电子元器件失效分析与典型案例4
电子元器件失效分析技术及经典案例
李少平老师：高级工程师，1984年毕业于成都电讯工程学院（现中国电子科技大学）半导体器件专业，毕业后一直在中国赛宝实验室（信息产业部电子第五研究所）可靠性研究分析中心从电子产品可靠性分析、研究工作。
长期从事对电子企业的可靠性增长和产品失效分析工作，具有丰富的失效分析经验，并积累了大量的经典分析案例，是中国赛宝实验室（信息产业部电子第五研究所）可靠性研究分析中心资深的失效分析专家。
主要培训的企业有：美的失效分析实验室建设技术咨询和失效分析技术培训，海尔检测中心的技术咨询和失效分析技术培训，广东核电进行电子元器件老化技术，继电器老化管理，板件老化管理培训，中兴通讯的失效分析技术培训，富士康失效分析技术现场研讨，中国赛宝实验室元器件可靠性研究分析中培训学员的实习指导，以及失效分析专题公开培训。
先后参与《失效分析经典案例100例》和《电子元器件失效技术》的编写。
中国赛宝实验室（信息产业部电子第五研究所）是可靠性专业的综合研究所，属下的可靠性研究分析中心专门从可靠性物理的研究和分析工作，面向军、民企业提供可靠性支撑技术，直接的服务主要是包括失效分析的可靠性技术。
可靠性物理及其应用技术国家重点实验室的依托实体就是信息产业部电子第五研究所可靠性研究分析中心。
功能安全之“元器件失效模式”
功能安全之“元器件失效模式”汽车电子硬件工程师，最近开始调研“功能安全”相关正文：继续王顾左右而言他。
因为功能安全是在是很大的一个概念。
如果说细了，篇幅很长，显得无趣；而且会显得虚，可操作性差。
因为，工程师往往要求的不是know what、know why，而是know how。
例如，知道热量传递的三种方式传导/对流/辐射，是不是知识？是！该不该掌握？该掌握。
有用吗？没用。
项目脚打后脑勺迫切需要的确认PCB上元器件的温度到底是149度or 151度，然后得马上送去加工。
1、电子元器件失效模式引自ISO26262-5附录中的例子。
电阻的失效率和失效模式即电阻的失效率为2Fit；失效模式中开路占90%，失效率2*90%=1.8Fit失效模式中短路占10%，失效率2*10%=0.2Fit电容的失效率和失效模式：MOSFET的失效率和失效模式：电磁阀的失效率和失效模式：MCU的失效率和失效模式：MCU的失效率很高，为100Fit。
ISO26262中失效模式两行填写的都是ALL，可能是笔误。
但在其文字描述部分提到，由于MCU内部过于复杂，其失效模式得具体ADC、Timer、I/O等展开，此处简化的失效模式正常50%、错误50%。
2、有用吗？没用吗。
有用吗？没用吗知道这个到底有什么用呢？既然主题是功能安全，失效率和失效模式在功能安全的评估中会用到。
功能安全评估中关于硬件的指标有4个。
以其中的1个指标举例，失效率在功能安全评估中的应用。
ASIL B C D对所有元器件失效率的累加之和要求如下：即某路涉及功能安全的回路中，所有元器件的失效率累加之和ASIL B要求<100FitASIL C要求<100FitASIL D要求<10Fit注：有的人也许有疑问，为什么ASIL B和C的要求是一样的，因为这只是指标之一。
那么，问题来了，前面提到MCU失效率是100Fit。
如果安全回路中涉及到MCU，那仅一个元器件就超标了，怎么办？又回到了之前博客文章提到的办法：1）检测和诊断2）如果还不行，那就增加一条回路做冗余备份3、你知道的太多了，呯！呯！呯！ISO26262-5对元器件失效率和失效模式的描述没有出现在正文中，而是出现在附录中，以示例的形式展示给阅读者。
第九期“电子元器件失效分析技术与案例”高级研修班
第九期“电子元器件失效分析技术与案例”高级研修班开课信息: 课程编号：KC7385开课日期（天数）上课地区费用2014/10/27-28 广东-深圳市1980更多: 无招生对象－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－系统总质量师、产品质量师、设计师、工艺师、研究员，质量可靠性管理和失效分析工程师；【主办单位】中国电子标准协会培训中心【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司课程内容－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－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，我协决定在全国组织召开“电子元器件失效分析与案例”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失效机理、失效分析方法和纠正措施。
具体事宜通知如下：培训时间、地点:2天，成都第九期2007年10月27-28日，10月26日报到；培训费用：1980元/人（两天，含培训费、证书费、午餐费）。
请在开班前传真报名或邮寄回执表。
我们将在开班前2天内寄发《报到通知书》，告知详细地点及行车路线。
课程对象：系统总质量师、产品质量师、设计师、工艺师、研究员，质量可靠性管理和失效分析工程师；课程提纲：第一部分电子元器件失效分析技术案例1．失效分析的基本概念和一般程序2．失效分析的电测试3．无损失效分析4．模拟失效分析5．制样技术6．形貌像技术7．扫描电镜电压衬度像8．热点检测技术9．聚焦离子束技术10. 微区化学成分分析技术第二部分分立半导体器件和集成电路的失效机理和案例1．塑料封装失效2．引线键合失效3．水汽和离子沾污4．介质失效 5．过电应力损伤6．闩锁效应7．静电放电损伤8．金属电迁移9．金属电化学腐蚀10．金属-半导体接触退化11．芯片粘结失效第三部分电子元件的失效机理和案例1. 电阻器2. 电容器3. 继电器4．连接器5．印刷电路板和印刷电路板组件第四部分微波半导体器件失效机理和案例第五部分混合集成电路失效机理和案例第六部分其它器件的失效机理和案例讲师介绍－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－费庆宇男，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。
电子元器件的失效分析
电子元器件的失效分析随着人们对电子产品质量可靠性的要求不断增加，电子元器件的可靠性不断引起人们的关注，如何提高可靠性成为电子元器件制造的热点问题。
例如在卫星、飞机、舰船和计算机等所用电子元器件质量可靠性是卫星、飞机、舰船和计算机质量可靠性的基础。
这些都成为电子元器件可靠性又来和发展的动力，而电子元器件的实效分析成为其中很重要的部分。
一、失效分析的定义及意义可靠性工作的目的不仅是为了了解、评价电子元器件的可靠性水平，更重要的是要改进、提高电子元器件的可靠性。
所以，在从使用现场或可靠性试验中获得失效器件后，必须对它进行各种测试、分析，寻找、确定失效的原因，将分析结果反馈给设计、制造、管理等有关部门，采取针对性强的有效纠正措施，以改进、提高器件的可靠性。
这种测试分析，寻找失效原因或机理的过程，就是失效分析。
失效分析室对电子元器件失效机理、原因的诊断过程，是提高电子元器件可靠性的必由之路。
元器件由设计到生产到应用等各个环节，都有可能失效，从而失效分析贯穿于电子元器件的整个寿命周期。
因此，需要找出其失效产生原因，确定失效模式，并提出纠正措施，防止相同失效模式和失效机理在每个元器件上重复出现，提高元器件的可靠性。
归纳起来，失效分析的意义有以下5点：（1）通过失效分析得到改进设计、工艺或应用的理论和思想。
（2）通过了解引起失效的物理现象得到预测可靠性模型公式。
（3）为可靠性试验条件提供理论依据和实际分析手段。
（4）在处理工程遇到的元器件问题时，为是否要整批不用提供决策依据。
（5）通过实施失效分析的纠正措施可以提高成品率和可靠性，减小系统试验和运行工作时的故障，得到明显的经济效益。
二、失效的分类在实际使用中，可以根据需要对失效做适当的分类。
按失效模式，可以分为开路、短路、无功能、特性退化（劣化）、重测合格；按失效原因，可以分成误用失效、本质失效、早期失效、偶然失效、耗损失效、自然失效；按失效程度，可分为完全失效、部分（局部）失效；按失效时间特性程度及时间特性的组合，可以分成突然失效、渐变失效、间隙失效、稳定失效、突变失效、退化失效、可恢复性失效；按失效后果的严重性，可以分为致命失效、严重失效、轻度失效；按失效的关联性和独立性，可以分为关联失效、非关联失效、独立失效、从属失效；按失效的场合，可分为试验失效、现场失效（现场失效可以再分为调试失效、运行失效）；按失效的外部表现，可以分为明显失效、隐蔽失效。
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。
失效分析之经典案例
电子元器件失效分析技术与失效分析经典案例案例1 器件内部缺陷——导致整机批次性失效失效信息：整机是磁盘驱动器，制造过程整机的次品率正常为300ppm，某时起发现次品率波动，次品原因是霍尔器件极间漏电、短路。
图1 引出电极金属化（金）边缘脱落跨接图片析说明：引出电极金属化边两电极之间，在电压作用下漏电、击穿。
案例电极边缘脱落，跨接两电极引起电极之间漏电短路分缘有残边，残边在注塑时被冲开而跨接于这是器件的工艺缺陷，这种缺陷具有批次性的特征，该批器件在使用过程中失效率大，寿命短。
2：静电放电损伤失效图2 射频器件静电击穿照片（金相）图3 数字IC静电击穿照片SEM）分析说明：静电放电击穿典型的特征是能量小、线径小，飞狐、喷射。
主要发生在射频、能量释放时间短，其失效特征是击穿点微波器件，场效应器件、光电器件也常有静电放电击穿的案例。
案例3：外部引入异常电压引起通讯IC 输失效信息：分析说明：通讯芯片通讯端口上的传输线容易引入干扰电压（窄脉冲浪涌），干扰电压多次对通讯案例电流能力下降引起整机失效率异常增大某时起整机的市场维修率异常增大，维修增大是整机中的IGBT 功率器件失效引起的。
另外集成电路、出驱动失效通讯芯片在现场使用时发生失效，表现为通讯端口对地短路。
图4 通讯IC 输出管形貌（SEM ）图5 输出管电压击穿形貌（SEM ）IC 的通讯端内部电路起损伤作用，最终形成击穿通道。
4：功率器件失效信息：图6 IGBT 芯片呈现过电流失效特征图7 原来IGBT 的内部结构析说明：效样品表现为过电流失效。
整机维修率异常增大发生时更改IGBT 的型号。
IBGT 制造厂家给出新330W ，原来型号的IGBT 的功率指标为，其它指标没有变化。
两只芯片，多了一只反向释放二极管，两个型号的IGBT 芯片的面积一样大，显然，下降，因此，新型号的IGBT 的电流能分失型号的IGBT 的功率指标比为175W 但新型号的IGBT 内部结构（图6）仅有一只芯片，而原来型号的IGBT 有新型号的IGBT 的芯片要有部分面积来完成反向释放二极管的作用，由于IGBT 芯片有效面积的减小，导致其电流能力力不如原来型号的IGBT ，整机中IGBT 的工作电流比较临界，因此，使用过程中由于电流问题的发生大量失效。
电子元器件中的异常问题分析与解决方法
电子元器件中的异常问题分析与解决方法电子元器件是现代电子技术的重要组成部分，广泛应用于各种电子设备和系统中。
然而，在电子元器件制造和使用过程中，常常会出现各种异常问题，如焊接不良、静电击穿、氧化腐蚀等。
本文将从异常问题分析和解决方法两个方面介绍电子元器件中的一些常见异常问题和相应的解决方法。
一、异常问题分析1. 焊接不良焊接不良是电子元器件中常见的问题之一。
当焊接点接触不良或焊接质量不好时，会导致元器件性能下降或失效。
焊接不良的原因主要有以下几种：(1) 焊接温度不足，导致焊接点未能完全熔化和结合。
(2) 焊接时间太短，导致焊接点没有充分熔化和结合。
(3) 焊接点表面不干净，存在氧化物或污垢等，导致焊接不牢固。
(4) 焊接点设计不合理，焊接面积太小或焊接位置不当，容易出现焊接不良。
2. 静电击穿静电击穿是指电子元器件因受到静电场的影响而导致烧毁或失效的现象。
在现代电子制造过程中，静电击穿已成为电子元器件的重要故障之一。
静电击穿的原因主要有以下几种：(1) 电场强度过大，导致电子元器件内部断裂或击穿。
(2) 静电电荷在元器件表面聚集，导致表面受到静电击穿。
(3) 经过高速移动的物体会带电，当物体与元器件接触时，会将静电荷传递到元器件上，造成静电击穿。
3. 氧化腐蚀氧化腐蚀是电子元器件中的另一个常见问题。
当元器件表面被氧化或腐蚀时，会导致元器件性能下降或失效。
氧化腐蚀的原因主要有以下几种：(1) 暴露在潮湿环境中的元器件容易受到氧化腐蚀的影响。
(2) 暴露在酸性或碱性环境中的元器件容易受到化学腐蚀的影响。
(3) 元器件表面存在污垢或化学物质，容易引起氧化腐蚀。
二、解决方法1. 焊接不良的解决方法(1) 控制焊接温度，保证焊接点充分熔化和结合。
(2) 延长焊接时间，使焊接点有足够的时间熔化和结合。
(3) 在焊接前清洗焊接点表面，去除污垢和氧化物。
(4) 设计合理的焊接点，保证焊接面积充足且位置合理。
2. 静电击穿的解决方法(1) 安装静电保护设备，防止静电对元器件造成损害。
失效分析(FA)介绍
FA设备－电性能分析设备
FA设备－形貌观察分析设备
¾目的
过程失效部位的位置特征，形貌变化
特征，求证失效形貌变化过程及其产生 原因。
¾主要设备
o 光学立体显微镜 o 金相显微镜 o 扫描电子显微镜
o X－RAY o 声学扫描显微镜 o 原子粒显微镜
FA设备－形貌分析设备
金相显 微镜
SEM
பைடு நூலகம்
立体显 微镜
１３９２６２０８４６５ 莫工
16
500000
400000
300000
200000 100000
13
Cl
25
35
0
0
50
SIMS分析图谱
062305BB.TDC - Ions 50祄 1510003 cts 1033B point 2
1033B sample
100
150
谢谢观看
咨询热线：０２０－８７０８９４１３ ｓａｍｕ＿ｍｏ＠１６３．ｃｏｍ
小型整机
混合 集成电路
电子模块
PCBA 组件
材料 元器件 部件 整机
电子
制造商 制造商 制造商 制造商 系统商
产品 用户
电子产品供需节点
FA客户
法院 诉讼裁决
裁决
保险 赔偿裁决
偶然失效 批次失效
元器 件缺 陷失 效
FA
使用
结果
不当
失效
安装缺陷 互连缺陷 静电损伤 化学污染
工艺 缺陷
材料微观结构缺陷 元器件结构缺陷 元器件工艺缺陷 材料及工艺化学污染 元器件设计缺陷
FA设备－成份分析设备
内部气氛 分析仪
DEX
FA设备－专项分析设备
电子元器件失效性分析
电子元器件失效分析技术第一讲失效物理的概念失效定义失效的概念1 特性剧烈或缓慢变化2 不能正常工作失效种类1 致命性失效：如过电应力损伤2 缓慢退化：如MESFET的IDSS下降3 间歇失效：如塑封器件随温度变化间歇失效失效物理的概念定义：研究电子元器件失效机理的学科失效物理与器件物理的区别失效物理的用途失效物理的定义定义：研究电子元器件失效机理的学科失效机理：失效的物理化学根源举例：金属电迁移金属电迁移失效模式：金属互连线电阻值增大或开路失效机理：电子风效应产生条件：电流密度大于10E5A/cm2高温纠正措施：高温淀积，增加铝颗粒直径，掺铜，降低工作温度，减少阶梯，铜互连、平面化工艺失效物理与器件物理的区别撤销应力后电特性的可恢复性时间性失效物理的用途1 失效分析：确定产品的失效模式、失效机理，提出纠正措施，防止失效重复出现2 可靠性评价：根据失效物理模型，确定模拟试验方法，评价产品的可靠性可靠性评价的主要内容产品抗各种应力的能力产品平均寿命失效物理模型应力－强度模型失效原因：应力>强度强度随时间缓慢减小如:过电应力（EOS）、静电放电（静电放电ESD）、闩锁（latch up)应力－时间模型（反应论模型）失效原因：应力的时间累积效应，特性变化超差。
如金属电迁移、腐蚀、热疲劳应力－强度模型的应用器件抗静电放电（ESD）能力的测试温度应力－时间模型EdMAe− kTdtT高，反应速率大，寿命短E大，反应速率小，寿命长温度应力的时间累积效应Mt −MAe−EkT(t−t)失效原因：温度应力的时间累积效应，特性变化超差与力学公式类比dM dtAe−E kTdv dtFmMt−MAe−E kT(t−t)mv t−mv 0F (t−t 0)失效物理模型小结应力－强度模型与断裂力学模型相似，不考虑激活能和时间效应，适用于偶然失效和致命性失效，失效过程短，特性变化快，属剧烈变化，失效现象明显应力－时间模型（反应论模型）与牛顿力学模型相似，考虑激活能和时间效应，适用于缓慢退化，失效现象不明显应力－时间模型的应用：预计元器件平均寿命1求激活能 ELn L2L ln lnLL 1Aexp(BBEkTEkTEkT)1Ln L1Bln L2 BEkT21/T11/T2预计平均寿命的方法2 求加速系数FEexp(LA E exp( )L 2 Ak T)kT EL A exp( )EkTLA exp(L )1Fexp(E (1−1))kTL1kT TFL 2L 1exp(v1.0 可编辑可修改E k( 1 T 2− 1)) T 1设定高温为T1,低温为T2,可求出Fv1.0 可编辑可修改预计平均寿命的方法由高温寿命L1推算常温寿命L2F=L2/L1对指数分布L1=MTTF=1/λλ失效率失效率＝试验时间内失效的元件数初始时间未失效元件数试验时间温度应力－时间模型的简化：十度v1.0 可编辑可修改法则内容：从室温算起，温度每升高10度，寿命减半。
电子元器件失效分析技术与案例
电子元器件失效分析技术与案例费庆学二站开始使用电子器件当时电子元器件的寿命20h.American from 1959 开始：1。
可靠性评价，预估产品寿命2。
可靠性增长。
不一定知道产品寿命，通过方法延长寿命。
通过恶裂环境的试验。
通过改进提高寿命。
―――后来叫a.可靠性物理—实效分析的实例 b.可靠数学第一部分：电子元器件失效分析技术（方法）1．失效分析的基本的概念和一般程序。
A 定义：对电子元器件的失效的原因的诊断过程b.目的：0000000c．失效模式――》失效结果――》失效的表现形式――》通过电测的形式取得d．失效机理：失效的物理化学根源――》失效的原因1）开路的可能失效机理日本的失效机理分类：变形变质外来异物很多的芯片都有保护电路，保护电路很多都是由二极管组成正反向都不通为内部断开。
漏电和短路的可能的失效机理接触面积越小，电流密度就大，就会发热，而烧毁例：人造卫星的发射，因工人误操作装螺丝时掉了一个渣于继电器局部缺陷导致电流易集中导入产生热击穿（si 和al 互熔成为合金合金熔点更低）塑封器件烘烤效果好当开封后特性变好，说明器件受潮或有杂质失效机理环境应力：温度温度过低易使焊锡脆化而导致焊点脱落。
，2．失效机理的内容I失效模式与环境应力的关系任何产品都有一定的应力。
a当应力>强度就会失效如过电/静电：外加电压超过产品本身的额定值会失效b应力与时间应力虽没有超过额定值，但持续累计的发生故：如何增强强度&减少应力能延长产品的寿命c.一切正常，正常的应力，在时间的累计下，终止寿命特性随时间存在变化e机械应力如主板受热变形对零件的应力认为用力塑封的抗振动好应力好陶瓷的差。
f重复应力如：冷热冲击是很好的零件筛选方法重复应力易导致产品老化，存在不可靠性故使用其器件：不要过载；温湿度要适当II如何做失效分析例：一个EPROM在使用后不能读写1)先不要相信委托人的话，一定要复判。
2)快始失效分析：取NG&OK品，DataSheet，查找电源断地开始测试首先做待机电流测试（IV测试）电源对地的待机电流下降开封发现电源端线中间断（因为中间散热慢，两端散热快，有端子帮助散热）因为断开，相当于并联电阻少了一个电阻，电流减小。
片状电阻失效的案例及分析方法
片状电阻失效的案例及分析方法作者：冯勇雄王小龙来源：《消费电子》2020年第05期【关键词】片状电阻失效硫化银离子迁移过载1. 引言片状电阻（ChipResistor）又称为贴片片阻，是多种类型电阻里面非常重要的一种，具有价格便宜、生产效率高、使用量大等优点而被家电、仪器等电子产品所选用。
片状电阻底层是陶瓷载体，表面形成电阻体的大致可分为4个部分：保护膜——用于保护电阻不受外界因素破坏;电阻膜——是构成电阻的最主要部分，不同材料、厚度、宽度的电阻膜能构成不同阻抗的电阻;端头电极——成分是锡，用于PCB 上的焊接;银电极——使用银电极介于电阻膜和端头电极之间做连接。
2. 问题背景某公司家用空调产品在客户处使用时报故障，初步的检查发现是电路板故障;更换并返回电路板后仔细对电路板上面的每一个电子元器件检查发现有片状电阻失效，片状电阻失效的现象有电阻值偏大、偏小或者完全开路、短路。
对该问题持续跟踪，发现多年来每年因为片状电阻失效而导致电路板故障进一步造成空调整机无法工作的保修有上千单，故需要对片状电阻进行失效分析和质量改進，进一步提供家电产品质量。
3. 片状电阻失效现象及分析方法片状电阻的失效分析遵循常规的电子器件失效分析方法和流程，即先进行外观检查，然后做先电性能检测，再进一步做非破坏性分析，若仍未发现失效原因则必须对样品进行破坏性分析，在必要的情况下需要对电阻进行成分检测，以确定材料物质成分是否发生了物理和化学变化，从而进一步确定具体的失效机理。
对片状电阻做失效分析需要使用的仪器为显微镜、X-ray检测仪、电子显微镜（SEM 和EDX）和金相研磨设备。
案例1：硫化引起片状电阻值偏大和开路失效在某一次的售后空调零部件复核中，笔者发现了较大数量的片状电阻失效，这部分失效电阻及所在的电路板基本都使用了3 年以上，片状电阻的失效现象表现为电阻值偏大远超过其额定阻值，有部分电阻甚至出现完全开路。
如下图2的1KΩ、100Ω 电阻，经测定其电阻值均已大于10KΩ，表现为不合格且已导致所在电路无法正常工作。
电子元器件失效分析
电子元器件失效分析第一篇：电子元器件失效分析电子元器件失效分析1.失效分析的目的和意义电子元件失效分折的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象.分辨其失效模式和失效机理.确定其最终的失效原因，提出改进设计和制造工艺的建议。
防止失效的重复出现，提高元器件可靠性。
失效分折是产品可靠性工程的一个重要组成部分，失效分析广泛应用于确定研制生产过程中产生问题的原因，鉴别测试过程中与可靠性相关的失效，确认使用过程中的现场失效机理。
在电子元器件的研制阶段。
失效分折可纠正设计和研制中的错误，缩短研制周期；在电子器件的生产，测试和试用阶段，失效分析可找出电子元器件的失效原因和引起电子元件失效的责任方。
根据失效分析结果。
元器件生产厂改进器件的设计和生产工艺。
元器件使用方改进电路板设汁。
改进元器件和整机的测试，试验条件及程序，甚至以此更换不合格的元器件供货商。
因而，失效分析对加快电子元器件的研制速度.提高器件和整机的成品率和可靠性有重要意义。
失效分折对元器件的生产和使用都有重要的意义.如图所列。
元器件的失效可能发生在其生命周期的各个阶段.发生在产品研制阶段，生产阶段到使用阶段的各个环节，通过分析工艺废次品，早期失效，实验失效及现场失效的失效产品明确失效模式、分折失效机理，最终找出失效原因，因此元器件的使用方在元器件的选择、整机计划等方面，元器件生产方在产品的可靠性方案设计过程，都必须参考失效分折的结果。
通过失效分折，可鉴别失效模式，弄清失效机理，提出改进措施，并反馈到使用、生产中，将提高元器件和设备的可靠性。
2.失效分析的基本内容对电子元器件失效机理，原因的诊断过程叫失效分析。
进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。
失效分析的任务是确定失效模式和失效机理.提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理的重复出现。
因此，失效分析的主要内容包括：明确分析对象。
确定失效模式，判断失效原因，研究失效机理，提出预防措施（包括设计改进)。
电子行业电子元器件失效分析
电子行业电子元器件失效分析1. 引言电子行业是现代社会中不可或缺的重要组成部分。
然而，在电子产品的生产、使用以及维护过程中，电子元器件的失效问题时常出现。
电子元器件失效可能导致设备故障、数据损失甚至人身安全等严重后果。
因此，深入分析电子元器件失效的原因和机理对于提高电子产品的可靠性和稳定性具有重要意义。
本文将对电子行业中常见的电子元器件失效进行分析，包括失效的类型、原因和常见的预防和修复措施。
本文旨在帮助读者更好地理解电子元器件失效并提供一些解决方案。
2. 失效类型电子元器件失效可以分为以下几种类型：2.1 电气失效电气失效是指电子元器件在使用过程中由于电气参数超过规定范围或电压电流过大而发生的失效。
常见的电气失效包括过电压、过电流、电磁干扰等。
2.2 机械失效机械失效是指电子元器件在使用过程中由于机械应力超过其承受能力而发生的失效。
常见的机械失效包括振动引起的松动、机械损伤等。
2.3 热失效热失效是指电子元器件在使用过程中由于温度过高或过低导致的失效。
温度变化会导致元器件内部的电子结构破坏或金属膨胀引起松动等问题。
2.4 化学失效化学失效是指电子元器件在使用过程中由于化学物质的侵蚀、氧化等引起的失效。
常见的化学失效包括腐蚀、电化学腐蚀等。
3. 失效原因电子元器件失效的原因多种多样，以下是常见的几个原因：3.1 原材料问题一些电子元器件可能因为原材料的质量或制造工艺的问题而导致失效。
例如，使用劣质的焊料可能导致焊接点松动，从而引起电气失效。
3.2 环境因素环境因素对电子元器件的稳定性和可靠性产生重要影响。
例如，高温、湿度、腐蚀性气体等环境条件都可能引起电子元器件失效。
3.3 设计问题一些电子元器件在设计阶段存在问题，例如电路设计不合理、过度设计等，都可能导致电子元器件失效。
3.4 维护不当不当的维护方式也是电子元器件失效的一个重要原因。
例如，使用不适当的清洁剂可能对元器件表面造成损害，从而引起电气失效。
电子元器件失效分析具体案列
图 1 Pin17 已熔断内引线
图 2 Pin17 已熔断内引线
中国赛宝实验室可靠性研究分析中心
图 3 击穿点及引线损坏形貌
图 4 过电形貌
图 5 内部电路过电形貌
图 6 内部电路击穿点形貌
图 7 内部电路击穿点形貌
图 8 内部电路击穿点形貌
中国赛宝实验室可靠性研究分析中心
案例三：
1 产品名称及型号：通信 IC PMB6850E V2.10
作均正常；
3）内部水汽含量测试：应委托方要求，8＃与 12＃样品进行内部水汽含量测试，结果符合
要求；
中国赛宝实验室可靠性研究分析中心
4）端口 I－V 特性测试：使用静电放电测试系统剩下的样品进行 I－V 端口扫描测试，发现： 4＃样品的 Pin3、Pin4、Pin5、Pin7 对地呈现明显的电阻特性，使用图示仪测试后测得 Pin3 对地呈现约 660Ω阻值、Pin4 与 Pin5 对地呈现约 300Ω阻值、Pin7 对地呈现约 140
___
Ω阻值，且在 1＃与 4＃样品的 Pin31（ EA /Vpp）发现特性曲线异常，但并非每次都能 出现；其他样品的管脚未发现明显异常； 5）开封和内部分析：对 1＃～5＃样品进行开封，内目检时发现： 芯片的铝键合丝与键合台以外相邻的金属化层（有钝化层覆盖）存在跨接现象。在拉 断铝丝后，可见到铝丝通过超声键合已粘接在相邻的地连线或膜电阻上，并粘附着铝丝被 粘连的铝屑见图 2～图 4。拉断铝丝后均能观察到键合台邻近的工作金属线或膜电阻上存在 铝丝残存的碎屑，说明铝丝存在键合跨接。 统计发现，在 3＃与 4＃样品中，每只样品的 40 个键合台均有 27 个存在铝丝键合 与其相连的工作金属化铝连线（地线或膜电阻）跨接粘连的问题。
电子元器件的失效分析
电子元器件的失效分析随着人们对电子产品质量可靠性的要求不断增加，电子元器件的可靠性不断引起人们的关注，如何提高可靠性成为电子元器件制造的热点问题。
例如在卫星、飞机、舰船和计算机等所用电子元器件质量可靠性是卫星、飞机、舰船和计算机质量可靠性的基础。
这些都成为电子元器件可靠性又来和发展的动力，而电子元器件的实效分析成为其中很重要的部分。
一、失效分析的定义及意义可靠性工作的目的不仅是为了了解、评价电子元器件的可靠性水平，更重要的是要改进、提高电子元器件的可靠性。
所以，在从使用现场或可靠性试验中获得失效器件后，必须对它进行各种测试、分析，寻找、确定失效的原因，将分析结果反馈给设计、制造、管理等有关部门，采取针对性强的有效纠正措施，以改进、提高器件的可靠性。
这种测试分析，寻找失效原因或机理的过程，就是失效分析。
失效分析室对电子元器件失效机理、原因的诊断过程，是提高电子元器件可靠性的必由之路。
元器件由设计到生产到应用等各个环节，都有可能失效，从而失效分析贯穿于电子元器件的整个寿命周期。
因此，需要找出其失效产生原因，确定失效模式，并提出纠正措施，防止相同失效模式和失效机理在每个元器件上重复出现，提高元器件的可靠性。
归纳起来，失效分析的意义有以下5点：（1）通过失效分析得到改进设计、工艺或应用的理论和思想。
（2）通过了解引起失效的物理现象得到预测可靠性模型公式。
（3）为可靠性试验条件提供理论依据和实际分析手段。
（4）在处理工程遇到的元器件问题时，为是否要整批不用提供决策依据。
（5）通过实施失效分析的纠正措施可以提高成品率和可靠性，减小系统试验和运行工作时的故障，得到明显的经济效益。
二、失效的分类在实际使用中，可以根据需要对失效做适当的分类。
按失效模式，可以分为开路、短路、无功能、特性退化（劣化）、重测合格；按失效原因，可以分成误用失效、本质失效、早期失效、偶然失效、耗损失效、自然失效；按失效程度，可分为完全失效、部分（局部）失效；按失效时间特性程度及时间特性的组合，可以分成突然失效、渐变失效、间隙失效、稳定失效、突变失效、退化失效、可恢复性失效；按失效后果的严重性，可以分为致命失效、严重失效、轻度失效；按失效的关联性和独立性，可以分为关联失效、非关联失效、独立失效、从属失效；按失效的场合，可分为试验失效、现场失效（现场失效可以再分为调试失效、运行失效）；按失效的外部表现，可以分为明显失效、隐蔽失效。
失效分析技术及经典案例-概论
失效分析技术及经典案例
第一讲 失效分析概论
中国赛宝实验室 可靠性研究分析中心 张晓明
Zhangxm@
1/70
主要编制人员
张晓明 李少平 郑廷圭 来萍 费庆宇 罗宏伟
罗道军
2/70
除非特别指出，本讲义图片来自于：
研发过程可细分为设计优化、制造工艺优化（如成品率 优化）、测试筛选与评价试验优化等过程。 在应用过程中，元器件选型、二次筛选条件优化、设备 研制生产中的故障控制对策、可靠性增长、全寿命期维 护等。
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2. 失效分析的目的
换句话说，这些技术过程需要失效分析工作才 能得以完成或完善。 最简单不过的道理，就是因为可靠性是不断地 与失效作斗争才能得以维持或提高。
来源
布擦手纸、镜头纸和其他纸制品 石头、砂、土和飞来尘粒 某些金属产生的氧化物 机器、真空泵、指纹、体脂、发油、唾沫、洗液、油膏 发油、剃须奶液、剃须后洗液、洗手液、肥皂 研磨、 机械加工和金属部件的磨擦的银和粉末， 键合的金线和铝线屑， 粘片的合金粒和银粒，硅碎片，镀镍层剩余物，银和锡的树枝状金属 迁移物,封盖飞溅焊料 汗液的铵化合物、指纹的氯化钠、含有离子去污剂的清洗溶液的剩余 物、某些助熔剂如氯化氢各氨酸、以前工艺步骤（如：腐蚀和电镀） 的剩余物 松香、无离子的去污剂、有机工艺材料 清洗溶剂和溶液 环氧粘结剂、光刻胶 氧化铝/氧化铍基片、厚膜电阻器、厚膜介质的碎片
电阻器使用中的失 效模式及其分布
电容器使用中的失效 模式及其分布
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3. 失效模式
继电器使用中的失 效模式及其分布
接插元件使用中的失 效模式及其分布
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3. 失效模式
有时也会按失效原因对失效模式分布进行 统计分类。 目前最重要的两大失效模式: 电过应力和静电放电导致的失效
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。
图7 NG品C组部件萃取物与聚二甲基硅氧烷的红外吸收光谱比较图3、结论1）所检3种继电器样品中，NG品B接点的接触电阻均大于100mΩ，不符合要求；而OK品A、B接点的接触电阻及NG品A接点的接触电阻均小于100mΩ，符合要求；2）所检3种继电器（2个/种）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；3）所检3种继电器（13个/种）部件的萃取物中，NG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。
(最新整理)电子器件失效分析及可靠应用
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电子器件失效分析及可靠应 用
－硬件内部培训
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电子器件失效分析及可靠应用培训
2
培训内容
1 失效分析基础 2 典型失效模式（重点内容） 3 典型失效机理 4 器件失效分析流程 5 破坏性物理分析（DPA）介绍 6 静电损伤 7 CMOS集成电路的闩锁效应 8 如何和器件供应商交流失效分析
器件失效的根本原因
器件强度必须超过器件环境应力，以保证器件正 常运行。然而，强度和应力是两个随机变量，总 是存在一个应力大于强度的较小区域。在图中表 示为两个曲线交叉的区域。交叉区域越大，器件 发生失效的几率越大
2021/7/26
电子器件失效分析及可靠应用培训
29
十 各类器件的失效模式、机理和可靠性应用要点
器件可靠性应用的基本方法：降额
降额（Derating):元件使用中承受的应力低于其额定值，以 达到延缓其参数退化，提高使用可靠性的目的。
额定值(Rating)：元器件允许的最大使用应力值，一般器件 手册中都有明确的规定。
应力(Stress):影响元器件失效率的电、热等负载，典型的过 应力有：温度、浪涌、ESD、噪声和辐射应力
应力比(Stress ration):元器件的工作应力与额定应力之比， 应力比又称做降额因子。
2021/7/26
电子器件失效分析及可靠应用培训
30
十 各类器件的失效模式、机理和可靠性应用要点
降额理论
四个基本的降额方法是：
增加平均强度（该方法在尺寸和重量的增加不会引起其它问 题的情况下是很有效的）
必须符合该标准 2）它制定/7/26
电子器件失效分析及可靠应用培训
PCB失效分析技术与案例
PCB失效分析技术与案例PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）作为电子产品的核心组成部分，承载着各种电子元件和连接线路，是电子产品正常运行的基础。
然而，由于各种原因，PCB可能会出现失效现象，例如电气失效、机械失效、热失效等。
本文将介绍几种常见的PCB失效分析技术以及相应的案例。
一、电气失效分析技术1.测试仪器：使用示波器、万用表、频谱分析仪等仪器对PCB进行电气特性分析，检测电气性能是否正常。
2.红外测试：使用红外线热像仪对PCB进行红外检测，查找异常发热点，判断是否存在热失效等问题。
3.焦耳热分析：通过加热PCB，利用焦耳热效应来检测是否有电气连接不良，或是电敏感元器件的温度分布不均等问题。
案例：电子产品的PCB在使用过程中发现频繁死机。
经过电气失效分析发现，其中一个芯片温度异常升高，通过焦耳热分析发现该芯片与PCB之间的焊点存在接触不良，导致芯片发热过高而死机。
二、机械失效分析技术1.目视检查：通过目视检查PCB表面是否存在物理损伤，如裂纹、变形等。
2.显微镜观察：使用显微镜对PCB进行观察，检查PCB连接是否完好，是否存在疲劳裂纹等。
3.声发射检测：利用声发射检测仪器对PCB进行检测，通过检测不同频率的声波来判断是否存在机械失效。
案例：电子产品的PCB在物理冲击后无法正常工作。
经过机械失效分析发现，PCB上的一个元件发生了松动，导致接触不良。
通过目视检查和显微镜观察，最终发现该元件的焊点出现了裂纹，进一步造成了PCB的机械失效。
三、热失效分析技术1.热测量：使用热敏电阻或红外线热像仪对PCB进行温度测量，查找温度异常区域，判断热失效的可能性。
2.热分析：利用有限元软件对PCB进行热仿真分析，通过数值模拟来预测PCB在工作过程中的温度分布和热应力。
案例：电子产品的PCB过热导致无法正常工作。
经过热失效分析发现，PCB散热不良，导致温度过高。
通过热测量发现，PCB上的散热片连接不良，无法正确散热。