汽车电子的失效机理

不同角度看失效机理的定义，确实完全不同，这点在阅读大量的材料以后，就可以看出来从芯片商、汽车电子模块Tie 1和整车企业的角度来看是不同的。

第一部分 芯片商的失效分析

以下各图，是从器件的供应商那里整理得来的，它的产品是芯片和器件，所以从这个角度来看，既包括这个产品的材料，本身的加工与生产

1）贴片薄膜&厚膜电阻失效分析

    看下面这个图，很大部分是电阻器件厂家对我们来说无用，需要进行筛选和过滤。

2）电容

a）陶瓷电容

 

b）电解电容

 

第二部分Tie1汽车电子模块使用过程中的失效分析

  其次看Tie1的，这里选的是SAE和ZERI的Knowledge Base ECU RVKB Matrix文件，定义如下

* Failure Mode              A failure mode is the effect by which a failure is observed to occur.

* Failure Cause             A failure cause is defined as the specific process, design and/or environmental condition that initiated the failure, and whose removal will eliminate the failure.

* Failure Mechanism      A failure mechanism is the specific process, by which physical, electrical, chemical and mechanical stresses act on materials to induce a failure.

* Failure Stressor         The Type of Stress or combination of stress’s required to trigger the Failure mechanism

 

   对于相关的被动器件我做了分类整理

1）这个表格分类内外，也就是内部器件选择失当，还是与环境匹配的问题

2）这个表格基本把损坏的失效模式给表达全了，如今再看后面这个表格就知道造成问题的原因，比如开路和短路是由不同的成因引起的，虽然概率上是一个比例和分配模式，但是需要去考察部件的Stress做推论

3）被动器件真是最简单的，麻烦是后续主动器件（IC）、PCB和连接

 

第三部分 整车EE验证工程师眼中的失效机理

   最后再看整车企业的，我有空一直在根据Larry老爷子的内容做整理，其实对于整车企业而言，主要还是不对这些底层的器件入手，而是抽象出来这些本质的造成破坏的东西。可以说把以上的表格进行新一层次的抽象

这里的每个词，其实都有相关的机理，比如疲劳里面的热疲劳。

 

热疲劳：

 

* 当温度变化产生，在两种热膨胀系数的接合材料之间的产生应力 <= 温度循环产生循环应力 

* 热故障(无铅焊接尤甚) <= 两种材料CTE失配+粘结一起 <= 暴露于反复的温度循环

* 当物质的温度变化=》存储在原子之间的分子键的能量变化 =>存储能量增加=>分子键长度增加（固体因此产生热胀冷缩）

* 热膨胀系数=>温度变化的尺寸响应，这意味着该材料膨胀和收缩速率不同，如果它们彼此键合，一个应力可以打破键

 

   对于好多都是电化学反应的事情，本质而言，我们还是需要认真搞懂并对此有理解。当某位博世的工程师来沙龙，聊起他的工作就是器件焊接的时候，你想想我们本土的供应商与这些Tie1的认知差距有多大。

小结：

1）数字会有很多欺骗性的效果，我知道了一个部件的失效率（平均无故障时间），知道了失效的分布，这些只是一个基础

2）构建在这些数据上的功能安全分析，最后的落实点还是机理分析和实验，这个话题比较无聊，下周我们仔细过一下《How to measure Lifetime for RV-Step-by-Step》来学习一下方法

3）设计工程师，想要真正做到产品里面去，光做个开环的设计是肯定不行的，需要不停的进入到产品本身里面去，你不可能依靠拍脑袋来选，也不能仅仅依靠分析，而是需要验证，需要数据积累的磨练