电子产品失效分析第二讲

总目录

?第一讲失效分析概论

?第二讲失效分析技术及设备?第三讲失效分析典型案例

第二讲失效分析技术与设备

1.失效分析程序

2.非破坏性分析技术的基本路径

3.半破坏性分析技术的基本路径

4.破坏性分析技术的基本路径

5.分析技术与设备清单

获得失效分析证据具体技术方法

1．失效分析程序?..基本原则与方法

?..基本流程

?..失效信息调查与方案设计?..非破坏性分析的基本路径?..半破坏性分析的基本路径?..破坏性分析的基本路径

?..报告编制

失效分析的逻辑与技术途径

1．失效分析程序

基本原则与方法

?操作原则

?先外部后内部

?先非破坏性后半破坏性

?最后用破坏性

?避免引进新的失效机理

1．失效分析程序

基本原则与方法

?先方案后操作；失效分析人员先静下心，考虑出分析方案再动手。

?先安检后通电；失效分析人员应先做外观检查和机械量度再进行普通电性能测量

?先弱电后強电；对于出现故障的失效样品，在测試电性能或故障定位时，电源功率、输入信号、输出功率等要根据具体情況由弱渐強。在由弱渐強的过程中，注意观察、記录异常現象。防止滿功率的突然开机、关机过程的冲击，破坏失效状态，增加失效分析的困难。這一点在測试产品耐压时特別注意。

?先静态后动态；先做静态、稳态、直流下的检測，后做动态、过渡狀态（如高溫）下的检测。

?先外部后內部；先外部检測，后內部检測；先验证外部疑点，后验证內部疑点。避免随意启封、拆裝。

1．失效分析程序

基本原则与方法

?先宏观后微观；先做功能检测，后做精度测量。先做成品单元检测，后做一个针脚、一根线、一个口或其他最小单元元件的单独检测。

?先一般后特殊；先做经常故障部位检测，后做很少出现故障部位检测。

?先简单后复杂；列出全部故障部位疑点后，先做简单的容易实现的检测。例如，先检测各针脚间直流电阻，再做 X射线照相或拆开封裝观察內部狀況。

1．失效分析程序

基本原则与方法

?先主要后次要；主要次要由故障影响功能的程度決定。

?先现象后本质；许多失效特征只表示有特定涵义的失效现象。如引线在磁环內断开，一般情況下，可以得出外力作用断线的结论。但还沒有找出导致外力来源的原因，更无法提出防止同一现象的再发生的有效措施。应进一步分析是否使用工具不当或磁环部位刮伤。这样，才能为防止同一失效的再发生提出有效措施。

1．失效分析程序

基本原则与方法

?相关性方法

?就是把失效模式（如开路、短路、针脚断等），失效特征，额定工作条件，材质情況，制造工艺水平和制造过程，使用情況等，穷举潜在失效，从总体上加以考虑的一种思路方法。以此判断失效原因与设计、选材、制造、使用、环境等方面的原因。由此进一步深入地测试分析，找出真正的失效原因。本方法要尽可能地搜集与全局性有关的资料和测试資讯，从而合理地确定测试分析笵围。

1．失效分析程序

基本原则与方法

?抓关键问题的方法

?一个产品的失效，往往是由一个关键元件失效引起。例如，隔变不良。但主要原因一般也只有一、兩個，或漆包线本质问题；或偶然的外力或应力集中造成断线。因此，這种分析方法，首先是找准引起失效的部件。这是第一个关键问题，第二个关键问题，就是在主失效件上找出根源，再找出失效原因。

1．失效分析程序

基本原则与方法

?对比的方法

?与参考设计对比，与同类产品对比，与历史演变对比。

?应尽可能弄到与失效件同品种的合格产品，与之对比。例如，分析升腾产品 USB插入拨出力失效分析時，应尽可能找到另一家合格供应商所提供的合格塑胶座或同一家供应商所提供的不同批次中合格的那一批产品作对比。从中得出差异，进而寻找引起失效的原因。

1．失效分析程序

基本原则与方法

?历史的方法

?不同产品的失效表现和引起的失效原因，都有它特定的因果关系。根据这种关系通过对过去同类或相近似的失效所表现出的失效情況和变化规律的总結、归纳，可以推断已发生失效的可能原因。這种方法会提高分析效率和准确性。

1．失效分析程序

基本原则与方法

?逻輯方法

?这种方法是根据失效事件的背景资料（如客戶要求、产品规格、用料情況、制造工艺等），失效件的实验分析、测试获得的资料等，进行分析比较、综合归纳和概括，最后做出判断和推论，得出最終可能的失效原因。

1．失效分析程序

基本原则与方法

?容差分析方法

?容差分析技术是分析电路在最坏情况下，电路性能不会超过电路性能的规格要求，同时也保证器件所受的电应力在可靠范围内，不会引起器件失效。可见容差分析是一种全面系统分析电路可靠性的方法。

?电源在整个电路中有着重要的地位，而且根据历史失效率数据统计，电源失效往往占整个电路的主要部分，因此在FA工作中电源电路失效引入容差分析是有着重要意义的。

?接口电路，驱动电路及一般输出同样可借鉴容差分析来鉴别是否设计缺陷引发器件失效。

1．失效分析程序

基本流程

?基本流程

1．失效分析程序

失效信息调查与方案设计

?基本信息

工作原理、结构、材料、工艺、主要失效机理；还有，出于管理需要的信息，包括样品来源、型号、批次、编号、时间、地点等。

?技术信息：

是判断可能的失效机理和失效分析方案设计的重要依据。

1．失效分析程序

失效信息调查与方案设计

?技术信息

?特定使用应用信息

整机故障现象﹑异常环境﹑在整机中的状态﹑应用电路、二次筛选应力、失效历史、失效比例、失效率及其随时间的变化等。

?特定生产工艺

1)生产工艺条件和方法

2)特种器件应先用好品开封了解和研究其结构点?技术信息的作用：方案设计、分析过程和机理诊断的重要依据

1．失效分析程序

非破坏性分析的基本路径

?非破坏性项目(先实施易行的、低成本的）?..外观检查

?..模式确认(测试和试验,对比分析)！?..检漏

?..可动微粒检测（PIND）

?..X光照相

?..声学扫描

?..模拟试验

1．失效分析程序

半破坏性分析的基本路径

?半破坏性分析（多余物、污染、缺陷、微区电特性和电光热效应）

?可动微粒收集

?内部气氛检测（与前项有冲突）

?开封

?不加电的内部检查（光学· SEM ·微区成分）?加电的内部检查(微探针·热像·光发射·电压衬度像·束感生电流像·电子束探针）

1．失效分析程序

破坏性分析的基本路径

?破坏性分析（进一步的微区电特性、污染、缺陷）

?..内部检查、加电内部检查(去除钝化层·微探针·聚焦离子束·电子束探针）

?..剖切面分析（聚焦离子束、光学、SEM、 TEM）

电子产品失效分析大全

电子产品失效分析大全 继电器失效分析 1、样品描述 所送样品是3种继电器，其中NG样品一组15个，OK样品2组各15个，代表性外观照片见图1。委托单位要求分析继电器触点的元素成分、各部件浸出物的成分，确认是否含有有机硅。 图1 样品的代表性外观照片 2、分析方法 2.1 接触电阻 首先用毫欧计测试所有继电器A、B接点的接触电阻，A、B接点的位置见图2所示，检测结果表示NG样品B点的接触电阻均大于100 mΩ，而2种OK样品的A、B点的接触电阻均小于100 mΩ。 图2 样品外观照片

2.2 SEM&EDS分析 对于NG品，根据所测接点电阻的结果，选取B接点接触电阻值高的2个继电器，对于2种OK品，每种任选2个继电器，在不污染触点及其周围的前提下，将样品进行拆分后，用SEM&EDS分析拆分后样品的触点及周围异物的元素成分。触点位置标示如图3所示。所检3种样品共6个继电器的触点中，NG品的触点及触点周围检出大量的含碳（C）、氧（O）、硅（Si）等元素的异物，而OK品的触点表面未检出异物。典型图片如图4、图5所示。 图3 触点位置标识（D指触点C反面） 图4 NG样品触点周围异物SEM&EDS检测结果典型图片

图5 OK样品触点的SEM&EDS检测结果典型图片 2.3 FT-IR分析 在不污染各部件的前提下，将2.2条款中剩下的继电器进行拆分，并将拆分后的部件分成3组，即A组（接点、弹片（可动端子、固定端子））、B组（铁片、铁芯、支架、卷轴）、C组（漆包线），分别将A、B、C组部件装入干净的瓶中，见图6所示，处理后用FT-IR分析萃取物的化学成分，确认其是否含有有机硅。 图6 拆分后样品的外观照片 结果表明，所检3种样品各部件的萃取物中，NG样品B组（铁片、铁芯、支架、卷轴）和C 组（漆包线）检出有机硅，其他样品的部件未检出有机硅。典型图片见图7所示。

电子产品失效模式分析

电子产品失效模式分析 失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。 01、失效分析流程 图1 失效分析流程 02、各种材料失效分析检测方法 1、PCB/PCBA失效分析

PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。 图2 PCB/PCBA 失效模式 爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。 常用手段 无损检测：外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像 表面元素分析： ?扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) ?显微红外分析(FTIR)

?俄歇电子能谱分析(AES) ?X射线光电子能谱分析(XPS) ?二次离子质谱分析(TOF-SIMS) 热分析： ?差示扫描量热法(DSC) ?热机械分析(TMA) ?热重分析(TGA) ?动态热机械分析(DMA) ?导热系数(稳态热流法、激光散射法) 电性能测试： ?击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移 ?破坏性能测试： ?染色及渗透检测 2、电子元器件失效分析 电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。 图3 电子元器件 失效模式开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等

常用手段电测：连接性测试电参数测试功能测试 无损检测： ?开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) ?去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) ?微区分析技术(FIB、CP) 制样技术： ?开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) ?去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) ?微区分析技术(FIB、CP) 显微形貌分析： ?光学显微分析技术 ?扫描电子显微镜二次电子像技术 表面元素分析： ?扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) ?俄歇电子能谱分析(AES) ?X射线光电子能谱分析(XPS) ?二次离子质谱分析(SIMS) 无损分析技术： ?X射线透视技术 ?三维透视技术 ?反射式扫描声学显微技术(C-SAM)

失效分析

失效分析 第三章失效分析的基本方法 1.按照失效件制造的全过程及使用条件的分析方法：（1）审查设计（2）材料分析（3）加工制 造缺陷分析（4）使用及维护情况分析 2.系统工程的分析思路方法：（1）失效系统工程分析法的类型（2）故障树分析法（3）模糊故 障树分析及应用 3.失效分析的程序：调查失效时间的现场；收集背景材料，深入研究分析，综合归纳所有信息 并提出初步结论；重现性试验或证明试验，确定失效原因并提出建议措施；最后写出分析报告等内容。 4.失效分析的步骤：（1）现场调查①保护现场②查明事故发生的时间、地点及失效过程③收集 残骸碎片，标出相对位置，保护好断口④选取进一步分析的试样，并注明位置及取样方法⑤询问目击者及相关有关人员，了解有关情况⑥写出现场调查报告（2）收集背景材料①设备的自然情况，包括设备名称，出厂及使用日期，设计参数及功能要求等②设备的运行记录，要特别注意载荷及其波动，温度变化，腐蚀介质等③设备的维修历史情况④设备的失效历史情况⑤设计图样及说明书、装配程序说明书、使用维护说明书等⑥材料选择及其依据⑦设备主要零部件的生产流程⑧设备服役前的经历，包括装配、包装、运输、储存、安装和调试等阶段⑨质量检验报告及有关的规范和标准。（3）技术参量复验①材料的化学成分②材料的金相组织和硬度及其分布③常规力学性能④主要零部件的几何参量及装配间隙（4）深入分析研究（5）综合分析归纳，推理判断提出初步结论（6）重现性试验或证明试验 5.断口的处理：①在干燥大气中断裂的新鲜断口，应立即放到干燥器内或真空室内保存，以防 止锈蚀，并应注意防止手指污染断口及损伤断口表面；对于在现场一时不能取样的零件尤其是断口，应采取有效的保护，防止零件或断口的二次污染或锈蚀，尽可能地将断裂件移到安全的地方，必要时可采取油脂封涂的办法保护断口。②对于断后被油污染的断口，要进行仔细清洗。③在潮湿大气中锈蚀的断口，可先用稀盐酸水溶液去除锈蚀氧化物，然后用清水冲洗，再用无水酒精冲洗并吹干。④在腐蚀环境中断裂的断口，在断口表面通常覆盖一层腐蚀产物，这层腐蚀产物对分析致断原因往往是非常重要的，因而不能轻易地将其去掉。 6.断口分析的具体任务：①确定断裂的宏观性质，是延性断裂还是脆性断裂或疲劳断裂等。② 确定断口的宏观形貌，是纤维状断口还是结晶状断口，有无放射线花样及有无剪切唇等。③查找裂纹源区的位置及数量，裂纹源的所在位置是在表面、次表面还是在内部，裂纹源是单个还是多个，在存在多个裂纹源区的情况下，它们产生的先后顺序是怎样的等。④确定断口的形成过程，裂纹是从何处产生的，裂纹向何处扩展，扩展的速度如何等。⑤确定断裂的微观机理，是解理型、准解理型还是微孔型，是沿晶型还是穿晶型等。⑥确定断口表面产物的性质，断口上有无腐蚀产物，何种产物，该产物是否参与了断裂过程等。 7.断口的宏观分析（1）最初断裂件的宏观判断①整机残骸的失效分析；②多个同类零件损坏的 失效分析；③同一个零件上相同部位的多处发生破断时的分析。（2）主断面（主裂纹）的宏观判断①利用碎片拼凑法确定主断面；②按照“T”形汇合法确定主断面或主裂纹；③按照裂纹

PCB失效分析技术与案例

PCB失效分析技术与典型案例 2009-11-18 15:10:05 资料来源:PCBcity 作者: 罗道军、汪洋、聂昕 摘要| 由于PCB高密度的发展趋势以及无铅与无卤的环保要求，越来越多的PCB出现了润湿不良、爆板、分层、CAF等等各种失效问题。本文首先介绍针对PCB在使用过程中的这些失效的分析技术，包括扫描电镜与能谱、光电子能谱、切片、热分析以及傅立叶红外光谱分析等。然后结合PCB的典型失效分析案例，介绍这些分析技术在实际案例中的应用。PCB失效机理与原因的获得将有利于将来对PCB的质量控制，从而避免类似问题的再度发生。 关键词| 印制电路板，失效分析，分析技术 一、前言 PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。随着电子信息产品的小型化以及无铅无卤化的环保要求，PCB也向高密度高Tg以及环保的方向发展。但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题，并因此引发了许多的质量纠纷。为了弄清楚失效的原因以便找到解决问题的办法和分清责任，必须对所发生的失效案例进行失效分析。本文将讨论和介绍一部分常用的失效分析技术，同时介绍一些典型的案例。 二、失效分析技术 介于PCB的结构特点与失效的主要模式，本文将重点介绍九项用于PCB失效分析的技术，包括：外观检查、X射线透视检查、金相切片分析、热分析、光电子能谱分析、显微红外分析、扫描电镜分析以及X射线能谱分析等。其中金相切片分析是属于破坏性的分析技术，一旦使用了这两种技术，样品就破坏了，且无法恢复；另外由于制样的要求，可能扫描电镜分析和X射线能谱分析有时也需要部分破坏样品。此外，在分析的过程中可能还会由于失效定位和失效原因的验证的需要，可能需要使用如热应力、电性能、可焊性测试与尺寸测量等方面的试验技术，这里就不专门介绍了。 2.1 外观检查

失效分析技术之基础知识篇

失效分析技术之基础知识篇 摘要：本文介绍失效分析与预防技术相关的概念、失效及失效分析分类、失效分析的目的、特点及作用，以及对失效分析实验室、人员和管理的要求等。 关键词：失效，失效分析，失效预防 1基本概念[1] 1.1失效 产品丧失规定的功能称为失效。 1.2失效分析 判断失效的模式，查找失效原因和机理，提出预防再失效的对策的技术活动和管理活动称为失效分析。 1.3失效模式 失效的外在宏观表现形式和规律称为失效模式。 1.4失效机理 失效机理是指引起失效的微观物理化学变化过程和本质。 1.5失效学 研究机电产品失效的诊断、预测和预防理论、技术和方法的交叉综合的分支学科。失效学与相关学科的边界还不够明确，它是一个发展中的新兴学科。 1.6风险 风险是失效的可能性与失效后后果的乘积，风险评估就是对系统发生失效的危险性进行定性和定量的分析。 1.7失效和事故 失效与事故是紧密相关的两个范畴，事故强调的是后果，即造成的损失和危害，而失效强调的是机械产品本身的功能状态，如由于涡轮叶片的疲劳断裂失效，

导致某型号的某某事故。失效和事故常常有一定的因果关系，但二者没有必然的联系。 1.8失效和可靠性 失效是可靠性的反义词。产品的可靠度R(t)是产品在规定的条件下、规定的时间内完成规定的功能的能力。失效率F(t)是指工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时刻后，单位时间内发生失效的概率，即F(t)=1-R(t)。 1.9失效件和废品 失效件是指进入商品流通领域后发生故障的零件，而废品则是指进入商品流通领域前发生质量问题的零件。废品分析采用的方法常与失效分析方法一致。 1.10失效分析和状态诊断 失效分析是指事后的分析，而状态诊断是针对可能的主要失效模式、原因和机理方面事先的，即在线、适时、动态的诊断。 1.11失效分析和安全评定 失效分析是指事故后的失效模式、原因和机理诊断，而安全评定是指事故前，按“合于使用”原则的安全与否的评价。 1.12失效分析与维修 维修是维护和修理的总合，维护指将可能造成维修对象功能缺损的因素排除掉，修理指将维修对象缺损的功能恢复，主要是以替换失效件的方式进行。而失效分析是针对失效件的失效模式、原因和机理进行分析。维修主要是针对整机进行修复，而失效分析是对已经定位的失效构件或材料进行分析。 1.13痕迹[2] 主要指力学、化学、热学、电学等因素单独地或共同地作用于制件，而在制件上形成的各种印迹、颜色或材料粘结等。 1.14痕迹分析 对痕迹进行诊断鉴别，找出其形成和变化的原因，为失效分析提供线索和依据的过程。

失效分析及其在保证电子产品可靠性中的作用

失效分析及其在保证电子产品可靠性中的作用 本报编辑：韩双露时间: 2009-3-19 10:55:13 来源: 电子制造商情 中国赛宝实验室可靠性研究分析中心 李少平 1 电子产品失效分析概述 失效分析（FA）是指为了确定失效部件的失效模式、失效机理、失效原因以及失效后果所作的检查和分析。 电子产品失效分析利用电分析、形貌分析、成分分析、物理参量分析、应力试验分析等手段求证失效样品的失效证据，根据失效证据与失效机理的内在联系，并结合样品现场的失效信息，诊断失效样品的失效机理、失效原因。 在电子产品中，FA的对象是电子元器件，电子元器件主要包括要电容器、电阻器、电感器、继电器、连接器、滤波器、开关、晶体器件、半导体器件（包括半导体分立器件、集成电路）、纤维光学器件、组件（具有一定功能、独立封装的电子部件，如DC/DC电源，晶体振荡器等）等。 失效是指电子元器件丧失或部分丧失了预定的功能。 失效模式是指电子元器件失效的外在宏观表现。对于半导体分立器件失效模式主要有开路、短路、参数漂移（退化）、间歇失效，密封继电器失效模式主要有接触不良、触点粘接、开路、断路，瓷介电容失效模式主要有开裂、短路、低电压失效。不同类别的电子元器件失效模式的表现各不相同，既使对同一门类的电子元器件，由于其原理、结构和电气性能的差异失效模式的表现也不尽相同。失效模式的确认是失效分析工作的重要的环节，失效模式确认需要借助于观察、测试等技术方法。 失效机理是指电子元器件失效的物理、化学变化，这种变化深层次的意义指失效过程中元器件内部的原子、分子、离子的变化，以及结构的变化，是失效发生的内在本质。电子元器件的失效机理可分为机械失效机理，如磨损、疲劳、断裂等；电失效机理，如静电放电损伤、电压引起的场致击穿和退化、电流引起热致击穿和退化等；热失效机理，如热引起的物态变化、结构变化等；反应失效机理，如腐蚀、合金、降解等；电化学机理，如化学电迁移、源电池效应等；产品特有的失效机理，如CMOS集成电路的闩锁效应、金属化铝电迁移效应、热电子

IC失效分析中电测技术及其应用研究

IC失效分析中电测技术及其应用研究 林晓玲，费庆宇，师谦，肖庆中 电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室； 信息产业部电子第五研究所，广州，510610，euling@https://www.wendangku.net/doc/ea7808186.html, 摘要：IC失效分析中电测技术的研究介绍，包括敏感参数测试中的待机电流测试、瞬态电流测试、端口IV特性测试、扫描端口测试，并对各种电测技术举例说明。 关键词：失效分析；电测技术；连接性失效 1 引言 失效分析人员从失效现场获得的间接数据对开展失效分析有重要参考价值。失效分析人员在认真研究现场数据后，有可能推测出失效模式和失效机理，然后选择适当的失效分析方法验证上述推测，最终确定失效原因。然而，现场数据是以生产或使用为目的而获得，这些数据可能不完全或项目繁多重点不突出，或随时间的推移参数已发生变化。失效分析人员应尽可能以失效分析为目的重新对关键的参数进行电测，这种电测可以重现失效现象，确定失效模式、缩小故障隔离区，确定失效定位的激励条件，为进行信号寻迹法失效定位创造条件。在特定条件下，从一些敏感参数的电测结果可确定失效机理，简化失效分析步骤。为防止引入新的失效机理，进行开封、去钝化层的等样品制备过程后，需对样品重新进行电测。 2 IC电测技术及其应用介绍 2.1 电测的种类和相关性 IC的电测失效可分为连接性失效、电参数失效和功能失效。连接性失效包括开路、短路以及电阻值变化。这 类失效在所有失效种类中最常发生，也比较容易测试。在使用过程中失效，即现场失效的IC多数是由连接性 失效导致的，根据国内外整机失效统计分析，这类失效占总失效数的50％，这里的连接性失效多数由静电放电（ESD）损伤和过电应力（EOS）损伤引起。可见，连接性测试在失效分析中有广泛用途。优先进行连接性测试, 如能发现问题，可省去电参数测试和功能测试等繁琐步骤，简化测试手续，实现快速失效分析。 确定IC的电参数失效，需进行较复杂的测量。各种IC内部的元件都有各自特殊的参数，如双极晶体管的电流增益，MOS器件的阈值电压和跨导，光电二极管的暗电流和光电转换效率，数字集成电路的电源电流、输入电压、输入电流、输出电压等。电参数失效的主要表现形式有数值超出规定范围（超差）和参数不稳定。 确定IC的功能失效，需对IC输入一个已知的激励信号，测量输出结果。如测得的输出状态与预计状态相同，则IC功能正常，否则为失效。功能测试主要用于集成电路。简单的集成电路的功能测试需电源、信号源和示 波器，复杂的集成电路测试需自动测试系统（ATE）和复杂的测试程序。 同一个IC，上述三种失效有一定的相关性，即一种失效可能引起其它种类的失效。功能失效和电参数失效的 根源时常可归结于连接性失效。在缺乏复杂功能测试设备和测试程序的情况下，有可能用简单的连接性测试和参数测试方法进行电测，结合物理失效分析技术的应用仍然可获得令人满意的失效分析结果。以数字集成电路为例，连接性失效可引起电参数失效和功能失效。如输入端漏电使输入电流I IN、输入电压V IH达不到要求， 并引起功能失效和静态电源电流IDDQ失效。输入端开路和输出端开路也会引起功能失效。电源对地短路会引起功能失效和静态电源电流IDDQ失效。失效器件经电测可能有多种失效模式，如同时存在连接性失效、电参数 失效和功能失效，然而存在一种主要失效模式，该失效模式可能引发其它失效模式。 2.2 敏感参数测试法 作为功能测试的补充，敏感参数测试技术近来得到了国际测试界的重视，这些敏感参数测试包括：待机电流测试测试和瞬态电流测试等。 2.2.1待机（stand by）电流测试技术

电子元器件可靠性试验失效分析故障复现及筛选技术培训

电子元器件可靠性试验、失效分析、故障复现及筛选技术培训 讲讲师师介介绍绍:: 费老师 男，原信息产业部电子五所高级工程师,理学硕士,“电子产品可靠性与环境试验”杂志编委，长期从事电子元器件的失效机理、失效分析技术和可靠性技术研究。分别于1989年、1992－1993年、2001年由联合国、原国家教委和中国国家留学基金管理委员会资助赴联邦德国、加拿大和美国作访问学者。曾在国内外刊物和学术会议上发表论文三十余篇。他领导的“VLSI 失效分析技术”课题组荣获2003年度“国防科技二等奖”。他领导的“VLSI 失效分析与可靠性评价技术”课题组荣获2006年度“国防科技二等奖”。2001年起多次应邀外出讲学,获得广大学员的一致好评。 为了满足广大元器件生产企业对产品质量及可靠性方面的要求，我司决定在全国组织召开“电子元器件可靠性试验、失效分析、故障复现及筛选技术”高级研修班。研修班将由具有工程实践和教学丰富经验的教师主讲，通过讲解大量实例,帮助学员了解各种主要电子元器件的可靠性试验方法和试验结果的分析方法． 课程提纲： 第一部分 电子元器件的可靠性试验 1 可靠性试验的基本概念 1．1 概率论基础 1．2 可靠性特征量 1．3 寿命分布函数 1．4 可靠性试验的目的和分类 1．5 可靠性试验设计的关键问题 2 寿命试验技术 2．1 加速寿命试验 2．2 定性寿命保证试验 2．3 截尾寿命试验 2．4 抽样寿命试验 3 试验结果的分析方法：威布尔分布的图估法 4 可靠性测定试验 4．1 点估计法 4．2 置信区间 5 可靠性验证试验 5．1 失效率等级和置信度 5．2 试验程序和抽样表 5．3 标准和应用 6 电子元器件可靠性培训试验案例 案例1 已知置信度和MTBF 时的实验测定 案例2 已知置信度和可靠度时的实验测定 案例3 案例加速寿命实验测定法 第二部分 电子元器件的失效分析、故障复现

PCB失效分析技术总结及实用案例分享

PCB失效分析技术总结及实用案例分享 作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽，PCB已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题。 对于这种失效问题，我们需要用到一些常用的失效分析技术，来使得PCB在制造的时候质量和可靠性水平得到一定的保证，本文总结了十大失效分析技术，供参考借鉴。 1.外观检查 外观检查就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB的失效模式。外观检查主要检查PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是个别，是不是总是集中在某个区域等等。另外，有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现，是不是组装工艺过程以及过程所用材料的影响导致的失效也需要仔细检查失效区域的特征。 2.X射线透视检查 对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷，只好使用X射线透视系统来检查。X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。该技术更多地用来检查PCBA焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点的定位。目前的工业X光透视设备的分辨率可以达到一个微米以下，并正由二维向三维成像的设备转变，甚至已经有五维（5D）的设备用于封装的检查，但是这种5D的X光透视系统非常贵重，很少在工业界有实际的应用。

3.切片分析 切片分析就是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB横截面结构的过程。通过切片分析可以得到反映PCB（通孔、镀层等）质量的微观结构的丰富信息，为下一步的质量改进提供很好的依据。但是该方法是破坏性的，一旦进行了切片，样品就必然遭到破坏；同时该方法制样要求高，制样耗时也较长，需要训练有素的技术人员来完成。要求详细的切片作业过程，可以参考IPC的标准 IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810规定的流程进行。

电子产品维修技术课后习题答案

电子产品维修技术课后习题 答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

项目一习题解答 1．什么是硬故障什么是软故障 答：软故障又称为渐变故障或部分故障，指元器件参数超出容差范围而造成的故障。这时元器件功能通常并没有完全丧失，而仅仅引起功能的变化。例如电阻阻值稍增大，电容器漏电，变压器绕组局部短路、三极管温度特性差、印刷板受潮等，都可能使电子产品发生软故障，因为它们并没有导致电路功能的完全丧失。 硬故障又称为突变故障或完全故障，例如电阻阻值增大甚至开路，电容器击穿短路，二极管或三极管电极间击穿短路等。这样的故障往往引起电路功能的完全丧失、直流电平的剧烈变化等现象。 λ曲线的特征是两端高，中间低，呈浴盆状？ 2．为什么电子产品故障率()t 答：电子产品的故障率随时间的发展变化大致可分为3个阶段： （1）早期故障期：在此阶段，故障率高，可靠性低，但随工作时间的增加而迅速下降。电子产品发生早期故障的原因主要是由于设计、制造工艺上的缺陷，或者是由于元件和材料的结构上的缺陷所致。 （2）偶然故障期：此阶段是电子设备的正常工作期，其特点是故障率比早期故障率小得多，而且稳定，故障率几乎与时间无关，近似为一常数。 （3）耗损故障期：此阶段特点刚好与早期故障期相反，故障率随工作时间增加而迅速上升。损耗故障是由于产品长期使用而产生的损耗、磨损、老化、疲劳等所引起的。 λ曲线的特征是两端高，中间低，呈浴盆状？ 所以。电子产品故障率()t 3．请各举一个例子，说明温度、湿度对电子产品的影响。 答：例如，温度太高，电子产品中的元器件（大功率三极管）散热困难，易发热损坏。又如，环境太潮湿，易造成电子产品中的印刷板受潮，绝缘性能降低，导致漏电等故障发生。 4．供电电源质量对电子产品有哪些影响？ 答：供电电源质量主要是两方面，一是电压值不稳定，二是直流电压中含有交流成份。以电视机为例，电视机电源电压不稳定，会造成图像尺寸不稳定；电视机电源电压有50Hz交流成分，会对图像形成干扰，并可能产生50Hz交流声。 5．在万用表的使用中，你经常会犯哪些错误今后怎样避免 答：不同的学生，所犯的错误可能不一样。最常见的错误是：①用交流电压档测量直流电压；②用交流电压档测量信号发生器输出的交流信号；③手握万用表表棒的姿势不正确。等等。

失效分析总结

第一章 1、零件失效：当这些零件失去了它应有的功能时，则称该零件失效。 2、零件失效的含义： 1）.零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等，从而完全丧失其功能。 2）.零件在外部环境下作用下，部分的失去其原有功能，虽然能够工作，但不能完成规定功能，如由于腐蚀导致尺寸超差等。 3）零件虽然能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。 3、失效分析：通常是指对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技术活动，也就是研究失效现象的特征和规律，从而找出失效的模式和原因。 4、失效分析可分为事前分析、事中分析、事后分析。 5、失效分析的社会经济效益： （1）失效将造成巨大的经济损 失。 （2）质量低劣、寿命短导致重 大经济损失。 （3）提高设备运行和使用的安 全性。 第二章 1.工程构件的失效分为断裂、磨 损、腐蚀三大类。 2.失效形式分类及原因（表 2-1P18） 3.失效来源包括1.设计的问题2. 材料选择上的缺点 3.加工制 造及装配中存在的问题 4.不 合理的服役条件 4.应力集中：零件截面有急剧变 化处，就会引起局部地区的应 力高于受力体的平均应力，这 一现象称为应力集中。表示应 力集中大小的系数称为应力集 中系数。 5.缺口敏感性NSR=σNb/σb（σ Nb表示缺口式样抗拉强度，σ b表示光滑试样抗拉强度）比 值NSR越大，敏感性越小。当 NSR>1时，说明缺口处发生了 塑性变形的扩展，比值越大说 明塑性变形扩展越大，脆性倾 向越小。塑性材料的NSR>1， 材料反而具有缺口强化效应， 缺口敏感性小甚至不敏感。 NSR<1，说面缺口处还未发生明 显塑性变形扩展就脆断，表示 缺口敏感。 6.内应力通常分为3类：第一类 内应力（宏观应力）是指存在 于物体或者在较大尺寸范围内 保持平衡的应力，尺寸在 0.1mm以上；第二类内（微观） 应力是指在晶粒大小尺寸范围 内保持平衡的应力，尺寸为 10-1~10-2mm；第三类（微观） 应力是在原子尺度范围保持平 衡的应力，尺寸为10-3~10-6。 残余压应力能够提高零件的疲 劳抗力、抗应力腐蚀的能力。 7.残余应力对硬度的影响：当有 残余拉应力存在时，压头周围 塑性变形开始的较早，并使塑 性变形区域变大，其结果是表 现出硬度值下降；残余压应力 的影响较小。 8.残余应力对疲劳强度的影响： 当受到交变载荷的构件存在残 余压应力时，其疲劳强度就会 提高；而存在残余拉应力时， 其疲劳强度就会下降。 9.消除和调整残余应力的方法： 1.去应力退火 2.回火或自然 时效处理3.机械法（加静载或 动载） 10.失效形式主要有韧断（端口平 齐并与轴线垂直。原因是构件 的最大切应力超过材料的抗剪 强度引起的，解决办法是降低 回火温度）；脆断（端口与轴线 呈45°螺旋状，是由最大正应 力超过的正断强度引起的。解 决办法是适当提高回火温度）； 扭转角过大（由于轴件的刚度 不够引起的）。 11.交变应力：指应力大小或应力 方向随时间变化而作周期变化 的应力。疲劳：在交变应力作 用下，金属材料发生损伤的现 象。 12.疲劳抗力指标：疲劳极限、条 件疲劳极限、疲劳破坏的持久 值、裂纹扩展速率。 第三章 1、失效分析的基本原则： 1）整体观念原则 2）从现象到本质的原则 3）动态原则 4）一分为二原则（两分法原则） 5）纵横交汇原则（立体性原则） 2、失效系统工程：是把复杂的设备 或系统和人的因素当作一个统一体， 运用数学方法和计算机等现代化工 具，来研究设备或系统失效的原因与 结果之间的逻辑关系，并计算出设备 或系统失效与部件之间的定量关系。 3、故障树分析法：故障树分析法是 美国贝尔电话实验室的Waston H A 于1961年首先提出来的。故障树分 析的概念来自数学图论中树的概率 和计算机算法符号。在分析中把分析 的设备叫做系统，把组成该设备的零 件叫做组元。零件的工作状态用一些 参数（压力、温度、流量）来描述。 每种零件都处于两种状态（完好与失 效）中的一种。因此，设备也处于两 种状态中的一种：正常或失效。所谓 故障树分析就是分析各种事件（系统 组元的状态变化）之间的逻辑关系， 分清正常事件和异常事件（失效事 件），再找出失效原因。 4、失效分析的步骤： 1）现场调查（1）保护现场 （2）查明事故发生的时间、地 点及失效过程 （3）收集残骸碎片，标出相对 位置，保护好断口。 （4）选取进一步分析的试样，。 （5）询问且击者及其他有关人 员能提供的有关情况。 （6）写出现场调查报告。 2）收集背景材料（1）设备的自然情 况 （2）设备的运行记录 （3）设备的维修历史情况 （4）设备的失效历史情况 （5）设计图纸及说明书， 装配程序说明书，使用 维护说明书 （6）材料选择及其依据 （7）设备主要零部件的生 产流程 （8）设备服役前的经历， 包括装配、包装、运输、储存、安装 和调试等阶段。 （9）质量检验报告及有关 的规范和标准 3）技术参量复验（1）材料的化学成 分 （2）材料的金相组织及硬度 （3）常规力学性能 （4）主要零部件的几何参量及 装配间隙 4）深入分析研究（1）失效产品的直 观检查（变形。损伤情况，裂纹扩展， 断裂源） （2）断口的宏观分析及微 观形貌分析（多用扫描电镜） （3）无损探伤检查（涡流、 着色、磁粉、同位素、X射线、超声 波等） （4）表面及界面成分分析 （俄歇能谱） （5）局部或微区成分分析 （6）相结构分析（X射线衍 射法） （7）断裂韧性检查，强度、 韧性及刚度校核 5）综合分析归纳，推理判断提出初 步结论 根据失效现场获得的信息、背景材料 及各种实测数据，运用材料学、机械 学、管理学及统计学等方面的知识， 进行综合归纳、推理判断、分析后， 初步确定失效模式并提出失效原因 的初步意见和预防措施。 6）重现性试验或证明试验 重大事件 7）撰写失效分析报告 失效分析报告与科学研究报告相比 较，除了在应写得条理清晰、简明扼 要、合乎逻辑方面相同外，二者在格 式和侧重点等许多方面都有所不同。 失效分析侧重于失效增况的调查、取 证和验证，在此基础上通过综合归纳 得出结论、而不着重探讨失效机理， 这就有别于断裂机理的研究报告。 5、断口处理方法及不同断口怎样处 理：（1）在干燥大气中断裂的新鲜断 口防止锈蚀，防止手指污染断口

失效分析技术工具介绍

失效分析技术工具介绍 一、俄歇电子（Auger Analysis ） 是一种针对样品表面进行分析的失效分析技术。Auger Electron Spectroscopy 和Scanning Auger Microanalysis（微量分析）是两种Auger Analysis 技术。这两种技术一般用来确定样品表面某些点的元素成分，一般采取离子溅射的方法（ion sputtering），测量元素浓度与样品深度的函数关系。Auger depth可以被用来确定沾污物以及其在样品中的所在未知。它还可以用来分析氧化层的成分（composition of oxide layers），检测Au－Al键合强度以及其他诸如此类的。 与EDX或EDX的工作原理基本类似。先发射一次电子来轰击样品表面，被撞击出来的电子处于一个比较低的能量等级（low energy levels）。而这些能级较低的空能带就会迅速被那些能量较高的电子占据。而这个电子跃迁过程就会产生能量的辐射，也会导致Auger electrons（俄歇电子）的发射。所发射的俄歇电子的能量恰好与所辐射出的能量相一

致。一般俄歇电子的能量为50-2400ev之间。 在Auger Analysis 中所使用的探测系统一般要测量每一个发射出的俄歇电子。然后系统根据电子所带的能量不同和数量做出一个函数。函数曲线中的峰一般就代表相应的元素。 二、透射电镜（TEM） TEM一般被使用来分析样品形貌（morhology），金相结构（crystallographic structure）和样品成分分析。TEM比SEM系统能提供更高的空间分辨率，能达到纳米级的分辨率，通常使用能量为60- 350keV的电子束。 与TEM需要激发二次电子或者从样品表面发射的电子束不同，TEM收集那些穿透样品的电子。与SEM一样，TEM使用一个电子枪来产生一次电子束，通过透镜和光圈聚焦之后变为更细小的电子束。 然后用这种电子束轰击样品，有一部分电子能穿透样品表面，并被位于样品之下的探测器收集起来形成影像。 对于晶体材料，样品会引起入射电子束的衍射，会产生局部diffraction intensity variations，并能够在影像上非常清晰的显现出来。对于无定形材料，电子在穿透这些物理和化学性质都不同的材料时，所发生的电子散射情况是不相同的，这就能形成一定的对比在影像观察到。 对于TEM分析来说最为关键的一步就是制样。样品制作的好坏直接关系