FA失效分析案例集
FA失效模式分析
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
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
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(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
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
高
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
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
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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
• 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。
《失效分析案例》课件
02
失效分析的方法与技术
介绍了各种失效分析的方法和技术,如外观检查、化学分析、金相切片
、扫描电子显微镜等,以及它们在失效分析中的应用。
03
失效分析案例介绍
列举了一些典型的失效分析案例,包括电子产品、机械零件、复合材料
等,详细介绍了这些案例的失效模式、失效机理和失效原因。
失效分析的展望
失效分析技术的发展趋势
案例三:材料失效
总结词
材料检测、工艺优化、热处理
详细描述
针对材料失效,进行材料检测和工艺优化是关键。通过合理的热处理和加工工艺 ,可以改善材料的性能,提高其抗失效能力。同时,加强材料保护和使用合适的 涂层也是预防材料失效的重要手段。
案例四:结构失效
01 总结词
强度不足、失稳、疲劳
02
详细描述
结构失效通常表现为强度不足 、失稳和疲劳等问题。这些失 效原因可能导致建筑物、桥梁 等结构性能下降、功能丧失或 引发安全问题。
在产品维修和保障阶段,FMEA可以用于分析产品在使用过程中可能出现的问题, 预测产品的寿命和可靠性,为维修和保障计划提供依据。
05 预防与纠正措施
电子产品失效预防与纠正措施
总结词
电子产品失效预防与 纠正措施是确保电子 产品可靠性和性能的 关键。
元器件选择
选择质量稳定、可靠 性高的元器件,避免 使用次品或假冒伪劣 产品。
详细失效分析
采用各种技术和方法,深入分 析失效机制和根本原因。
验证与实施
对改进措施进行验证,并在实 际中实施,以改善产品的可靠 性和性能。
02 失效案例选择与 介绍
案例一:电子产品失效
总结词
详细描述
总结词
详细描述
设计失效分析DFMEA经典案例剖析完整版.ppt
• 20世纪 60年代,美国宇航界首次研究开发 FMEA;
• 1974年,美国海军建立第一个 FMEA 标准;
• 1976年,美国国防部首次采用 FMEA 标准;
• 70年代后期,美国汽车工业开始运用 FMEA;
• 80年代中期,美国汽车工业将 FMEA 运用于生產过程中;
• 90年代,美国汽车工业将 FMEA 纳入 QS9000 标准;在 TQS9000体系中,是4.20统计技术这个要素中的首要审核项 目
•设计之前 是正文内容部分,这里是正文
预先进行风内险容这部分里分是,析正这文里,内是容正确部文分内保,容这部设分,计水平。
里是正文内容部分,这里是正 文内容部分,这里是正文内
容部分,这里是正文内 容部分,这里是正文
精心整理
14
四:DFMEA表格标准格式
精心整理
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四:DFMEA标准格式
这里是正文内容部分, 这里是正文内容部分,这里 是正文内容部分,这里是正文 内容部分,这里是正文内容部分, 这里是正文内容部分,这 里是正文内容部分,这里是正 文内容部分,这里是正文内
• 09年8月,三合一外审正式提出对九阳的“DFMEA”应用要求
,对我们目前的FMEA状况较为不满;以后可能会作为一个主
要内容进行审核。
精心整理
11
三:DFMEA基本概念相关——FMEA的类型
DFMEA PFMEA SFMEA AFMEA PFMEA SFMEA MFMEA
设计失效模式及后果分析 过程失效模式及后果分析 服务失效模式及后果分析 应用失效模式及后果分析 采购失效模式及后果分析 子系统失效模式及后果分析 机器失效模式及后果分析
DFMEA理论与实战
——六步搞定DFMEA表格
caf 失效测试案例
caf 失效测试案例
CAF(Conductive Anodic Filament)失效测试案例:
案例一:某LED灯板在使用很短一段时间后出现蓝灯窜亮失效,电路分析
后定位至两个相邻过孔,最终切片也证实了孔与孔之间发生CAF生长失效。
案例二:某客户主板出货6个月后,出现无法开机现象。
经电测发现某BGA下面两个VIA孔及其相连电路出现电压异常(5V减小为3V),有漏
电流现象,不良率在5%~10%。
PCB表面覆盖蓝色阻焊油墨,两VIA孔用蓝色油墨塞孔。
表面线路观察3D OM观察显示,问题VIA孔附近未发现明显污染物残留,背面相连电路表面未发现阻焊膜破损及残铜等异常现象。
失效区域阻抗测试显示,阻抗为+7Ω,阻抗偏低(通常绝缘体阻值>+08Ω)。
对失效样品进行CAF测试,测试条件:85℃,85%RH;施加直流电压
100V。
以上案例仅供参考,如需更多信息,建议咨询电子工程师或查阅相关论坛。
设计失效分析DFMEA经典案例剖析
六:DFMEA应用与表格制作实战第2步 ——找失效点之5-重要程度分级
级别(重要程度) 本栏目可用于对零件、子系统或系统的产品特性分级 (如关键、主要、重要、重点等),它们可能需要附加的 过程控制。 任何需要特殊过程控制的对象应用适当的字母或符号在 设计FMEA表格中的“分级”栏中注明,并应“建议措施” 栏中记录。 每一个在设计FMEA中标明有特殊过程控制要求的对象 在过程FMEA当中也应标明那些特殊的过程控制。 严重度分级: a) 确定级别要根据经验、要小组讨论,大家形成共识. b) 对整车的影响,假设零件(分析)装入整体运行 c) 可依FMEA手册参考制作自己的FMEA中严重度分级, 但要遵守大原则: CC(关键性特性)9-10级 SC(重要特性) 5 - 8级 (5级以上均要措施对策,5级以下可以考虑。)
a)成立小组(一般以3~4 人)可作为多方论证小组 中的子组 b)资料准备: •QFD设计要求 •可靠性、质量目标 •明确产品的使用环境 •类似产品的FMA/FTA资料 •工程标准 特殊特性明细表 c)各系统、子系统、各部门 逻辑影响关系
五、方块图的运用与指导作用:
产品的方块示意图表示了产品部件之间的物理和物流关系。方块图 的结构有不同的方法和形式。 方块图指出了在设计范围内部件和子系统之间的相互关系。这相互 关系包括:信息流、能量、力或流体。目标是理解系统的要求或输入, 输入活动的执行或功能的执行,和可交付性或输出。 图可能是方块用线连接而成,每一个方块与产品的一个主要部件或 过程的一个主要步骤相对应。线表示产品部件是怎样相关的,或相互的 界面。对于方块图,组织须以最好的方法或格式来做。 用于准备 DFMEA 的方块图应有复印件与DFMEA 附在一起。
典型的失效机理可能包括但不限于:屈服、疲 劳、材料不稳定性、蠕变、磨损和腐蚀。
设计失效分析DFMEA经典案例剖析-图文
CC(关键性特性) 9-10级 SC(重要特性) 5-8级
5级以上均要措施对策,5级以下可以考虑 。
五:DFMEA应用与表格制作实战第1步 ——填写表头
注意时间是随 时更新的!
五:DFMEA应用与表格制作实战第2步
——寻找失效点
•用尽可能简明的方字来说明被分析项目要满足 设计意图的功能,包括该系统运行的环境信息( 如说明温度、压力、湿度范围)。如果该项目有 多种功能,且有不同的失效模式,应把所有功能 单独列出 1
什么叫失效?
五:DFMEA应用与表格制作实战第2步
——找失效点之2-失效模式
失效的定义 在失效分析中,首先要明确产品的失效是什么,否 则产品的数据分析和可靠度评估结果将不一样,一般 而言,失效是指:
容部分,这里是正文内 容部分,这里是正文
五:DFMEA应用与制作实战
DFMEA一般制作流程:
1.DFMEA的准备工作
2.制作DFMEA
a)成立小组(一般以3~4 人)可作为多方论证小组 中的子组
b)资料准备: •QFD设计要求 •可靠性、质量目标 •明确产品的使用环境 •类似产品的FMA/FTA资料 •工程标准 特殊特性明细表
* 检测失效的能力?
Detection
* 风险优先指数?
Risk Priority Number (RPN)
* 改善方案?
Recommended action
3.推行DFMEA的理由
•FMEA是一种用来评估系统、设计、过程或服务等所有可能会发生 的故障的方法,所以,推行它的理由往往有:
•产品责任法的要求---谁对产品的缺陷而造成的损害负责? •ISO/TS 16949 等质量体系的要求 •提高产品或服务的质量、可靠性和安全性 •提高企业的形象和竞争力 •减少产品的开发时间和成本 •协助对新的生产和组装过程进行分析 •确定和预防故障 •加强通过团队合作解决问题的文化 •形成企业内持续改进文化的有力工具
FMEA分析经典案例(可打印修改)
序 过程功 潜在失效模 潜在失效的
号 能要求 式
后果
1
潜在失效模式及后果分析
FMEA 编号: PFMEA-S02-76
(过程 FMEA)
页码:
1/11
过程责任:装配车间 关键日期:
编制人:赵立领 FMEA 日期(原始):19/4/13 修订:_______
数
成日期
度
度
施
数 度数 数
数
数
3
42
1.回火温度
超差
见上
8 HIC 2.回火时间 3
超差
质保部打硬度
2 只/班
4
降低产品疲劳 4-3 回火硬度不 寿命
-设备预防性 维修
符合要求
4-4 各个炉段 1.降低产品疲
-温度计采用
劳寿命 的回火温度不
2.改变弹簧几
1.回火炉设 备故障
PLC 控制、 温控报警装 -记录纸 100%
符合要求
数据记录
何尺寸
8 HIC 2.温度计失 2 置
-操作工检查
2
效
-定期对温度
计标定、报 1 次/2h
警装置标定
-温度计寿命
管理
-规定丸粒流
量并锁定
-丸粒添加程
弹簧使用寿命
5-1 抛丸流量不
足
降低(早期断 7
裂)
丸粒不足
序1次
/80min,每 1.操作者点
检 1 次/2h
3
次添加
25Kg 1.2mm 丸粒。
施
数 度数 数
数
数
3
72
8-3 挂钩未能更 影响涂层质量 换
FA process instruction (半导体器件失效分析)
有信号时的照片
无信号时的照片
局部放大图片
有信号时的图象
无信号时的图象
EBT测试波形
EOS激光测试系统
• • CCD
• Si
• 照明系统
• 二色镜
• 监视器
• 偏振分束镜
物
• 待测信号
镜
•
探
•
Pianzhen
• GaP探头
测
器
• 650nm激光器
• 待测电路
• 参考信号
• 斩波器
• 锁相放大器
• 示波器
3、显微红外热像仪的应用 主要是功率器件和混合集成电路
10.2 液晶热点检测技术
1、什么是液晶: 液晶是一种既具有液体的流动性,又具有晶体各向 异性的物质。它具有一个独特性质,当温度高于某 一临界温度Tc时,就会变成各向同性。
2、液晶热点检测设备要求 偏振显微镜(长工作距离) 温控样品台(温度精度0.1 ℃) 样品的电偏置(prober或packaged device)
封装内水汽凝结、介质的离子粘污、欧姆接 触退化、金属电迁移、辐射损伤
例: Pad点处无钝化层,有水汽的话,会导致短
路,水汽蒸发后又恢复绝缘性,表现为工作 时参数不稳定。
失效物理模型: 1、应力-强度模型(适于瞬间失效) 失效原因:应力>强度 例如:过电应力(EOS)、静电放电
(ESD)、闩锁(Latch up)等。 2、应力-时间模型 (适于缓慢退化)
失效原因:应力的时间积累效应,特性变化 超差。
例如:金属电迁移、腐蚀、热疲劳等。
3、温度应力-时间模型 反应速度符合下面的规律
dM
−E
= Ae kT
FA不良品失效分析报告
FA不良品失效分析报告
失效分析(FA)是一门发展中的新兴学科,近年开始从军工向普通企业普及。
它一般根据失效模式和现象,通过分析和验证,模拟重现失效的现象,找出失效的原因,挖掘出失效的机理的活动。
在提高产品质量,技术开发、改进,产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。
其方法分为有损分析,无损分析,物理分析,化学分析等。
失效分析主要项目:
金相显微镜/体式显微镜:
提供样品的显微图像观测,拍照和测量等服务,显微倍率从10倍~1000倍不等,并有明场和暗场切换功能,可根据样品实际情况和关注区域情况自由调节。
RIE等离子反应刻蚀机:
提供芯片的各向异性刻蚀功能,配备CF4辅助气体,可以在保护样品金属结构的前提下,快速刻蚀芯片表面封装的钨,钨化钛,二氧化硅,胶等材料,保护层结构,以辅助其他设备后续实验的进行
自动研磨机:
提供样品的减薄,断面研磨,抛光,定点去层服务,自动研磨设备相比手动研磨而言,效率更高,受力更精准,使用原厂配套夹具加工样品无需进行注塑,方便后续其他实验的进行。
高速切割机:
部分芯片需要进行剖面分析,此时可使用制样切割工具,先用树脂将被测样品包裹和固定,再使用可换刀头的高速切割机切割样品使用夹具固定待切割样品,确定切割位置后进行切割,同时向切割刀片喷淋冷却液。
提供PCB或其他类似材料的切割服务,样品树脂注塑服务。
ESD失效分析FA及案例介绍
(2)MM下内部PMOS栅氧击穿
(3)CDM下内部NMOS栅氧击穿
(1)
(2)
(3)
15
2008-9-23
信息产业部软件与集成电路促进中心 ZJU-UCF联合ESD实验室
2、gate oxide films breakdown
1.5微米cmos工艺音频IC
(1)MM下ESD防护器件NMOS栅氧击穿
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2008-9-23
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、D-S silicon filament defect
• 即使有足够的ESD防护设计,有时候并不能正常工作。例如有些寄生器件
会意外开启。
即使有足够的ESD防护设计,有时候 并不能正常工作。例如有些寄生器件 会意外开启。例如下图显示是一个内 部损伤,HBM ESD后出现D-S filament,位置是NMOS输入缓冲区 (0.35 salicide cmos,代回退阱工 艺),这种常发生在HBM/CDM的 MOS防护器件中。失效原因是过大的 电流牛过了寄生的l-BJT
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2008-9-23
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、D-S silicon filament defect
• 另外一种典型的ESD失效是source 和drain的contact损伤, 如图,CDM 冲击下GCNMOS防护的0.35工艺IC。端对端的 硅细丝状热损伤,很典型的损伤。
(1)一般的失效机理
• ESD的失效是一个综合问题:器件结构-工艺-测试方法-ESD形式-工 作环境。。。有关。
• ESD的HBM模式的失效是一个很复杂的问题,目前只有是失效模型,没 有器件模型,而是失效模型仿真的结果也只能参考,而对于MM和CDM的 ESD在测试上还有很大争议。
fmea失效模式分析案例
fmea失效模式分析案例FMEA失效模式分析案例。
在现代工业生产中,FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)失效模式与效应分析是一种重要的质量管理工具,用于识别和消除产品或过程中的潜在问题,以确保产品质量和生产效率。
本文将通过一个实际案例,介绍FMEA的基本原理和应用方法。
某汽车零部件生产企业在生产过程中,发现了一个持续存在的质量问题,在某一型号零部件的生产线上,出现了一定数量的产品出现裂纹,导致产品无法正常使用。
为了解决这一质量问题,企业决定对该生产线进行FMEA失效模式分析。
首先,企业组织了一个跨部门的团队,包括设计、生产、质量等相关部门的工程师和技术人员。
团队首先对该零部件的生产过程进行了全面的了解和分析,包括材料选择、加工工艺、设备状态等方面的信息收集。
接着,团队成员一起对可能存在的失效模式进行了头脑风暴和讨论,列出了所有可能的失效模式清单。
在列出失效模式清单后,团队对每一种失效模式进行了评估,分别确定了失效的严重程度、发生频率和检测难度等指标。
通过对这些指标的评估,团队确定了每一种失效模式的风险优先级,即RPN值(Risk Priority Number)。
RPN值是根据失效的严重程度、发生频率和检测难度的乘积计算得出的,值越高表示风险越大。
经过对失效模式的评估和风险优先级的确定,团队确定了裂纹失效模式是当前生产线上最严重的问题。
接下来,团队开始对裂纹失效模式进行深入分析,找出了导致裂纹失效的根本原因。
经过分析,团队发现裂纹失效的根本原因是在生产过程中使用的某一种材料的强度不符合要求,导致产品在使用过程中出现了裂纹。
为了解决这一问题,团队提出了一系列的改进措施,包括更换材料、优化加工工艺、加强质量监控等。
经过一段时间的实施和验证,裂纹失效问题得到了有效的解决,产品质量得到了明显的提升。
通过这个案例,我们可以看到FMEA失效模式分析的应用对于解决生产过程中的质量问题具有重要的作用。
FA
第二部分 常用元件
电容器的失效机理
电解电容 钽电容 陶瓷电容 薄膜电容
电解电容的概况
重要性:多用于电源滤波,一旦短路, 后果严重 优点:电容量大,价格低 缺点:寿命短,漏电流大,易燃 延长寿命的方法:降温使用,选用标称 温度高的产品
8 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
开关管高 低温试验和振 动试验后开路
时钟电路静电放电损伤
瞬变电压引起的器件内部互联 线间击穿短路
去除芯片表面钝化层、金属化层后,SEM观察发现有微小击穿点
金属化铝-硅接触窗过合金
开关二极管 芯片粘接不良
电极分离面光滑且严重氧化
分离界面焊料光滑
6 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
X射线能谱分析
过电引起金属化层烧熔
静电和过电模拟试验结果
ESD:4KV- 8KV Latch up: 18V SAM 检查
3 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
过电证据:塑料炭化难腐蚀
浓硫酸:发烟硝 酸=1:2 温度:60C 时间:2分钟
装机前进行过 -40℃~85℃高低温循 环和冲击 , 树脂内涂 料在温度和机械应力 下产生裂纹,拉断金 丝引线使二极管开路 失效
5 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
内涂胶裂纹拉断发射极引线
三端稳压器失效
化学开封 后发现,输入 电源电压过 高,芯片表面 输入端引线键 合点周边金属 化连线烧毁
第三部分 电路板的失效分析案例
印刷电路板组件
印刷电路板
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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。