元件的失效直接受濕度、溫度、電壓、機械等因素的影響。
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應力類型
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試驗方法
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可能出現(xiàn)的主要失效模式
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電應力
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靜電、過電、噪聲
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MOS器件的柵擊穿、雙極型器件的pn結(jié)擊穿、功率晶體管的二次擊穿、CMOS電路的閂鎖效應
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熱應力
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高溫儲存
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金屬－半導體接觸的Al－Si互溶，歐姆接觸退化，pn結(jié)漏電、Au-Al鍵合失效
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低溫應力
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低溫儲存
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芯片斷裂
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低溫電應力
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低溫工作
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熱載流子注入
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高低溫應力
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高低溫循環(huán)
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芯片斷裂、芯片粘接失效
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熱電應力
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高溫工作
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金屬電遷移、歐姆接觸退化
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機械應力
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振動、沖擊、加速度
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芯片斷裂、引線斷裂
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輻射應力
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X射線輻射、中子輻射
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電參數(shù)變化、軟錯誤、CMOS電路的閂鎖效應
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氣候應力
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高濕、鹽霧
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外引線腐蝕、金屬化腐蝕、電參數(shù)漂移
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1、溫度導致失效：
1.1環(huán)境溫度是導致元件失效的重要因素。
溫度變化對半導體器件的影響：構(gòu)成雙極型半導體器件的基本單元P-N結(jié)對溫度的變化很敏感，當P-N結(jié)反向偏置時，由少數(shù)載流子形成的反向漏電流受溫度的變化影響，其關(guān)系為：
式中：ICQ―――溫度T0C時的反向漏電流
ICQR――溫度TR℃時的反向漏電流
T－TR――溫度變化的絕對值
由上式可以看出，溫度每升高10℃，ICQ將增加一倍。這將造成晶體管放大器的工作點發(fā)生漂移、晶體管電流放大系數(shù)發(fā)生變化、特性曲線發(fā)生變化，動態(tài)范圍變小。
溫度與允許功耗的關(guān)系如下：
式中：PCM―――最大允許功耗
TjM―――最高允許結(jié)溫
T――――使用環(huán)境溫度
RT―――熱阻
由上式可以看出，溫度的升高將使晶體管的最大允許功耗下降。
由于P-N結(jié)的正向壓降受溫度的影響較大，所以用P-N為基本單元構(gòu)成的雙極型半導體邏輯元件（TTL、HTL等集成電路）的電壓傳輸特性和抗干擾度也與溫度有密切的關(guān)系。當溫度升高時，P-N結(jié)的正向壓降減小，其開門和關(guān)門電平都將減小，這就使得元件的低電平抗干擾電壓容限隨溫度的升高而變??；高電平抗干擾電壓容限隨溫度的升高而增大，造成輸出電平偏移、波形失真、穩(wěn)態(tài)失調(diào)，甚至熱擊穿。
器件極限溫度承受能力是高壓線，超過后失效率劇增，使用中不允許超過。在極限溫度以內(nèi)，器件失效率與溫度仍然強相關(guān)，失效率隨著溫度升高而增加。
問題：是否存在一個安全溫度點，只要不超過這個溫度點，失效率與溫度關(guān)系就不密切？
答案：理論與實際表明，多數(shù)情況下不存在這樣的溫度點。器件的失效率始終與溫度相關(guān)，只是高于某個溫度點之后，失效率會急劇上升，出現(xiàn)拐點。
降額設計就是使元器件或產(chǎn)品工作時承受的工作應力適當?shù)陀谠骷虍a(chǎn)品規(guī)定的額定值，從而達到降低基本失效率（故障率），提高使用可靠性的目的。20世紀50年代，日本的色摩亮次發(fā)現(xiàn)，溫度降低10℃，元器件的失效率可降低一半以上。實踐證明，對元器件的某些參數(shù)適當降額使用，就可以大幅度提高元器件的可靠性。因電子產(chǎn)品的可靠性對其電應力和溫度應力比較敏感，故而降額設計技術(shù)和熱設計技術(shù)對電子產(chǎn)品則顯得尤為重要。
一款流量計的電源前期設計，未采用降額設計，其調(diào)整管僅按計算其功耗為0.8W（在常溫20℃～25℃），選用額定功率為1W的晶體管。結(jié)果在調(diào)試時和在用戶使用中發(fā)生故障頻繁。分析其原因主要是該管額定功耗1W時的環(huán)境溫度為25℃，而實際工作時該管處于的環(huán)境溫度為60℃，此管此時實際最大功耗已達1W。經(jīng)可靠性工程師分析和建議，選用同參數(shù)2W的晶體管，這時降額系數(shù)S≌0.5。因而產(chǎn)品的故障很快得到解決。
2、溫度變化對器件的影響
2.1 溫度變化對電阻的影響
溫度變化對電阻的影響主要是溫度升高時，電阻的熱噪聲增加，阻值偏離標稱值，允許耗散概率下降等。比如，RXT系列的碳膜電阻在溫度升高到100℃時，允許的耗散概率僅為標稱值的20％。
但我們也可以利用電阻的這一特性，比如，有經(jīng)過特殊設計的一類電阻：PTC（正溫度系數(shù)熱敏電阻）和NTC（負溫度系數(shù)熱敏電阻），它們的阻值受溫度的影響很大。
對于PTC，當其溫度升高到某一閾值時，其電阻值會急劇增大。利用這一特性，可將其用在電路板的過流保護電路中，當由于某種故障造成通過它的電流增加到其閾值電流后，PTC的溫度急劇升高，同時，其電阻值變大，限制通過它的電流，達到對電路的保護。而故障排除后，通過它的電流減小，PTC的溫度恢復正常，同時，其電阻值也恢復到其正常值。
對于NTC，它的特點是其電阻值隨溫度的升高而減小。
2.2溫度變化對電容的影響
溫度變化將引起電容的到介質(zhì)損耗變化，從而影響其使用壽命。溫度每升高10℃時，電容器的壽命就降低50％，同時還引起阻容時間常數(shù)變化，甚至發(fā)生因介質(zhì)損耗過大而熱擊穿的情況。
此外，溫度升高也將使電感線圈、變壓器、扼流圈等的絕緣性能下降。
熱應力失效
3、濕度導致失效
濕度過高，當含有酸堿性的灰塵落到電路板上時，將腐蝕元器件的焊點與接線處，造成焊點脫落，接頭斷裂。
濕度過高也是引起漏電耦合的主要原因。
而濕度過低又容易產(chǎn)生靜電，所以環(huán)境的濕度應控制在合理的水平。
4、過高電壓導致器件失效
施加在元器件上的電壓穩(wěn)定性是保證元器件正常工作的重要條件。過高的電壓會增加元器件的熱損耗，甚至造成電擊穿。對于電容器而言，其失效率正比于電容電壓的5次冪。對于集成電路而言，超過其最大允許電壓值的電壓將造成器件的直接損壞。
電壓擊穿是指電子器件都有能承受的最高耐壓值，超過該允許值，器件存在失效風險。主動元件和被動元件失效的表現(xiàn)形式稍有差別，但也都有電壓允許上限。晶體管元件都有耐壓值，超過耐壓值會對元件有損傷，比如超過二極管、電容等，電壓超過元件的耐壓值會導致它們擊穿，如果能量很大會導致熱擊穿，元件會報廢。
電應力失效
5、振動、沖擊影響：
機械振動與沖擊會使一些內(nèi)部有缺陷的元件加速失效，造成災難性故障，機械振動還會使焊點、壓線點發(fā)生松動，導致接觸不良；若振動導致導線不應有的碰連，會產(chǎn)生一些意象不到的后果。
可能引起的故障模式，及失效分析。
電氣過應力（Electrical Over Stress，EOS）是一種常見的損害電子器件的方式，是元器件常見的損壞原因，其表現(xiàn)方式是過壓或者過流產(chǎn)生大量的熱能，使元器件內(nèi)部溫度過高從而損壞元器件（大家常說的燒壞），是由電氣系統(tǒng)中的脈沖導致的一種常見的損害電子器件的方式。
機械應力失效
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