FA失效分析案例集

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FA失效模式分析

FA失效模式分析
即失效\故障\损坏\失败分析
2021/4/14
1.0 基本概念
1.2 什么是“失效模式” ? --- 失效模式是指由失效机理所引起的可观察到的物理 或化学变化(如开路、短路或器件参数的变化)。
通俗讲就是失效的表现形式。 失效模式通常从技术角度可按失效机制、失效零件 类型、引起失效的工艺环节等分类。从质量管理和可靠性 工程角度可按产品使用过程分类。
(FA)失效分析基本常识 及操作流程
—— 建立失效分析管理程序
2021/4/14
1.0 基本概念
1.1 什么是“失效分析” 、“FA”? 失效分析:
--- 是指产品失效后,通过对产品及其结构、使用和技 术文件的系统研究,从而鉴别失效模式、确定失效机理 和失效演变的过程。 FA: --- Failure Analysis
案例
2021/4/14
4.0 分析方法
4.2 半破坏性分析
修复参数,提取能够 使其参数回复的条件,
从而总结失效机理
案例
2021/4/14
4.0 分析方法
4.3 破坏性分析 排除A处的因素
案例
2021/4/14
4.0 分析方法
4.3 破坏性分析
分解器件观察 对比
2021/4/14
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 失效特征描述
2021/4/14
光电特性测试 结构特征鉴定
形状 颜色
大小 机械结构
位置 物理特性
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
提交分析报告
任务来源 分析过程

FA故障树分析课件

FA故障树分析课件
故障树应由设计人员在FMEA基础上建立。可靠性专业 人员协助、指导,并由有关人员审查,以保证故障树 逻辑关系的正确性。
应与FMEA工作相结合
应通过FMEA找出影响安全及任务成功的关键故障模 式(即I、II类严酷度的故障模式)作为顶事件,建立
故障树进行多因素分析,9找出各种故障模式组合,为 2023/12/30
内容提要
概述 故障树的基本概念
定义 目的、特点
FTA工作要求
常用事件、逻辑门符号
故障树分析
定性分析
定量分析
1
重要度分析
2023/12/30
概述
切尔诺贝利核泄露事故、美国的挑战者号升空后爆炸 和印度的博帕尔化学物质泄露。
FMECA:单因素分析法,只能分析单个故障模式对系 统的影响。
故障树定性分析
· 求最小割集 · 最小割集比较
故障树定量分析
· 求顶事件发生概率 · 重要度分析
确定 设计 上的 薄弱 环节
采取措 施,提 高产品 可靠性 和安全 性
FTA 报告
2023/12/30
18
故障树定性分析
目的
寻找顶事件的原因事件及原因事件的组合(最小割集 )
发现潜在的故障 发现设计的薄弱环节,以便改进设计 指导故障诊断,改进使用和维修方案
A
时,输出事件A才发生。
顺序条件
B
A
非门:输出事件A是输入事件B的逆事件。
B
2023/12/30
15
符号 故障树常用逻说辑明门符号
相同转移符号(A是子树代号,用字母数字表示):
A
A
左图表示“下面转到以字母数字为代号所指的地方去”
右图表示“由具有相同字母数字的符号处转移到这里 来”

FA失效模式分析PPT课件 (2)全篇

FA失效模式分析PPT课件 (2)全篇

7. 搞过项目管理,会引导团队达成目标。
8. 可靠性有投入,能做风险验证和拍板,对产品
的发货负责。
9. 了解器件应用、对应用分析有一定的经验。
10. 较强的推动能力、勇于挑战。
2024/10/11
33
10/11/2024
1.3 什么是“失效机理”? --- 失效机理是指导致器件失效的物理、化学、电和
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
体内劣化
芯片透镜脏污
零部件损坏
Filter破裂
材料缺陷
设计缺陷
使用不当
芯片偏心量超标
2024/10/11
镜架漏光
使用环境温度110℃
5
10/11/2024
1.0 基本概念
12
10/11/2024
3.0 意义和价值
3.3 通过建立反馈系统,共享技术信息,推动技 术革新。
失效分析的反馈系统可与技术开发和市场部门、甚至 与国家的质量管理部门、可靠性研究中心、数据中心及数 据交换网相结合。转化为各类技术文献,减少失效发生几 率,增加经济效益。
2024/10/11
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10/11/2024
(FA)失效分析基本常识 及操作流程
—— 建立失效分析管理程序
2024/10/11
1
10/11/2024
1.0 基本概念
1.1 什么是“失效分析” 、“FA”? 失效分析:
--- 是指产品失效后,通过对产品及其结构、使用和技术文 件的系统研究,从而鉴别失效模式、确定失效机理和失 效演变的过程。
FA: --- Failure Analysis
先进行外观检查再做参数 测试和功能测试。

FA失效模式分析

FA失效模式分析

FA失效模式分析FA失效模式分析(Failure Mode Analysis,简称FMA)是一种通过评估系统或产品在失效状态下的不同模式来识别和分析潜在失效的方法。

FA失效模式分析不仅可以帮助我们理解系统中的不足和潜在的问题,还可以为改进设计和提高可靠性提供有价值的信息。

本文将详细介绍FA失效模式分析的步骤和应用。

1.确定失效模式:首先,需要确定可能导致系统或产品失效的各种模式。

这些模式可能包括组件损坏、电路故障、材料老化等。

通过分析相似产品或系统的历史数据、文献研究以及专家意见,可以帮助确定潜在的失效模式。

2.分析失效原因:在确定失效模式后,需要进一步分析导致这些失效的具体原因。

这可能涉及到多个因素,如材料质量、制造工艺、设计缺陷等。

通过对失效模式进行细致的分析和排查,可以找出可能的失效原因。

3.评估失效后果:在分析失效原因之后,需要评估失效对系统或产品的影响。

这可能包括安全隐患、性能下降、生产停顿等。

通过对失效后果进行评估,可以确定哪些失效模式是最重要的,并为优先处理提供依据。

4.制定对策:在评估失效后果之后,需要制定相应的对策来解决失效问题。

对策可能包括材料改进、工艺优化、设计改造等。

通过制定可行的对策,可以提高系统或产品的可靠性,并减少失效的可能性。

5.验证效果:最后,需要验证所制定对策的效果。

这可以通过实验、测试以及现场观察来完成。

通过对所采取对策的效果进行验证,可以确保系统或产品的可靠性得到提高。

FA失效模式分析可以应用于各种领域,如汽车、航空航天、电子设备等。

它可以帮助企业识别和排除产品或系统中的潜在问题,确保产品的可靠性和性能。

例如,在汽车行业,FA失效模式分析可以帮助企业识别车辆在使用过程中可能出现的故障模式,并采取相应的对策来提高车辆的可靠性。

总之,FA失效模式分析是一种有效的方法,可以帮助我们识别系统或产品中的潜在问题,并为改进设计和提高可靠性提供有价值的信息。

通过对失效模式、失效原因和失效后果的分析,可以制定合理的对策,并通过验证效果来确保系统或产品的可靠性得到提高。

潜在失效模式与后果分析

潜在失效模式与后果分析

后果分析
交通事故、人员伤亡、品牌声誉受损等。
预防措施
严格把控零部件质量、定期进行车辆检查和 维护、提高生产工艺和流程的可靠性。
案例三:医疗器械潜在失效模式与后果分析
潜在失效模式
设备故障、软件错误、电池寿命过短等。
后果分析
诊断错误、治疗延误、患者生命安全受到威胁等。
预防措施
加强设备维护和校准、提高软件的安全性和稳定性、 采用高可靠性的电源和电池。
06 案例研究
案例一:电子产品潜在失效模式与后果分析
01
潜在失效模式
电子元件老化、过热、电磁干扰 等。
后果分析
02
03
预防措施
产品性能下降、突然失效、安全 问题等。
加强品质控制、定期维护和检查、 采用耐久性和可靠性更高的材料。
案例二:汽车行业潜在失效模式与后果分析
潜在失效模式
发动机故障、刹车系统失灵、气囊不起作用 等。
产品或过程出现故障,导致性能下降或维修成本增加。
后果评估
后果严重度评估
评估后果的严重程度,包括人员伤亡、财产 损失、环境影响等。
后果可能性评估
评估后果发生的可能性,包括概率和频率。
后果可检测性评估
评估后果在发生前被检测到的可能性。
后果严重性分级

01
严重后果,可能导致人员伤亡、重大财产损失或严重影响安全
头脑风暴法
通过绘制流程图,将产品或过程的各个阶 段进行详细描述,以便找出可能存在的失 效模式。
集合团队成员,通过集思广益的方式,提 出各种可能的失效模式。
历史数据分析法
通过分析历史数据,找出产品或过程中经 常出现的问题,从而识别潜在的失效模式 。
FMEA(失效模式与影响分析) 法

FA技术

FA技术

供应商 采购批 失效原因 使用信息
评价
评价
分析
反馈
可靠性的历史: 与失效作斗争的历史!
中w国ww赛.r宝ac实.c验ep室
CEPREI

2
引言 可靠性与失效
失效分析(FA)技术—与失效作斗争的有效技术
GJB548A-96微电子器件试验方法和程序,“方法5003微 电路的失效分析程序”对失效分析目的的描述:
-非破坏性分析
-内部无损探测
芯片粘接空洞
陶瓷基板与金属管 座粘接空洞
中w国ww赛.r宝ac实.c验ep室
CEPREI

17
失效分析技术
X射线透视系统- (4)用途 内部结构
-非破坏性分析
-内部无损探测
• 轴向二极管内部机构
从侧视图发现焊球脱开
中w国ww赛.r宝ac实.c验ep室
……
中w国ww赛.r宝ac实.c验ep室
CEPREI

15
失效分析技术 -非破坏性分析
-内部无损探测
X射线透视系统- (4)用途
中w国ww赛.r宝ac实.c验ep室
CEPREI

16
失效分析技术
X射线透视系统- (4)用途 缺陷
中w国ww赛.r宝ac实.c验ep室
27
Advanced Package
Flip Chip
照片由Xradia提供
中w国ww赛.r宝ac实.c验ep室
CEPREI

28
失效分析技术
-非破坏性分析
-XCT
¾高分辨
中w国ww赛.r宝ac实.c验ep室
CEPREI

25
失效分析技术

ESD失效分析FA及案例介绍

ESD失效分析FA及案例介绍
• 在MM ESD冲击下,有类似的D-S silicon filament defect.此外器件 的两端有点状烧损和横跨drain区 域的丝状烧损,这些是MM典型特 征,MM有环振特点(持续30ns ),所以每个振荡峰值点就会在 器件不同部位上留下一个细丝
• 在CDM ESD冲击下,有类似的DS silicon filament defect,但较 HBM少,特点是振荡较少
(3)成分观察: EDAS、电子微探针显微分析(EPMA)、俄歇电子能谱(AES)
、x射线光电子能谱(xPS)、二次离子质谱(SIMs)等方法
信息产业部软件与集成电路促进中心 ZJU-UCF联合ESD实验室
典型的失效形式
• 1、D-S silicon filament defect due to high ESD stress field
信息产业部软件与集成电路促进中心 ZJU-UCF联合ESD实验室
信息产业部软件与集成电路促进中心 ZJU-UCF联合ESD实验室
(1)一般的失效机理
失效分析的手段: (1)形貌观察: • 光学显微镜:最常用,观察器件的表面和逐层剥除的次表面。对于光学显
微镜放大倍数是500倍,使用冶金显微镜可以达到1000倍,使用特殊的液 体透镜技术,可以达到1500倍,1000-1500可以观察到1微米线宽缺陷。 • SEM:更高倍数15000倍,使用背散射二次电子和样品倾斜台还可以获得 一定的三维图像),存在电荷积累,可以使用扫描离子显微镜SIM,TEM :更高的解析度。可以观察缺陷位错。不需要真空的可以用AFM:会受到 表面电荷等的影响。 • 对于需要透视观察的,平面的可以用SAM(电声显微镜,特别是铝钉) ,三维的可以用X射线显微镜,或者使用RIE:反应离子刻蚀,逐层剥除 观察。 • FIB:聚焦离子束,用离子束代替电子束观察显微结构,可以透视剥除金 属或者钝化层观察,所以FIB也可用于VLSI的纠错(可以加装能谱)

FA失效分析案例集

FA失效分析案例集

FA失效分析案例集案例1:大电流导致器件金属融化某产品在测试现场频频出现损坏,经过对返修进行分析,发现大部分返修产品均是某接口器件失效,对器件进行解剖后,在金相显微镜下观察,发现器件是由于EOS导致内部铝线融化,导致器件失效,该EOS能量较大。

进一步分析和该铝条相连的管脚电路应用,发现电路设计应用不当,没有采用保护电路,在用户现场带电插拔产生的电浪涌导致该器件失效。

通过模拟试验再现了失效现象。

解决方法:强调该产品不支持带电插拔,建议客户在测试或使用的过程,需等电源关掉后,在进行插拔动作。

1.jpg案例2:客户反馈显示异常,显示暗淡,颜色异常,通过示波器查看波形,发现波形异常,通过一系列测试,判断IC 驱动损坏,通过EMMI测试发现照片如下:放大细节:分析芯片内部电路,低压逻辑部分损坏。

分析原因:此IC的抗ESD能力发现 COM SEG PIN在MM模式下,更容易被击穿。

在HMB模式,小于+/-3K的 ESD均OK.此IC现象是由于ESD损坏IC,导致IC出现短路所致。

具体解决方法:生产,测试的注意,注意检查机台是否漏电,检查每位员工的ESD环是否OK.下面简单谈谈在开发过程中的一些建议:要想设计质量可靠性达到要求的产品,主要有以下几个步骤:1, 明确产品的质量可靠性要求,如是消费级还是电信级,最终的客户是谁,客户的需求是什么,使用的环境是什么,产品返修率指标是多少?等等。

,由此确定产品的质量可靠性要求,作为产品规格明确下来。

2, 在明确质量可靠性规格以后进行产品总体设计,这时最重要的是选择和使用质量可靠性符合产品规格要求的器件.比如产品的使用环境比较恶劣,如使用在高海拔、强辐射地区,则需要对应的选择合适的器件。

如果在应用环境中,选用的器件本身的质量可靠性无法满足要求,那么这个设计从一开始就注定是失败的。

3,在选好器件后,就要考虑在设计应用中避免各种可能的应力对器件的损伤,如ESD防护设计、电浪涌防护设计、热设计、环境应力设计等,考虑到各种可能应力,并进行降额设计或者进行最坏情况分析。

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FA失效分析案例集
案例1:大电流导致器件金属融化
某产品在测试现场频频出现损坏,经过对返修进行分析,发现大部分返修产品均是某接口器件失效,对器件进行解剖后,在金相显微镜下观察,发现器件是由于EOS导致内部铝线融化,导致器件失效,该EOS能量较大。

进一步分析和该铝条相连的管脚电路应用,发现电路设计应用不当,没有采用保护电路,在用户现场带电插拔产生的电浪涌导致该器件失效。

通过模拟试验再现了失效现象。

解决方法:强调该产品不支持带电插拔,建议客户在测试或使用的过程,需等电源关掉后,在进行插拔动作。

1.jpg
案例2:
客户反馈显示异常,显示暗淡,颜色异常,通过示波器查看波形,发现波形异常,通过一系列测试,判断IC 驱动损坏,通过EMMI
测试发现照片如下:
放大细节:
分析芯片内部电路,低压逻辑部分损坏。

分析原因:此IC的抗ESD能力
发现 COM SEG PIN在MM模式下,更容易被击穿。

在HMB模式,小于+/-3K的 ESD均OK.
此IC现象是由于ESD损坏IC,导致IC出现短路所致。

具体解决方法:
生产,测试的注意,注意检查机台是否漏电,检查每位员工的ESD环是否OK.
下面简单谈谈在开发过程中的一些建议:
要想设计质量可靠性达到要求的产品,主要有以下几个步骤:
1, 明确产品的质量可靠性要求,
如是消费级还是电信级,最终的客户是谁,客户的需求是什么,使用的环境是什么,产品返修率指标是多少?等等。

,由此确定产品的质量可靠性要求,作为产品规格明确下来。

2, 在明确质量可靠性规格以后进行产品总体设计,这时最重要的是选择和使用质量可靠性符合产品规格要求的器件.
比如产品的使用环境比较恶劣,如使用在高海拔、强辐射地区,则需要对应的选择合适的器件。

如果在应用环境中,选用的器件本身的质量可靠性无法满足要求,那么这个设计从一开始就注定是失败的。

3,在选好器件后,就要考虑在设计应用中避免各种可能的应力对器件的损伤,
如ESD防护设计、电浪涌防护设计、热设计、环境应力设计等,考虑到各种可能应力,并进行降额设计或者进行最坏情况分析。

另外,还要进行信号完整性分析,EMC兼容设计等,来保证设计的产品的功能可靠性。

在这一阶段,FMEA(失效模式影响分析)也是必不可少的步骤。

4, 在设计阶段还要考虑产品的可加工性.
如生产线的ESD、MSL控制水平是多少,如果生产线最多只能保证100V的ESD水平,那么ESD等级低于100V的器件就不
要使用。

又如现有的加工条件,不能够保证MSL(潮湿敏感等级)为6的器件的加工,那么也不能够选用。

开发工程师在设计产品时往往对产品的可加工性考虑不周,导致产品的生产直通率较低。

综上所述,产品的质量可靠性设计是个系统工程,需要考虑的环节较多,任何一个环节考虑不周,都可能导致产品的质量可靠性达不到要求。

在国际领先的公司里,在上述提到的各个技术领域都有专家负责建立设计规则或者评审规则,通过开发流程来保证产品质量可靠性。

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