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电气的失效分析 8.1 概述 失效分析就是对失效的产品进行深入的物理化学分析，并对产品的使用状况进行分析，找出失效的原因，为改进产品的设计，制造乃至使用提出依据，产品的可靠性级别每提高一级，都需要把设计和工艺提高一大步。其中尤其重要的是对产品失效原因进行准确分析。 一 失效分析的发展概况 国外从60年代以来，随着电子设备及元器件可靠性工作的广泛，深入的开展失效分析的地位和作用日益突出。 我国从60年代末期起，在晶体管器件领域开展了较系统的失效分析工作，七十年代以来逐步扩大到其他元器件，80年代以来这方面的工作进一步深化。从80年代起，我国还开展了对低压电器，尤其是对弱电系统中用的继电器的失效机理的研究工作， 二 失效分析的特点 （一）电器的结构原理及制造特点 1) 结构上有电磁，机械以及电接触等不同功能的结构部分组成。 2）所用材料的品种多。 3）生产流程长。 4）零件加工要求精密。 5) 受环境影响大。 6）装配，校正大多采用手工操作，人为因素的影响较大。 （二）电器失效分析中的困难性 由于电器的上述特点，使失效分析出现困难的原因如下： 产品失效的原因多而复杂。 寿命实验中存在偶然因素。 触头表面分析的取样存在很大困难。 使用的分析设备多。 电器失效分析的特点 涉及的工作面宽。 要求的知识面广。 应熟悉可靠性试验。 应熟悉关键分析设备的使用方法及其对样品的要求，并要求合理的使用贵重设备，提高经济效益， 可靠性试验人员应与失效分析人员相结合。 电器失效分析的程序 一 失效分析程序的确定原则 （一） 根据分析的对象决定分析的侧重点 1） 生产过程中的失效，重点应查找加工工艺过程中引起失效的原因，并应以失效现象为基础，针对工艺过程对产品性能影响的物理，化学机理来安排工作的内容和顺序。 2） 对于产品研究性阶段的失效，主要应该根据设计要素的影响来安排分析程序。 3） 对于现场失效产品的分析，出考虑产品设计机器制造工艺外，还要考虑使用条件的版画以及误用的可能性安排分析程序。 （二）失效的模式 电器的主要失效模式为： 物理结构失效。 性能特性失效。 接触失效。 二 一般的分析程序 虽然根据不同的分析对象及不同的失效模式有着不同的分析的程序，但就以般情况而言，典型的分析程序如下： 失效信息的收集 对分析对象（个别地失效样品或众多样品中的共同失效现象）进行失效的原始现象的调查。 辨别样品型号，生产厂家，出场日期，以便向制造厂进行信息反馈。 鉴别失效模式 样品检查 描述失效特征 假设失效机理并作进一步分析 纠正措施 电器失效分析的方法和技术 根据电器的特点及其主要失效模式，其失效分析方法可分为非破坏性物理结构分析，特性参数分析，表面分析等。 一 非破坏性物理结构分析 （一） 分析的范围 1． 物理结构参数 （1） 间隙与间隔 （2） 各种力 （3） 镀层及表面状况 2．气密性 3．异常粒子 （二） 分析方法及手段 关于结构尺寸及力的测量，在有关电器产品的实验方法标准中对各参数的测试方法，所用量器具的精度均作了明确的规定。 X射线透视可以用于监测密封电器内的杂散粒子，对于尺寸较小的粒子，一般采用PIND法检测。 二 特性参数分析 （一）分析的范围 1． 静态参数：电器处于稳定的工作状态下测出的电器参数。 2． 动态参数：电器在激励及去激励过程中的特性参数。 （二）测试及分析仪器设备 采用常规的及电器产品专用的测试一起可以测出以上参数。 三 触头表面分析 （一）表面分析的重要性 电器产品的触头是完成切换功能的关键部件，是决定电器使用寿命的主要因素，除触头设计要素（结构形状，触头压力，开距）起着重要的作用外，触头材料，触头表面，触头表面的形态也起着相当重要的作用， 表面分析的现代化先进技术和设备可以提供校准确，详细的触头表面参数数据，对材料成分进行分析的特殊表面分析设备，所提供的触头表面参数数据尤为准确，详细。 （二）触头表面分析的内容 1． 粗糙度的测试。 2． 粒子探索。 3． 表面形貌，硬度，触头镀层厚度。 4． 表面成分分析。 （三） 主要分析设备 1． 一般测试仪器设备 （1） 轮廓仪 （2） 金相显微镜 （3） 扫描电镜 （4） β射线镀层测厚仪 2． 特殊的表面分析设备 除上述一般测试仪器设备外，特殊的表面分析设备以用于触头表面形貌，化学成分，其中常用的的有带电子探针的扫描电镜，俄歇电子能谱仪，离子探针等。 继电器的失效模式及失效机理 一 继电器的失效模式 继电器的四