过程和设计失效分析讲义
FMEA讲义典型案例运用

RP N
故 障 等 级
建议事项
负责人
期限
措施内 容
措施结果 S OD
RPN
5
实施FMEA背景
满足顾 客要求
保持竞 争力
减少失 效风险
改进产 品质量
FMEA背景
6
实施FMEA背景
美国用于维修费用的变化趋势
美军50年代,60%~500% 军 用
美军,1959年,25%
2003年,美国企业 美 巨头企业 50家 GM FORD GE
195亿美元 (2.5%) 44亿美元 (2.8%) 35亿美元 (2.5%) 7.4亿美元 (4.5%)
开展可靠性带来了经济利益
FMEA背景 可 靠 性 工 程 产 生 与 发 展
7
实施FMEA背景
FMEA背景
• 所有的制造问题中有80%是由糟糕的设计 引起的。
• 制造停工使英国每年损失470万生产小时。
图(即故障树),确定系统故障原因的各种可能组合方式,计算系统(或过 程 )故障概率,采取相应的纠正措施,以提高系统(或过程)可靠性的一 种设计分析方法。
事件树分析(ETA),是一种逻辑演绎方法,它在给定的一个初因事件的前 提下,分析此初因事件可能导致的各种事件序列的结果,从而可以评价系统 的可靠性与安全性
LOSS COST(大) 评价成本 大
质量成本 大
失败成本 大 预防成本 小
改进方向
采用客户至上的原则,致力于计划中 的事前准备,将问题防止于未然,以图顺畅 生产的高效模型。
假设先行型开发 主动的 QA 防患于未然
● 先期对应管理 - 防患于未然.。 - 真正的原因管理。 - FMEA
- FEED FORWARD(PREACTION)
失效分析基本常识以及操作流程

30
9.0 FA工程师因该具备的能力
1. 要懂基础的物理科学,对物理对电路都要有 一定的基础,否则无法解释一些本质现象, 思路也不宽。
2. 要熟悉产品封装工艺,这个是失效分析的基 础,不然没法给结论。
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9.0 FA工程师因该具备的能力
3. 要懂电路和机械装配图。 4. 熟悉材料科学,会分析各种材料的相关问题。 5. 要对业界的所有失效分析设备,材料分析设
分解器件观察 对比
案例
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5.0 主要程序
失效情况调查
器件相关信息 使用信息 环境信息
失效现象
失效过程
鉴别失效模式
光电特性测试 结构特征鉴定
失效特征描述
形状 颜色
大小 机械结构
位置 物理特性
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5.0 主要程序
失效机理分析
参考相关标准 综合分析 还原现象 观测失效样品 实验对比
表面劣化体内劣化零部件损坏材料缺陷设计缺陷使用不当插芯端面磨损芯片透镜脏污filter破裂芯片偏心量超标镜架漏光使用环境温度11014结合我们的产品例举常见的失效模式和失效机理失效模式失效机理无光功率liv曲线拐点sens超标串扰超标芯片烧坏光功率不稳定尾柄脱胶插芯端面磨损filter表面有胶粘接部位有气泡陶瓷环插拔力超标芯片不满足产品规格尾纤烫伤10基本概念21需要做失效分析的对象现场使用的失效样品客诉样品可靠性试验失效样品生产筛选失效样品特大异常样品20研究对象和要求22失效分析层次要求任一产品或系统的构成都是有层次的失效原因也具有层次性如系统单机部件组件零件元件材料
机械应力的过程。
常见的失效机理有:
表面劣化
DFMEA培训资料

DFMEA培训资料一、DFMEA 简介DFMEA,即设计失效模式及后果分析(Design Failure Mode and Effects Analysis),是在产品设计阶段,用于识别潜在的失效模式及其可能产生的后果,并采取预防措施以降低风险的一种工具。
DFMEA 的目的是在产品设计过程中,通过系统的分析,提前识别可能出现的问题,从而在设计阶段就采取措施进行改进,以提高产品的质量、可靠性和安全性,降低成本,缩短开发周期。
二、DFMEA 的实施步骤1、确定分析的对象和范围明确要分析的产品或系统。
界定分析的边界和功能。
2、组建团队包括设计工程师、工艺工程师、质量工程师、售后工程师等相关人员。
确保团队成员具备相关的知识和经验。
3、收集相关信息产品的技术要求和规范。
类似产品的失效案例和经验教训。
客户的需求和期望。
4、识别潜在的失效模式从功能、性能、可靠性等方面考虑。
采用头脑风暴等方法,尽可能全面地列出可能的失效模式。
5、分析失效的原因深入探究导致失效模式发生的根本原因。
可以使用因果图、5Why 等工具。
6、评估失效的影响对产品的功能、性能、安全性、客户满意度等方面的影响。
确定影响的严重程度(S),通常采用 1 10 的评分标准。
7、评估失效发生的可能性考虑设计控制措施的有效性。
确定发生的频率(O),评分标准 1 10。
8、评估检测失效的难易程度现有检测手段的有效性。
确定检测度(D),评分 1 10。
9、计算风险优先数(RPN)RPN = S × O × D根据 RPN 值的大小,确定优先改进的项目。
10、制定改进措施针对高 RPN 值的失效模式制定相应的改进措施。
明确责任人和完成时间。
11、重新评估风险实施改进措施后,重新计算 RPN 值,评估改进效果。
三、DFMEA 中的关键概念1、失效模式产品或系统不能满足设计要求或预期功能的表现形式。
例如:零件断裂、功能失效、尺寸超差等。
2、失效原因导致失效模式发生的因素。
FMEA讲义课件

设计FMEA流程图
流 程
说 明
设计工程师应负责确认各项改正行动均经完成或均经通知负责人确实执行。
对RPN之项目应最优先采取必要措施,其目的在降低严重性、发生性及侦测性之分数。若不采有效之改正措施则制程FMEA之成效将受局限。
将风险领先指数做成柏拉图并决定建议之措施
将已采取之改正行动之内容及其完成日期填入记录,重新预估并记录改正后之严重性、发生性及侦测性之结果;计算新的RPN值。如果必要时,采取适当行动以降低RPN值。
9
很高
产品功能不能运作,丧失基本功能
8
高
产品功能能运作,但功能降低,顾客严重不满
7
中等
功能可运作,但舒适性及方便性降低,顾客使用时不满意
6
低
功能能运作,但舒适性及方便性降低,顾客使用时有些不满意
5
很低
如功能性、外观及结构等不合要求,大多数顾客注意到的了缺陷
4
微小
如功能性、外观等不合要求,一般顾客可注意到的缺陷
4
高
设计控制将会侦测出潜在原因/机制和随后的失效模式
3
非常高
设计控制有很高的机会侦测出潜在原因/机制和随后的失效模式
2
几乎肯定
设计控制几乎会侦测出潜在原因/机制和随后的失效模式
1
D-FMEA导入时机与展开
IN PUT
OUT PUT
产品主要功能
.
发生性系指预测该不良模式发生之频
度,不
良之
预防必须加以考虑
.
侦
测性系对该零件或装配件送交生产前,其可
能
存在之设计弱点是否能经设计
验证而查出之能
力
.
设计工程师应负责确认各项改正行动均经完成
失效分析基本常识以和操作流程图

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6.0 操作流程-6
上传到OA存档/供查阅
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7.0 注意事项
先了解再鉴定 先方案再操作 先无损再破坏
先了解准确、详尽的使用 信息,通常需要使用方配 合。
根据失效现象,制定方案 后再进行分析。检查分析 过程中可以修订分析方案。
失效分析的基本原则。先 确认所有无损检验完成后, 在进行半破坏和破坏分析。
提交分析报告
任务来源 分析过程
背景描述
分析结果
记录和图片 综合评审
分析实质原因 提出纠正措施
工艺
设计结构 材料
测试方法 使用条件 质量控制
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6.0 操作流程-1
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6.0 操作流程-2
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6.0 操作流程-3
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6.0 操作流程-4
先观察后测试
先进行外观检查再做参数 测试和功能测试。
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7.0 注意事项
先宏观再微观
先检查整体外观和功能, 再检查局部外观与功能。
先简单再复杂
先做简单的项目分析,再 进行复杂的项目分析。
先静态后动态 先恢复再分解
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先做空载和常温等常规测 试,再模拟使用条件测试。
先进行模拟实验,尽力恢 复失效功能或参数,再做 分层解剖检查分析。
机械应力的过程。
常见的失效机理有:
表面劣化
插芯端面磨损
材料缺陷
芯片偏心量超标
体内劣化
芯片透镜脏污
设计缺陷
镜架漏光
失效分析培训

X-RAY判断原则
不良情况 球脱 点脱 原因或责任者 组装
如大量点脱是同一只脚,则为组装不良。如点脱金丝形状较规 则,则为组装或包封之前L/F变形,运转过程中震动,上料框架 牵拉过大,L/F打在予热台上动作大,两道工序都要检查。如点 脱金丝弧度和旁边的金丝弧度差不多,则为组装造成。
整体冲歪,乱,断
可靠性试验(三)
交变试验:评估产品在经过极高,极低温度后,再放入温 湿度变化之环境后产生的效应。 稳态湿热THT:评估非密闭性之固态产品在湿气环境下之 可靠度,使用温度条件加速水汽渗透。 高温贮存HTST:判断高温对产品之效应。 低温试验LT:判断低温对产品之效应。 电耐久BURN-IN:对产品施加一定的电压,电流来加速产 品的电老化。
金丝布线和芯片表观(一)
金丝 导电胶 芯片 基岛 管脚 树脂体(阴影部 份)
金丝布线和芯片表观(二)
粉红色是腐球后的压区,实 质上是氧化硅的颜色。
铝线 氧化硅
金丝布线和芯片表观(三)
中测点 金球 金丝 未腐球时的压区
通常芯片上的白色部分为铝线 。图 片上白 色)区域是压区,另有小块白色区域 是中测点(芯片制造厂用来测试芯片 合格与否的地方),上图中芯片表面 粉红色部位为氧化硅。整个芯片表面 有一层薄薄的芯片保护层。腐球后的 压区有不同的颜色,如红,黄,绿, 蓝,紫等,这是因为氧化层厚度不同 的缘故。 上图为一例,实际上视芯 片不同各部位颜色或形状有很大区别。
静电对电子元件之影响
物体放电形式主要通过低电阻区域,放电电流 I= Q/t,即静电电荷变化量与完成这些静电电 荷变化所用的时间之比。当I足够大时,能影 响P-N结热击穿接合点,导致氧气层击穿,引 起即时的和不可逆转的损坏,但这种损坏只有 10%可引起产品即时损坏,90%的产品可毫无觉 察地通过测试,流到客户手里,但它的可靠性 却大大地降低了,并且静电可吸附灰尘,降低 基片净化度,使IC成品率下降。
系统、设计、过程、服务FMEA讲义表格

的潜在失效模式。
系统、组件、零件FMEA的关系
系统FMEA
潜在失效模式
潜在失效后果
潜在失效要因/机理
问题
问题的衍生后果
问题的原因
组件FMEA
潜在失效模式
潜在失效后果
潜在失效要因/机理
从系统FMEA问题获得问题的原因
潜在失效要因/机理
从系统FMEA问题获得问题的原因
从系统FMEA得到的影响(可能定义更详细)
新的设计故障模式问题的根本原因
服务FMEA
潜在失效模式
潜在失效后果
潜在失效要因/机理
从组件FMEA获得的问题的原因
与组件FMEA的影响相同
特定的服务失效模式的根本原因
注:系统FMEA为设计FMEA和服务FMEA提供了所有的基本信息,虽然三者的潜在失效后果即故障影响是
相同的,但系统FEMA潜在失效要因会转换为组件FMEA的潜在失效模式,而组件FMEA潜在失效模式又
有自己的潜在失效要因,并最终转化为零件FMEA的潜在失效模式
。
系统、设计、服务FMEA的关系
系统FMEA
潜在失效模式
潜在失效后果
潜在失效要因/机理
问题
问题的衍生后果
问题的原因
设计FMEA
潜在失效模式
潜在失效后果
2分析依据是系统功能框图(表示系统功能)
二、系统潜在失效模式:是问题、关注点、改进的机会和故障。考虑系统功能的丧失。例如:
不能打开
不能关闭
不能提供足够的能量
操作故障
不能控制速度
三、系统潜在失效后果:是系统潜在失效模式造成的后果(系统功能的丧失关联影响)。必须考虑系统本身、其他系统、产品及
过程装备的失效分析技术压力容器安全课件

疲劳失效的断口特征
箭头 萌生区 A 疲劳扩展区 B 瞬断区 C 剪切唇区
疲劳失效
三、断口特征
• 宏观特征:断口比较平齐光整;断口上有明显的分区。 • 三个区域:萌生区或原始缺陷区、疲劳扩展区和瞬断区。 • 每一循环就在断口上留下一条辉纹,因此从辉纹间测 得的间距大体可以计算出疲劳扩展速率。
3.1 强度理论简述
应力计算
P P
A
平均应力
P
A
强度理论简述
材料性能和许用应力的确定
σs σb
= i
n安
强度理论简述
建立强度条件
•应力计算 •许用应力的确定 •建立强度条件
强度理论简述
强度理论核心
不考虑安全系数
b
3.2 影响强度不足的因素
• 载荷变化:误操作,意外情况等 • 材料强度变化:材质问题、超温、材料劣化损伤等 • 承载截面变化:腐蚀引起的整体或局部减薄等
4.1 断裂力学简述-断裂判据
有裂纹结构
KI KIC
KIC材料性能参数
无裂纹结构 强度理论:
或
b
应力强度因子
• Stress intensity factor
形状系数
由Irwin等1957 年导出。Kies 的缩写,Irwin 的同事。
KI Y a
裂纹尺寸 载荷因素
弹性力学
线弹性断裂力学
韧性破坏断口的显微形貌特征
脆性破坏断口的显微形貌特征
4.断裂(有缺陷结构)
4.1 断裂力学简述 4.2 影响结构断裂的因素 4.3 破坏的特点 4.4 缺陷产生的原因 4.5 防止措施
4.1 断裂力学简述
有裂纹结构
,
无裂纹结构 应力分布均匀:
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Steps DFx( DFX6步 ) Milestone (项目回顾)
Project Kick Off Meeting 项目启动会议 Modify STD Standard
NPI Implementation 新产品介绍 1. Early Involvement – DFMEA 早期参与设计失效模式分析 2. Assess Manufacturing requirement 生产需求评估 3. Design Review 设计评审 NPI Data /HALT Strife Mixing Source Safety review
發生度 (Occurrence)
定义:原因发生并引起失败模式的频率
等级 非常高: 无可避免 的不良 大于 50% 不良 约 30% 不良 约 10% 不良 高:高频率不良 约 5% 不良 约 1% 不良 中: 经常性的不良 约 2500 Dppm 约 500 Dppm 低: 偶发性的不良 非常低 无 约 100 Dppm 小于 10 Dppm 小于 3.4 Dppm >0.67 >0.83 >1.00 >1.17 >1.33 >1.5 >2.167 7 6 5 4 3 2 1 不良率 Cpk <0.33 >0.33 >0.51 评分 10 9 8
影响1 失败模式1 影响2
失败模式1 失败模式2
影响1
失败模式和影响并非总是一对一的关系
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原因
定义:导致失败模式发生的流程变异来源 范例
反应炉温度过高:温差电偶未校准
不正确的PO号码:打字错误 表面污损:原材料不良
没有响应的电话询问(客户服务部门):服务人员不足
涂漆太薄:溶剂太多
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用来记载项目完成的过程
是一个不断检討,修订及更新之动态文件
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FMEA输入及输出
输入 流程地图(Process Map) C&E Matrix(矩阵) 流程记录 流程程序(Flow)
输出
列出预防失败的行动方案 已采取改善的行动记录
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FMEA工作表
# Process Function (Step) C Potential Failure S Potential Failure l Modes (process E Effects (Y's) a defects) V s Potential Causes of Failure (X's) O C C Current Process Controls D E T R P N Recommend Actions Responsible Person & Target Date Taken Actions S O D E C E V C T R P N
9
FMEA的种类(II)
II﹕Process流程FMEA
1.更完善的流程设计 2.找出高风险的流程步骤
3.找出流程变量的控制办法
4.支持不同工作小组之间的失效案例讨论 5.提供流程持续改善的工作架构
客戶﹕最终用户﹐下游制程﹐组装流程﹐服务作业……
10
FMEA的种类(III)
III﹕Service FMEA(服务FMEA)
结构性的方法: 确认产品,服务和制程可能发生失败或错误的各种方式 评估特定因子所导致的风险 排列降低风险的改善行动 评估设计审查计划(产品)或是现用的控制计划(流程) 主要指导方向:
确认产品和流程可能发生失败的各种方式并消除或减低其风险
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风险从何而来?
不良的控制计划及SOP 不良的制程能力
Alpha Test Beta Test /Calculated Test Report/Check MTBF/ComponentStr list review ess 6 pack Cpk 6 pack CPK Test report/Check PFMEA list review
Safety Approval安全性批准
Design Review DFx/DF M
Design Review DFx/DF M
Maturity 设计成熟 度评审 93%
Maturity 设计成熟 度评审 98%
Design Review 设计成熟 度评审 DFx/DF M
Maturity 100%
Final Review
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定义- FMEA
目前控制方法
定义: 系统化的方法及设备来防制,侦查错误模式,或原因(在产生影响 前)
防制系统包含错误防制(Poke Yoke),自动控制及setup确认
控制方法包含查核,检查表,检驗,实验室测試,训練, SOP,及预防 性维修等
何者对流程改善比较重要:防制或侦查?
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失败模式,影Customer Inquiry客户调查
RFQ Process报价邀请过程
RFQ Package
Design Guideline(设计准则) Electronic Design Guideline Rev:G电子设计原理 PCB Layout Guideline Rev:EPCB电路设计原理 Technical proposals(工程建议书) EMI Design Guideline Rev:C电磁加热设计原理 • Block Diagram(流程图) Safety Design Guideline Rev:06 or customers • Preliminary schematic(原理图) • Power loss analysis(功率损耗分析) 客户安全设计指南 Component Stress Guideline Rev:Cor • Thermal evaluation(热量评估) Customers.客户要求准则指南 • Package design(包装设计) Mechanical Design Guideline机械设计指南 • Theory of Operation(操作规范)
view (物料清单评审) m Member (团队成员) ess Information流程信息
Project Management Tools:项目管理工具 MS Windows Project management 窗口存贮系统管理
Demonstrated MTBF平均故障间隔时间
New Product
影响
定义:对顾客需求的影响
一般而言以外部顾客为主,也可包括下工程的需求 范例
反应炉温度过高:产品不合规格
不正确的PO号码:应收账款追踪错误 表面污損:黏着力不佳 没有响应的电话询问(客户服务部门):顾客不满足 涂漆太薄:覆盖不佳
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失败模式和影响之链接
失败模式1 失败模式2 影响1
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失败模式
定义:某个流程输入所发生的失败方式,若没有被查出,进而改进或移
除,将造成影响 可能起因于不良品(在不连续制造工厂內)或流程输入变量超出规格
所能观察到的所有错误现象皆是失败模式
范例 反应炉温度过高
不正确的PO号码
表面污损 没有响应的电话询问(客户服务部门) 涂漆太薄
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不明确的客户期待
潜在的安全问题
含糊的工艺标准
累计风险
原料变异
设备可靠度 测量变异 (生产现上及品管)
不适的规格界限
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FMEA的种类(I)
I﹕Design/Product FMEA设计﹑产品FMEA 1.更完善的产品设计
2.找出失效模式
3.得以设定矫正措施的优先级 4.支持不同工作小组的失效案例讨论 5.提供设计持续改善的工作架构 6.找出在系统阶层经常遗漏的失效模式 专注于潜在的失败模式 和产品功能﹐因设计问题导致系统功能失败 客户﹕最终用户﹐制造﹐组装﹐服务……
D E T
R P N
Recommend Actions
Responsible Person & Target Date
Taken Actions
S O D E C E V C T
R P N
1 2 3 4 5 6 7 8
输入 为何?
可能 导致 什么 失败?
对输 出有 何影 响? 多严 重?
原因 为何?
如何 侦查 或预 防? 效果 如何?
我们 能做 什么?
多常 发生?
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严重度(Severity)
定义:对顾客需求的影响,也可以关系到安全及其他问题
等级 危险 破坏 评估要点 不良模式可能危及用户安全, 如短路走火等 评分 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
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产品的不良可导致其他外围系统无法使用, 如 EMI不良 非常高 产品功能不良且无法重工, 如 IC/COB 问题 产品结构性不良, 使部份产品运送到客户手上 高 即无法使用(DOA) 由于设计或材料的问题, 导致产品功能不良, 中 所生产之成品, 半成品必须全数重工 由于设计或材料的问题, 导致产品组装干涉或 低 外观不良, 所生产之成品, 半成品必须全数重 工 由于机器或制程问题, 导致产品功能不良,部 非常低 份成品, 半成品必须选别重工 由于机器或制程问题, 导致产品组装干涉或外 微小 观不良,部份成品, 半成品必须选别重工 由于人为因素造成功能或外观之偶发性不良, 非常微小 只有少数客户会注意到此问题 无 不影响
五、FMEA的分析实施步骤
六、如何成功的导入FMEA
3
3
NPI flow
4
一、 FMEA的制作时期
当新的系统﹐产品﹐和流程设计的时候 当现有的设计﹐流程变更的时候
当原有的设计﹐流程转用至新的场所﹑环境
(Material, Manufacturing or assembly process) (原材料,生产制造或者装配过程)
Product Sign-off 产品 签核 /Yellow Book Release