FMEA失效分析的步骤与方法
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注意：酸液不能超过烧杯的规定刻度，以防加 热过程酸液溅出来
• 显微镜观察焊接件结构，芯片的外观检查等 • 烘烤后测试
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
• 步骤二：去铜
• 配比 浓硝酸 • 加热时间：沸腾后3-5分钟离开电炉至铜反应完
注意：加热沸腾比较剧烈，加酸液的液面不要 超过烧杯的规定刻度，
• 显微镜观察，焊锡的覆盖面积、气孔、位置、焊锡 颗粒，芯片Crack等
• 测试仪器、测试步骤及参数的种类都可以简化
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
四、失效分析技术
失效分析的电测
– 管脚测试
• 管脚测试可以确定失效的模式和管脚，无法确定失 效的确切部位
例1：GBJ 的+AC1电性失效，其余管脚OK，则可以 只对+AC1的晶粒做后续分析，如X-RAY等
例：一些失效的在光学显微镜下观察到的现象
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
四、失效分析技术
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
四、失效分析技术
2、电测技术
– 质量检验的电测
• 采用标准化的测试方法，判定该器件是否合格，目 的是确定器件是否满足预期的技术要求
– 失效分析的电测
• 采用非标准的测试方式，目的是用于确定器件的失 效模式、失效部位并估计可能的实效机理
– 不涉及分析结果或最终结论的照片可以在报告 中不列入
拥有但不需要总比需要但没有要好
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
四、失效分析技术
• 光学显微镜作用
– 用来观察器件的外观及失效部位的表现形状、 分布、尺寸、组织、结构、缺陷、应力等，如 观察器件在过电应力下的各种烧毁和击穿现象 ，芯片的裂缝、沾污、划伤、焊锡覆盖状况等 。
• 对于目视或显微镜下无法观察到的芯片， 可以加电后借助红外热像仪或液晶测试找 到失效点
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
7、失效点的物理化学分析
• 为更进一步确认失效点的失效机理，我们 需要对失效点进行电子放大扫描(SEM)和能 谱分析(EDX)，以找到失效点的形貌和化学 元素组成等，作为判定失效原因的依据。
失效的确切部位
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
4、非破坏性分析
• 定义：不必打开封装对样品进行失效分析 的方法，一般有：
– 显微镜的外观检验 – X-RAY检查内部结构 – C-SAM 扫描内部结构及分层
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
5、DE-CAP分析
• 步骤一：去黑胶
配比：发烟HNO3：H2SO4=3：1 加热时间：煮沸后5-10分钟（根据材料大小）
FMEA失效分析的步骤 与方法
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
2020年4月10日星期五
内容提要
• 基本概念 • 失效分析的目的和作用 • 失效分析的一般步骤 • 失效分析技术介绍 • 失效机理的分析 • 案例 • 注意事项 • Q&A
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
一、基本概念
• 失效
– 器件性能发生剧烈的或是缓慢的变化,这些变化 达到一定程度,器件不能正常工作,这种现象叫做 失效。
• 失效机理
– 失效的物理和化学根源叫失效机理。
• 物理和化学根源包括：环境、应力和时间，环境和应力包括温 度、湿度、电、机械等
• 失效的物理模型
– 应力-强度模型
• 认为失效原因是由于产品所受应力超过其极限强度，此模型可 解释EOS、ESD、Body crack等。
– 应力-时间模型
• 认为产品由于受到应力的时间累积效应，产品发生化学反应， 微观结构发生变化，达到一定程度时失效，此模型可解释材料 的欧姆接触电阻增大，电压随时间衰降，焊接部分的热疲劳现 象等。
• 对于一些经过潮湿环境下失效，或从其电 性上表现为漏电大或不稳定的器件，有必 要进行烘焙后测试
• 方法：
– 温度：150℃常压 – 时间：4小时以上
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
3、电性测试及确定失效模式
• 不同与质量检验为目的的测试，采用非标 准化的测试方法，可以简化．
• 包括引脚测试和芯片测试两类 • 可以确定失效的管脚和模式，但不能确定
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
二、失效分析的目的及作用
• 目的
– 找出器件失效的物理和化学根源，确定产品的 失效机理
• 作用
– 获得改进工艺、提出纠正措施，防止失效重复 出现的依据
– 确定失效的责任方，避免不必要的损失赔偿 – Biblioteka Baidu估产品的可靠度
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三、一般步骤
• 1、收集失效数据 • 2、烘焙 • 3、测试并确定失效模式 • 4、非破坏性分析 • 5、DE-CAP • 6、失效定位 • 7、对失效部分进行物理化学分析 • 8、综合分析，确定失效原因，提出改善措施
• 失效模式
– 指失效的表现形式，一般指器件失效时的状态 ，如开路、短路、漏电或参数漂移等。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
• 失效模式的分类
– 按失效的持续性
• 致命性 、间歇性、缓慢退化
– 按失效时间
• 早期失效 、随机失效 、磨损失效
– 按电测结果
• 开路、短路、漏电、参数漂移
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
8、综合分析
• 根据前面步骤的逐步分析，确定最终失效 原因，提出报告及改善建议及完成报告。
•你的成果
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
四、失效分析技术
1、摄影和光学显微术 • 本厂有0-400倍的光学显微镜和影象摄取装
置,基本上可以含盖整个分析过程需要的光 学检查
– 每个元件都需要记录一般状态的全景照片和特 殊细节的一系列照片
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
• 步骤三：去焊锡
• 配比 浓硝酸 • 加热时间：沸腾后30分钟左右
注意：加酸液的液面不要超过烧杯规定刻度， 以防止酸液溅出
• 显微镜观察，芯片正反两面观察，Surge mark点，结 构
• 电性确认
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6、失效定位
• 对于在芯片上明显的异常点，如Surge mark 、Micro crack、氧化层脱落，比较容易定位
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1、失效数据收集
• 作用：根据失效现场数据估计失效原因和 失效责任方
• 失效现场数据的内容
• 失效环境：潮湿、辐射 • 失效应力：过电、静电、高温、低温、高低温 • 失效发生期:早期、随机、磨损 • 失效历史：以往同类器件的失效状况
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2、烘焙
• 显微镜观察焊接件结构，芯片的外观检查等 • 烘烤后测试
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• 步骤二：去铜
• 配比 浓硝酸 • 加热时间：沸腾后3-5分钟离开电炉至铜反应完
注意：加热沸腾比较剧烈，加酸液的液面不要 超过烧杯的规定刻度，
• 显微镜观察，焊锡的覆盖面积、气孔、位置、焊锡 颗粒，芯片Crack等
• 测试仪器、测试步骤及参数的种类都可以简化
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四、失效分析技术
失效分析的电测
– 管脚测试
• 管脚测试可以确定失效的模式和管脚，无法确定失 效的确切部位
例1：GBJ 的+AC1电性失效，其余管脚OK，则可以 只对+AC1的晶粒做后续分析，如X-RAY等
例：一些失效的在光学显微镜下观察到的现象
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四、失效分析技术
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四、失效分析技术
2、电测技术
– 质量检验的电测
• 采用标准化的测试方法，判定该器件是否合格，目 的是确定器件是否满足预期的技术要求
– 失效分析的电测
• 采用非标准的测试方式，目的是用于确定器件的失 效模式、失效部位并估计可能的实效机理
– 不涉及分析结果或最终结论的照片可以在报告 中不列入
拥有但不需要总比需要但没有要好
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四、失效分析技术
• 光学显微镜作用
– 用来观察器件的外观及失效部位的表现形状、 分布、尺寸、组织、结构、缺陷、应力等，如 观察器件在过电应力下的各种烧毁和击穿现象 ，芯片的裂缝、沾污、划伤、焊锡覆盖状况等 。
• 对于目视或显微镜下无法观察到的芯片， 可以加电后借助红外热像仪或液晶测试找 到失效点
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7、失效点的物理化学分析
• 为更进一步确认失效点的失效机理，我们 需要对失效点进行电子放大扫描(SEM)和能 谱分析(EDX)，以找到失效点的形貌和化学 元素组成等，作为判定失效原因的依据。
失效的确切部位
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4、非破坏性分析
• 定义：不必打开封装对样品进行失效分析 的方法，一般有：
– 显微镜的外观检验 – X-RAY检查内部结构 – C-SAM 扫描内部结构及分层
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
5、DE-CAP分析
• 步骤一：去黑胶
配比：发烟HNO3：H2SO4=3：1 加热时间：煮沸后5-10分钟（根据材料大小）
FMEA失效分析的步骤 与方法
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
2020年4月10日星期五
内容提要
• 基本概念 • 失效分析的目的和作用 • 失效分析的一般步骤 • 失效分析技术介绍 • 失效机理的分析 • 案例 • 注意事项 • Q&A
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
一、基本概念
• 失效
– 器件性能发生剧烈的或是缓慢的变化,这些变化 达到一定程度,器件不能正常工作,这种现象叫做 失效。
• 失效机理
– 失效的物理和化学根源叫失效机理。
• 物理和化学根源包括：环境、应力和时间，环境和应力包括温 度、湿度、电、机械等
• 失效的物理模型
– 应力-强度模型
• 认为失效原因是由于产品所受应力超过其极限强度，此模型可 解释EOS、ESD、Body crack等。
– 应力-时间模型
• 认为产品由于受到应力的时间累积效应，产品发生化学反应， 微观结构发生变化，达到一定程度时失效，此模型可解释材料 的欧姆接触电阻增大，电压随时间衰降，焊接部分的热疲劳现 象等。
• 对于一些经过潮湿环境下失效，或从其电 性上表现为漏电大或不稳定的器件，有必 要进行烘焙后测试
• 方法：
– 温度：150℃常压 – 时间：4小时以上
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3、电性测试及确定失效模式
• 不同与质量检验为目的的测试，采用非标 准化的测试方法，可以简化．
• 包括引脚测试和芯片测试两类 • 可以确定失效的管脚和模式，但不能确定
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二、失效分析的目的及作用
• 目的
– 找出器件失效的物理和化学根源，确定产品的 失效机理
• 作用
– 获得改进工艺、提出纠正措施，防止失效重复 出现的依据
– 确定失效的责任方，避免不必要的损失赔偿 – Biblioteka Baidu估产品的可靠度
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三、一般步骤
• 1、收集失效数据 • 2、烘焙 • 3、测试并确定失效模式 • 4、非破坏性分析 • 5、DE-CAP • 6、失效定位 • 7、对失效部分进行物理化学分析 • 8、综合分析，确定失效原因，提出改善措施
• 失效模式
– 指失效的表现形式，一般指器件失效时的状态 ，如开路、短路、漏电或参数漂移等。
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• 失效模式的分类
– 按失效的持续性
• 致命性 、间歇性、缓慢退化
– 按失效时间
• 早期失效 、随机失效 、磨损失效
– 按电测结果
• 开路、短路、漏电、参数漂移
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8、综合分析
• 根据前面步骤的逐步分析，确定最终失效 原因，提出报告及改善建议及完成报告。
•你的成果
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四、失效分析技术
1、摄影和光学显微术 • 本厂有0-400倍的光学显微镜和影象摄取装
置,基本上可以含盖整个分析过程需要的光 学检查
– 每个元件都需要记录一般状态的全景照片和特 殊细节的一系列照片
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
• 步骤三：去焊锡
• 配比 浓硝酸 • 加热时间：沸腾后30分钟左右
注意：加酸液的液面不要超过烧杯规定刻度， 以防止酸液溅出
• 显微镜观察，芯片正反两面观察，Surge mark点，结 构
• 电性确认
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
6、失效定位
• 对于在芯片上明显的异常点，如Surge mark 、Micro crack、氧化层脱落，比较容易定位
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
1、失效数据收集
• 作用：根据失效现场数据估计失效原因和 失效责任方
• 失效现场数据的内容
• 失效环境：潮湿、辐射 • 失效应力：过电、静电、高温、低温、高低温 • 失效发生期:早期、随机、磨损 • 失效历史：以往同类器件的失效状况
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
2、烘焙