常规失效分析流程

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失效分析

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。

失效分析流程图

失效分析流程图

2.3.2 进一步用HF去除烧结玻璃,观察焊接件并拍照留证。 2.3.3 再用HNO3将引线、晶粒、焊片分开,观察晶粒状况(30倍显微镜)并拍照留证。
流程图及能力说明
流程说明
1.0 对不良品外观进行检查,采用20,30倍显微镜观察,电子数显卡尺对外观检测,并对材料进行
2.0 电性参数的不良,分别进行常规电性测试及试验测试,进一步确定不良状态,与相同类型的材 料做电性对比(留样及库存材料),收集各相关的实验资料,TK-168测试仪(VR/VF/DVR/IR/TRR) 4810示波器测试VR/VF;576示波器测试VR/VF/IR; 正向电压测试仪测试VF;反向电压测试仪测
研磨(2.1)
X-RAY(2.2)
化学(2.3)
试VR;TDS TRR测试仪测试TRR曲线状况。 2.1 研磨机采用快速固化剂将材料固化与此内,再用180、320、600目砂纸进行研磨,然后再用抛
纵/横切面 结深 结构 缺损 横截 面积
焊接偏位
焊接气 孔
晶粒位置
H2SO4 (2.3.1)
HF (2.3.2)
FA流程图及能力说明
FA流程图 外观观察(1.0) 流程说明
1.0 对不良品外观进行检查,采用20,30倍显微镜观察,电子数显卡尺对外观检测,并对材料进行 拍照留证,外观的不良需调查用户之使用方法及环境,并模拟作对比。
电性测试(2.0) 解剖分析
2.0 电性参数的不良,分别进行常规电性测试及试验测试,进一步确定不良状态,与相同类型的材 料做电性对比(留样及库存材料),收集各相关的实验资料,TK-168测试仪(VR/VF/DVR/IR/TRR) 4810示波器测试VR/VF;576示波器测试VR/VF/IR; 正向电压测试仪测试VF;反向电压测试仪测

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
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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
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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
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4.0 分析方法
4.3 破坏性分析 排除A处的因素
案例
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4.0 分析方法
4.3 破坏性分析
分解器件观察 对比
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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 失效特征描述
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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

失效分析

失效分析

1.2 失效分析的意义
可产生巨大的社会经济效益; 可产生巨大的社会经济效益; 有助于提高管理水平和促进产品质量提高; 有助于提高管理水平和促进产品质量提高; 有助于分清责任和保护用户(或生产者)利益; 有助于分清责任和保护用户(或生产者)利益; 为新产品开发提供依据; 为新产品开发提供依据; 是修订产品技术规范及标准的依据; 是修订产品技术规范及标准的依据; 促进材料科学与工程及其相关学科的发展。 促进材料科学与工程及其相关学科的发展。ຫໍສະໝຸດ 表2-1失效分析程序表
2.1 现场调查
• 目的是进一步了解与失效产品有关的背景资料和现场情况 (1)现场调查的内容 1)失效事件发生的时间,失效经过和现场环境,失效产品及相 关场合 2)失效部件损坏的程度及失效的顺序 3)残骸碎片与主体相对位置的分布,应绘制草图或照相 4)失效发生时的操作阶段,失效前有无反常或不正常的音响情 况,失效部件的质量情况 5)在服役中可能导致失效的任何差错 6)访问失效时的目击者,还应询问和听取与失效产品有关的人 员或其他能提供有用信息人员对失效事件的了解和看法
按照失效分析工作进行的时序(在失效的前后) 按照失效分析工作进行的时序(在失效的前后)和主要目 失效分析可分为事前分析 事中分析和事后分析。 事前分析、 的,失效分析可分为事前分析、事中分析和事后分析。 事前分析,主要采用逻辑思维方法(如故障树分析法、 事前分析,主要采用逻辑思维方法(如故障树分析法、事件时 序树分析法和特征—因素图分析法等),其主要目的是预防失 因素图分析法等), 序树分析法和特征 因素图分析法等),其主要目的是预防失 效事件的发生。 效事件的发生。 事中分析,主要采用故障诊断与状态监测技术, 事中分析,主要采用故障诊断与状态监测技术,用于防止运行 中的设备发生故障。 中的设备发生故障。 事后分析,是采用实验检测技术与方法, 事后分析,是采用实验检测技术与方法,找出某个系统或零件 失效的原因。 失效的原因。 失效分析学的显著特点:一是实用性强, 失效分析学的显著特点:一是实用性强,即它有很强的生产使 实用性强 用背景,与国民经济建设存在着密切关系;二是综合性强,即 用背景,与国民经济建设存在着密切关系;二是综合性强, 综合性强 它涉及广泛的学科领域和技术部门 .

失效分析基本常识以及操作流程

失效分析基本常识以及操作流程

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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

失效分析课件-4

失效分析课件-4

2
(1)按断裂机理分为滑移分离、韧窝断裂、蠕变断裂、解理与 按断裂机理分为滑移分离、韧窝断裂、蠕变断裂、 按断裂机理分为滑移分离 准解理断裂、沿晶断裂和疲劳断裂; 准解理断裂、沿晶断裂和疲劳断裂 (2)按断裂路径分为穿晶、沿晶和混晶断裂; 按断裂路径分为穿晶、沿晶和混晶断裂 按断裂路径分为穿晶 (3)按断裂性质分为韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂。 按断裂性质分为韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂。 按断裂性质分为韧性断裂 在失效分析实践中大都采用第(3)种分类法。 在失效分析实践中大都采用第( 种分类法。 断裂失效分析是从分析断口的宏观与微观特征入手 确定断 断裂失效分析是 从分析断口的宏观与微观特征入手,确定断 从分析断口的宏观与微观特征入手 裂失效模式,分析研究断口形貌特征与材料组织和性能 分析研究断口形貌特征与材料组织和性能、 裂失效模式 分析研究断口形貌特征与材料组织和性能、 零 件的受力状态以及环境条件(如温度 介质等)等之间的关系 如温度、 件的受力状态以及环境条件 如温度、介质等 等之间的关系 ,揭示断裂失效机理、原因与规律 进而采取改进措施与预防 揭示断裂失效机理、 揭示断裂失效机理 原因与规律,进而采取改进措施与预防 对策。 对策。
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(5)断口上的冶金缺陷 ) 4.1.3 断口分析的依据
夹杂、 夹杂、 分层、 分层、 晶粒粗大、 晶粒粗大、 白点、白斑、 白点、白斑、 氧化膜 疏松、 疏松、 气孔、 气孔、 撕裂等, 撕裂等, 这些冶金缺陷常可在失效件断口上经宏观或微观观察而 现。
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4.1.4 断口宏观分析
指用肉眼、放大镜来研究断口,是断口分析的第一步和基础。 指用肉眼、放大镜来研究断口,是断口分析的第一步和基础。 目的: 目的: 全面了解破坏件,破坏的部位、外表面有无异常(划痕、 全面了解破坏件,破坏的部位、外表面有无异常(划痕、污物 、颜色、尺寸、形状)。 颜色、尺寸、形状)。 初步确定断裂性质:韧性、脆性、应力腐蚀、氢脆、疲劳等。 初步确定断裂性质:韧性、脆性、应力腐蚀、氢脆、疲劳等。 初步确定断裂的起始点, 初步确定断裂的起始点,及断裂源的位置 初步估计加载方式,应力的大小、分布、 初步估计加载方式,应力的大小、分布、方向 制定合理试验方案

失效分析流程图


2.1 研磨机采用快速固化剂将材料固化与此内,再用180、320、600目砂纸进行研磨,然后再用抛 光纸进行抛光使之更清晰,再用显微镜观察(15倍)数显微镜测试纵、横截面积及测量结深之
2.2 X-RAY了解到烧结件或焊接件之异常点,若详细观察内部结构还要采用 化学方式解剖分析。
2.3.1 采用H2SO4每次倒200ml左右在烧杯中,再将烧杯放到功率400W的电炉上进行加热,加热到30
2.3.2 进一步用HF去除烧结玻璃,观察焊接件并拍照留证。 2.3.3 再用HNO3将引线、晶粒、焊片分开,观察晶粒状况(30倍显微镜)并拍照留证。
流程图及能力说明
流程说明
1.0 对不良品外观进行检查,采用20,30倍显微镜观察,电子数显卡尺对外观检测,并对材料进行
2.0 电性参数的不良,分别进行常规电性测试及试验测试,进一步确定不良状态,与相同类型的材 料做电性对比(留样及库存材料),收集各相关的实验资料,TK-168测试仪(VR/VF/DVR/IR/TRR) 4810示波器测试VR/VF;576示波器测试VR/VF/IR; 正向电压测试仪测试VF;反向电压测试仪测
电性测试(2.0) 解剖分析
2.0 电性参数的不良,分别进行常规电性测试及试验测试,进一步确定不良状态,与相同类型的材 料做电性对比(留样及库存材料),收集各相关的实验资料,TK-168测试仪(VR/VF/DVR/IR/TRR) 4810示波器测试VR/VF;576示波器测试VR/VF/IR; 正向电压测试仪测试VF;反向电压测试仪测
1研磨机采用快速固化剂将材料固化与此内再用180320600目砂纸进行研磨然后再用抛焊接偏位焊接气孔晶粒位置光纸进行抛光使之更清晰再用显微镜观察15倍数显微镜测试纵横截面积及测量结深之结深深度

失效分析技术


Thank you !
安姆特检测
PCB/PCBA:起泡、分层、变色,板面氧化腐蚀、开 路/短路、表面污染、漏电,开裂、气孔、电迁移、腐 蚀、桥连等
确认产品失效比例:整批失效or偶然失效
失效现象
例:微电路故障(失效)机理和模式
失效机理 失效模式 表面污染 性能降低 电路连接失败 焊接点破损 电路断开 性能降低
加速因子
空气湿度/ 温度
常见产品失效测试仪器
外观检查 无损分析 电测 开封&制样
光学显微镜、金相显微镜、扫描显微镜 X射线透视仪、扫描声学显微镜、检露仪
探针台、示波器、图示仪、LCR测试仪
开封机、腐蚀机、切割机、研磨机、镶嵌机 SEM、EDS(能谱分析)、透射电子显微镜 俄歇电子能谱仪、二次粒子质谱仪 显微红外热像仪、红外显微镜等
失效分析的原则
先无损再有损
常规的无损检测手段有:X射线透视检查、超声波无损检测、 磁粉探伤等
先电性后物性
常用的电性能检测仪器有:示波器、图示仪、LCR测试仪 (电感、电容、电阻参数测量仪)等
先整体后局部
如断裂失效分析:先对宏观断口进行观察,找到断裂源, 再局部放大,以区分断裂类型
在生产,测试和使用阶段,失效分析可以找出产品失效原 因和引起产品失效好责任方,并依据结果提出改性方法。
产品失效分析流程
失效
现象 X射线透视 无损检查 超声检查 截面抛切 有损检查 开封 去层
失效机理
FA部门 失效原因流程
失效种类
本质失效:在正常使用条件下,由产品自身固有 的原因引起的故障。
结果评估方法—光泽度
◆光泽度:样品的光泽相对于标准板的程度
常用的角度:20°、60°和85°

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

塑封料\环氧塑封料工艺选择和封装失效分析流程

塑封料\环氧塑封料工艺选择和封装失效分析流程一环氧塑封料的工艺选择1.1 预成型料块的处理(1)预成型塑封料块一般都储存在5℃-10℃的环境中,必会有不同程度的吸潮。

因此在使用前应在干燥的地方室温醒料,一般不低于16小时。

(2)料块的密度要高。

疏松的料块会含有过多的空气和湿气,经醒料和高频预热也不易挥发干净,会造成器件包封层内水平增多。

(3)料块大小要适中,料块小,模具填充不良;料块大,启模困难,模具与注塑杆沾污严重并造成材料的浪费。

1.2 模具的温度生产过程中,模具温度控制在略高于塑封料玻璃化温度Tg时,能获得较理想的流动性,约160℃-180℃。

模具温度过高,塑封料固化过快,内应力增大,包封层与框架粘接力下降。

同时,固化过快也会使模具冲不满;模具温度过低,塑封料流动性差,同样会出现模具填充不良,包封层机械强度下降。

同时,保持模具各区域温度均匀是非常重要的,因为模具温度不均匀,会造成塑封料固化程度不均匀,导致器件机械强度不一致。

1.3 注塑压力注塑压力的选择,要根据塑封料的流动性和模具温度而定,压力过小,器件包封层密度低,与框架黏结性差,易发生吸湿腐蚀,并出现模具没有注满塑封料提前固化的情况;压力过大,对内引线冲击力增大,造成内引线被冲歪或冲断,并可能出现溢料,堵塞出气孔,产生气泡和填充不良。

1.4 注模速度注模速度的选择主要根据塑封料的凝胶化时间确定。

凝胶化时间短,注模速度要稍快,反之亦然。

注模要在凝胶化时间结束前完成,否则由于塑封料的提前固化造成内引线冲断或包封层缺陷。

1.5 塑封工艺调整对工艺调整的同时,还应注意到预成型料块的保管、模具的清洗、环境的温湿度等原因对塑封工序的影响。

2 塑封料性能对器件可靠性的影响2.1 塑封料的吸湿性和化学粘接性对塑封器件而言,湿气渗入是影响其气密性导致失效的重要原因之一。

湿气渗入器件主要有两条途径:①通过塑封料包封层本体;②通过塑封料包封层与金属框架间的间隙。

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常规失效分析流程
1,接受上级或客户不良品信息反馈及分析请求,并了解客户相关信息。

(指失效模式,参数值,客户抱怨内容,型号,批号,失效率,所占比例等,与正常品相比不同之处)
2,记录各项信息内容,以在长期记录中形成信息库,为今后的分析工作提供经验值。

3,收信工艺信息,包括与此产品有关的生产过程中的人,机,料,法,环变动的情况(老员工,新员工,班次,人员当时的工作状态,机台状况,工夹具,所采用的原材料,工艺参数的变动,环境温湿度的变动等)
通常有:装片机号,球焊机号,包封机号,后固化烘箱号,去飞边机号,软化线号,是否二次软化,测试机台,测试参数,料饼品种型号,引线条供应者及批号,金丝品种及型号,供应者等。

4,失效确认,可用自已的测试机检测功能、开短路,以确认客户反映情况是否属实。

5,对于非开短路情况,如对于漏电流大的产品要彻底清洗(用冷热纯水或有机溶剂如丙酮)后再进行下述烘烤试验:125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上,烘箱关电源后门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能,如功能变好,则极有可能是封装或者测试问题,对封装工艺要严查。

6,对于开短路情况,观察开短路测试值是开路还是短路,还是芯片不良,如是开路或短路,则要注意是第几脚开路或短路,待开帽后用万用表测量该脚所连的金丝的压区与脚之间的电阻,以判断该脚球焊是否虚焊。

7,对于大芯片薄形封装产品要注意所用材料(如料饼,导电胶)是否确当,产品失效是否与应力和湿气有关(125度烘烤24小时或175度烘烤4小时以上,烘箱关电源后,门打开45度角缓慢冷却1小时后再测其功能,如功能变好,则极有可能是封装或者测试的问题,对封装工艺要严查,如检查去飞边方式,浸酸时间等。


8,80倍以上显微镜观察产品外形特征,特别是树脂休是否有破裂,裂缝,鼓泡膨胀。

(注胶口,脚与脚之间树脂体和导电物)
9,对所有失效样品进行X-RAY检查,观察金丝情况,并和布线图相比较,以判断布线是否错误。

如发现错误要加抽产品确认失效总数并及时反映相关信息给责任人。

10,C-SAM即SAT,观察产品芯片分层情况
11,开帽:对于漏电流大的产品采用机械方式即干开帽形式,其它情况用强酸即湿开帽形式。

切开剖面观察金丝情况,及金球情况,表面铝线是否受伤,芯片是否有裂缝,光刻是否不良,是否中测,芯片名是否与布线图芯片名相符。

对于开短路和用不导电胶装片的产品要用万用表检测芯片地线和基岛之间电阻检查装片是否有问题。

对于密间距产品要测量铝线宽度,确认所用材料(料饼,导电胶,金丝)是否确当
开帽后应该再测试,根据结果进一步分析。

12,腐球:观察压区硅层是否破裂,严重氧化(用王水或氢氧化钠或氢氧化钾),腐球时注意要腐透(金丝彻底脱离芯片或溶化掉),不能用细针去硬拨金丝以免造成人为压区损坏。

13,开帽时勿碰坏金丝及芯片,对于同一客户,同型号,同扩散批,同样类型的失效产品涉及3个组装批的,任抽一批最后对开帽产品进行测试看是否会变好。

以确认是否是封装问题。

14,对开帽后漏电流偏大的可以使用微光显微镜检查。

15,对开帽后的芯片最好用SEM仔细检查有无如微小缺陷、氧化层穿孔等缺点。

16,失效分析主要依照:EOS、ESD、封装缺陷、芯片缺陷、CMOS闩锁、设计缺陷、可靠性(如水汽进入、沾污等)展开。

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