漆膜电压击穿、漏电；漆膜温 度、紫外光、辐射退化；漆包线机械损伤。 机械 其他 传动机构机械性能退化变形；振动引起传动机 构变形；密封漏气。 温度、湿度、 电压、电电 流、机械振 动、机械应 力、有害气 体、电磁波、 紫外光、辐 射。 抖动；外部强电磁场；等等。 线圈 失效 漆膜材料缺陷；漆膜电压击穿、漏电；漆膜温 度、紫外光、辐射退化；漆包线机械损伤。 机械 其他 传动机构机械性能退化变形；振动引起

6、传动机 构变形；密封漏气。 温度、湿度、 电压、电电 流、机械振 动、机械应 力、有害气 体、电磁波、 紫外光、辐 射。 失效分析经典案例失效分析经典案例 继电器的主要失效机理继电器的主要失效机理 基本信息基本信息 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 ?样品：样品：LEACH继电器继电器 ?使用场合：电力系统使用场合：电力系统 ?使用数量：使用数量：200只只 ?失效数量：失效数量：15只只 ?失效现象：线包断、壳温 度高 失效现象：线包断、壳温 度高 ?失效时间：系统调试至使 用过程一年多陆续失效。 失效时间：系统调试至使 用过

7、程一年多陆续失效。 良品 失效品 良品 失效品 失效分析经典案例失效分析经典案例 技术信息技术信息 （现场失效情况）（现场失效情况） 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 失效分析经典案例失效分析经典案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 技术信息技术信息 （现场失效情况）（现场失效情况） 30 35 40 45 50 55 60 65 001XR 002XR 004XR 005XR 008XR 014XR 016XR 001XR 009XR 011XR 001XR

8、002XR 003XR 001XR 002XR 003XR 004XR 005XR 006XR 001XR 002XR 003XR 004XR 005XR 006XR RCVRRIRRA RISASGARE 6.30-7.7 7.8-7.14 7.15-7.22 7.23-7.30 7.31-8.4 8.5-8.18 8.18-9.1 9.2-9.9 9.10-9.17 20 25 30 35 40 45 50 55 60 010203040506070 57 59 正常壳温4550 4047 2530 *空调环境 27 左右 *无环境温度 异常记录 现场继电器 壳温情况 线包 产生热 线包

9、产生热 壳温 上升 壳温 上升 触点 产生热 触点 产生热 线包线包 IV（R） 触点触点 I2R（R） 取证初期思路取证初期思路 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 失效分析经典案例失效分析经典案例 触点触点 PIR 外壳热外壳热 线包断线包断 那里热那里热 谁引起谁引起 热部位热部位 定位定位 可能的热源可能的热源 线包线包 励磁功率励磁功率 线包断线包断 大电流大电流热熔热熔断断 腐蚀腐蚀铜芯断铜芯断 缺陷缺陷损伤损伤 热热 断断 失效样品（F1、F2、F3、F4、F5） 良品（ 失效样品（F1、F2、F3、F4、F5） 良

10、品（G1、G2、G3、G4、G5G1、G2、G3、G4、G5） F1F2F3F4F5 G1G2G3G4G5 960953951953951 5455535655 960953951953951 5455535655 386871开路开路开路开路611 967627*27*88外壳温度 （） 线包阻值 （） 88外壳温度 （） 线包阻值 （） 1失效样品线包电阻 严重减小，电阻越 小，壳温越高 2良品线包电阻950 欧左右， 壳温55度左右。 3失效样品线包电阻、 壳温异常 结论：线包结论：线包与与温升相关温升相关求证：线包求证：线包与与温升温升 失效分析经典案例失效分析经典案例 1 失效分析全

11、过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 取证找热源取证找热源 样品样品 参数参数 触点电阻m触点电阻m 触点112.5触点113.8 触点212.8触点213.7 触点13.7触点112.9 触点23.4触点212.5 触点114.2触点113.2 触点213.2触点212.9 G3F3 G2F2 G1F1 求证：触点求证：触点与与温升温升结论：触点结论：触点与与温升无关温升无关 失效分析经典案例失效分析经典案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 取证找热源取证找热源 F1F2F3G

12、1G2 线包表面温度（ ）125 106 117 8783 求证：线包温度到什么程度求证：线包温度到什么程度表面温度表示表面温度表示 失效分析经典案例失效分析经典案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 取证分析热的程度取证分析热的程度 ?RRORO(T-TO)RRORO(T-TO)TTO +（V/IRO）/ ROTTO +（V/IRO）/ RO ?：为铜的电阻的温度系数， 0.00393/ ；V：线包电压 48V；I：为线包电流；T0：线包室温电阻；T线包工作平均温度。 ：为铜的电阻的温度系数， 0.00393/ ；V：线包电压

13、 48V；I：为线包电流；T0：线包室温电阻；T线包工作平均温度。 I（mA） R0()T（） G138.30.960104 G239.00.96697 F185.70.386141 F240.30.871119 F534.30.611127 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 取证分析热的程度线包平均温度表示取证分析热的程度线包平均温度表示 48V 失效分析经典案例失效分析经典案例 求证：线包温度到什么程度 求证：线包温度到什么程度 物理特征怎么样物理特征怎么样 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过

14、程分析案例失效分析全过程分析案例 失效分析经典案例失效分析经典案例 ?线包是唯一热源线包是唯一热源 ?线包温度异常线包温度异常高高 ?线包电阻异常线包电阻异常 严重减小 严重减小 ?漆包线漆膜已经破裂，铜芯丝裸露漆包线漆膜已经破裂，铜芯丝裸露漆包线短路漏电漆包线短路漏电 漆膜破裂漆膜破裂线包匝间或层间短路（漏电）线包匝间或层间短路（漏电） 引起线包电阻减小引起线包电阻减小线包温度高。线包温度高。 漆膜为什么破裂？漆膜为什么破裂？ 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 小结小结 失效分析经典案例失效分析经典案例 继续推进的思路：继续推

15、进的思路： 电阻变小、黑电阻变小、黑 匝和层间短路匝和层间短路 漆击穿漆击穿 漆脱落漆脱落 漆击穿分析漆击穿分析 漆脱落分析漆脱落分析 热特征、无击穿点热特征、无击穿点 漆电性能、物理化学性能漆电性能、物理化学性能 漆变质漆变质 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 失效分析经典案例失效分析经典案例 失效样品F2良品G1试验方法 铜线直径 失效样品F2良品G1试验方法 铜线直径 0.071mm0.063mmGJB4074.20.071mm0.063mmGJB4074.2 漆膜级别漆膜级别 1级膜2级膜GJB6109.21级膜2级膜G

16、JB6109.2 温度试验温度试验 不合格（漆膜开裂）合格（漆膜无开 裂） GJB4074.6不合格（漆膜开裂）合格（漆膜无开 裂） GJB4074.6 耐压试验耐压试验 260V（判据：1 级漆膜450V） 820（判据：2 级漆膜700V） GJB4074.5260V（判据：1 级漆膜450V） 820（判据：2 级漆膜700V） GJB4074.5 拉伸试验拉伸试验 不合格(漆膜开裂)合格（漆膜无开 裂） GJB4074.3不合格(漆膜开裂)合格（漆膜无开 裂） GJB4074.3 求证：漆特性 对比 结果：漆级别低、性能差求证：漆特性 对比 结果：漆级别低、性能差 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 1 失效分析全过程分析案例失效分析全过程分析案例 失效分析经典案例失效分析经典案例 求证