失效分析及其在保证电子产品可靠性中的作用
电子元器件的可靠性设计与故障分析
![电子元器件的可靠性设计与故障分析](https://img.taocdn.com/s3/m/b9aa09b3f71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a27e2.png)
电子元器件的可靠性设计与故障分析电子元器件在现代科技中扮演着至关重要的角色。
然而,由于其特殊的工作环境和复杂的电路设计,电子元器件的可靠性问题一直是制造商和设计者们面临的挑战。
本文将探讨电子元器件可靠性设计的重要性以及故障分析的方法,以便提高产品的质量和性能。
一、电子元器件可靠性设计的重要性电子元器件可靠性设计是保证电子产品正常运行的关键。
当产品的电子元器件失效时,不仅会导致生产停滞和经济损失,更重要的是会对用户的个人安全和财产安全造成威胁。
因此,通过进行可靠性设计,可以将故障率降至最低,确保产品的性能和可靠性。
1.1 材料选择与工艺控制在电子元器件的可靠性设计中,合适的材料选择和工艺控制非常重要。
首先,选择具有高稳定性和低故障率的材料能够减少电子元器件的失效风险。
同时,通过控制工艺参数,如温度、湿度和气压等,可以提高电子元器件的耐久性和稳定性。
1.2 电路设计与布局电子元器件的电路设计和布局直接影响其可靠性。
在电路设计中,合理选择电阻、电容、电感等元器件的数值和型号,能够增强电路的稳定性和抗干扰能力。
此外,合理布局电子元器件,降低电路的电感和电容耦合,有助于减少失效率。
1.3 散热设计与保护措施电子元器件的工作过程中会产生热量,散热设计和保护措施对于提高可靠性至关重要。
合理设计散热装置,保持元器件的温度在安全范围内,可以减少因热失控引起的故障。
此外,通过使用过流保护器、过压保护器等保护装置,可以避免电子元器件被损坏或过载。
二、故障分析的方法当电子元器件发生故障时,对其进行准确的故障分析是修复和改进产品的关键步骤。
下面介绍几种常见的故障分析方法。
2.1 失效模式与效应分析(FMEA)失效模式与效应分析是一种系统地分析电子元器件故障的方法。
通过识别潜在的失效模式和分析其可能的影响,可以有针对性地采取措施来防止故障的发生或减小其影响。
2.2 元器件失效分析元器件失效分析是通过对元器件的物理性能、电性能和结构特征等进行测试和分析,来确定其失效原因。
电子产品的可靠性与故障分析
![电子产品的可靠性与故障分析](https://img.taocdn.com/s3/m/758d506559fb770bf78a6529647d27284a733754.png)
电子产品的可靠性与故障分析近年来,电子产品在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
从智能手机到电视机,我们几乎无时无刻不与各种电子产品相伴。
然而,随着电子产品的不断普及和多样化,人们开始越来越关注它们的可靠性和故障分析问题。
本文将深入探讨电子产品的可靠性与故障分析,以帮助读者更好地理解这一话题。
一、电子产品的可靠性电子产品的可靠性是指其在特定时间和条件下正常工作的能力。
可靠性是衡量一个产品性能的重要指标,对于电子产品来说尤为关键。
在电子产品领域,可靠性通常通过故障率、平均无故障时间(MTTF)和平均故障间隔时间(MTBF)来衡量。
1. 故障率故障率是指在单位时间内产品出现故障的概率。
通常以每百万小时为单位进行统计。
较低的故障率代表着较高的可靠性。
2. MTTF平均无故障时间(MTTF)是指产品平均正常工作的时间,以小时为单位。
MTTF越长,代表产品的可靠性越高。
3. MTBF平均故障间隔时间(MTBF)是指产品在发生故障后到下一次故障之间的平均时间间隔。
与MTTF类似,MTBF越长,说明产品的可靠性越高。
二、电子产品故障分析尽管电子产品的可靠性在不断提高,但故障仍然难以避免。
故障分析是为了找到故障原因并采取相应措施来修复故障的过程。
下面是电子产品故障分析的几个常见方法:1. 统计学分析统计学是一种常见的故障分析方法。
通过收集大量的产品故障数据并进行统计学分析,可以找出一些常见的故障规律和特点。
这有助于制造商更好地改进产品设计并提高可靠性。
2. 故障树分析故障树分析是一种通过将故障事件分解为一系列基本故障事件,并分析它们之间的逻辑关系来进行故障分析的方法。
通过构建故障树模型,我们可以找到导致故障的根本原因,并采取相应的修复措施。
3. 人工智能算法近年来,人工智能算法在故障分析领域的应用得到了越来越多的关注。
通过使用机器学习和深度学习等技术,可以对大量的故障数据进行自动分析和判断,并提供修复建议。
元器件失效分析报告
![元器件失效分析报告](https://img.taocdn.com/s3/m/b2763aefbdeb19e8b8f67c1cfad6195f302be858.png)
元器件失效分析报告一、引言在电子设备的制造和使用过程中,元器件的失效是一个不可避免的问题。
元器件的失效可能会导致设备性能下降、功能异常甚至完全无法工作,给生产和生活带来诸多不便和损失。
因此,对元器件进行失效分析,找出失效的原因和机制,对于提高产品质量、保障设备可靠性以及降低成本具有重要意义。
二、分析对象本次失效分析的对象是一批在某电子产品中使用的集成电路芯片(型号:_____)。
该批芯片在产品使用过程中出现了较高的故障率,表现为部分芯片无法正常工作,输出信号异常。
三、分析目的通过对失效芯片的分析,确定其失效模式和失效原因,为改进产品设计、优化生产工艺以及提高元器件筛选标准提供依据。
四、分析方法1、外观检查使用显微镜对失效芯片的外观进行检查,观察是否存在封装缺陷、引脚腐蚀、裂纹等异常情况。
2、电性能测试使用专业的测试设备对失效芯片进行电性能测试,包括直流参数测试、交流参数测试和功能测试,以确定芯片的电性能是否符合规格要求。
3、内部结构分析采用 X 射线透视、扫描电子显微镜(SEM)等手段对芯片的内部结构进行分析,观察是否存在芯片内部布线开路、短路、晶体管损坏等问题。
4、化学分析对芯片表面的污染物进行化学分析,以确定是否存在腐蚀性物质导致芯片失效。
五、分析过程1、外观检查对失效芯片进行外观检查,未发现明显的封装缺陷、引脚腐蚀和裂纹等异常情况。
2、电性能测试电性能测试结果显示,部分失效芯片的输出电压异常,输入电流过大,且部分功能无法实现。
3、内部结构分析通过 X 射线透视和 SEM 分析,发现部分芯片内部布线存在短路现象,晶体管的源极和漏极之间出现了短路通道,导致芯片无法正常工作。
4、化学分析对芯片表面的污染物进行化学分析,发现存在一定量的氯离子和硫化物,推测这些腐蚀性物质可能是导致芯片内部布线短路的原因之一。
六、失效原因分析综合以上分析结果,导致这批集成电路芯片失效的主要原因包括:1、芯片内部布线短路可能是由于生产过程中的工艺缺陷,如光刻工艺不良、金属沉积不均匀等,导致芯片内部布线出现短路。
半导体器件可靠性与失效分析1
![半导体器件可靠性与失效分析1](https://img.taocdn.com/s3/m/98f8af62abea998fcc22bcd126fff705cc175c34.png)
半导体器件可靠性与失效分析1半导体器件可靠性与失效分析1半导体器件在各种电子设备中起着至关重要的作用,如芯片、传感器、集成电路等。
然而,由于工作环境的复杂性和器件本身的特性,半导体器件的可靠性是一个重要的问题。
本文将介绍半导体器件的可靠性与失效分析,并讨论一些常见的失效模式和分析方法。
半导体器件的可靠性是指在给定的工作条件下,器件长时间运行期间不发生失效的能力。
为了提高可靠性,需要对器件进行系统的设计、工艺制造和测试。
同时,可靠性的评估和失效分析也非常重要,可以帮助找出失效的原因并采取相应的措施来提高产品质量。
1.电学失效:包括死机、开路、短路等。
这些失效通常与器件内部的电气结构有关,例如金属线路的断裂、金属间的绝缘损坏等。
2.热失效:器件在高温环境下长时间工作可能导致热失效。
例如,温度过高可能导致金属线材的熔化、介质的老化或者金属与半导体材料之间的界面反应。
3.力学失效:包括机械应力引起的失效,例如振动、冲击、热胀冷缩等。
这些应力可能导致半导体芯片的破裂、金属线路的断裂等。
4.环境失效:包括湿度、化学气体、辐射等环境因素引起的失效。
湿度可能导致金属腐蚀、晶体管漏电等问题;化学气体可能导致金属腐蚀或者氧化等;辐射可能引起电荷捕捉或者场效应晶体管的击穿。
为了进行可靠性分析,可以采用以下方法:1.加速寿命试验:通过在加速条件下对器件进行测试,以模拟其长期工作环境,可以缩短测试时间并提前发现失效。
2.失效分析:对失效的器件进行详细的分析,包括外观观察、断面分析、器件测试等。
这可以帮助找出失效的原因,从而采取相应的措施。
3.统计分析:通过对多个器件进行失效统计和分析,可以了解失效的趋势和规律。
例如,可以计算失效率、寿命分布等参数,以评估器件的可靠性。
4.故障树分析:通过将失效事件和可能的失效原因进行组合,可以构建故障树来分析失效的可能性和影响。
这有助于识别潜在的风险和对策。
总之,半导体器件的可靠性与失效分析是确保电子设备长期稳定工作的关键。
半导体器件可靠性与失效分析微电子
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半导体器件可靠性与失效分析微电子半导体器件可靠性与失效分析是微电子领域的重要课题。
半导体器件的可靠性是指在一定的使用环境和使用条件下,器件在规定时间内能够正常工作的概率。
而失效(Failure)是指器件不能在规定的时间内正常工作。
半导体器件的可靠性与失效分析旨在通过对器件的性能和可靠性进行评估和分析,找出器件失效的原因,并提出相应的改进措施,从而提高器件的可靠性。
1.可靠性评估:通过一系列实验和测试,评估器件在特定环境和使用条件下的可靠性。
常见的可靠性评估方法包括寿命测试、温度循环测试、湿度测试、可靠性建模等。
通过这些评估手段,可以得到器件的失效概率和失效的规律,进而为改进器件的设计和制造提供依据。
2.失效分析:失效分析是通过对失效的器件进行物理和电学特性分析,找出失效的原因和机制。
常见的失效分析方法包括显微镜观察、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱分析(EDX)、微动电压测量、故障注入方法等。
通过失效分析可以确定故障位置和失效原因,为改进器件的设计和制造提供指导。
3.失效模式与机制研究:失效模式与机制的研究是指通过理论和实验手段,研究器件失效的模式和机制。
通过对失效模式和机制的研究,可以了解器件失效的根本原因,并提出相应的改进措施。
例如,晶体管的漏电流增加、介质击穿等都是半导体器件失效的常见模式和机制。
4.退化机制分析:半导体器件的寿命会随着使用时间的增加而发生退化,导致器件性能下降甚至失效。
退化机制分析是指通过实验和测试,研究器件在使用过程中的退化机制。
常见的退化机制包括电子迁移、电子捕捉、热失效等。
通过退化机制分析可以确定退化的原因,为延长器件寿命提供参考。
半导体器件的可靠性与失效分析对于微电子行业具有重要的意义。
高可靠性的器件可以减少电子产品的故障率,提高产品的性能和稳定性。
同时,通过对失效原因和机制的研究,可以指导器件的设计和制造,提高器件的可靠性和寿命。
因此,半导体器件的可靠性与失效分析是微电子领域一个重要的研究方向,也是推动微电子技术发展的关键之一。
半导体器件可靠性与失效分析微电子
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半导体器件可靠性与失效分析微电子
1.功能失效:指器件不能按照设计要求正常工作,如逻辑门无法实现
正确的逻辑功能。
2.电气失效:指器件发生电气故障,如短路、开路、漏电等。
3.热失效:由于器件内部寄生电阻、封装散热不良等原因,导致器件
温度升高,超过其承受范围,从而导致失效。
4.机械失效:指器件由于外力作用或压力过大等原因,发生物理损坏,如断裂、划伤等。
5.等离子体效应:在高电压或高频环境下,会产生等离子体,从而对
半导体器件产生有害影响。
为提高半导体器件的可靠性,需要进行失效分析,以了解器件失效的
原因
1.失效模式分析:对不同类型的失效进行分类和描述,以便查找相应
的失效原因。
2.加速寿命测试:通过在高温、高电压、高湿度等恶劣条件下进行长
时间测试,模拟器件在实际使用中的环境,加速失效过程,以便提前发现
问题。
3.失效分析方法:包括光学显微镜、电子显微镜、故障定位分析、X
射线衍射等多种方法,用于观察器件失效的具体细节,并找出失效的原因。
4.剖析和分析失效原因:通过对失效器件的分析和试验,找出失效的
原因和机理,如晶体缺陷、金属线断裂等。
5.提高设计和工艺:根据失效分析结果,改进器件的设计和工艺,以
提高器件的可靠性。
总之,半导体器件可靠性与失效分析在微电子领域中具有重要的意义,它不仅能提高半导体器件的可靠性,还能为微电子系统的设计和制造提供
理论指导和实践经验。
随着技术的进一步发展,可靠性和失效分析将继续
成为微电子行业的研究热点。
电路失效分析、可靠性、稳定性测试
![电路失效分析、可靠性、稳定性测试](https://img.taocdn.com/s3/m/c3076a19c281e53a5802ff5e.png)
随着电子电器行业的不断发展,消费者水平也在不断提升,人们已经不仅仅满足于产品的外观和功能,电子电器产品的可靠性已成为产品质量的重要部分。
RTS.LTD 可靠性测试能帮助电子电器制造企业尽可能地挖掘由设计、制造或机构部件所引发的潜在性问题,在产品投产前寻找改善方法并解决问题点,为产品质量和可靠性做出必要的保证。
失效分析RTS.LTD 可靠性实验室配备了扫描电子显微镜、傅立叶转换红外光谱仪、能谱仪、切片、金相显微镜等精密设备提供失效分析,可进行切片测试、焊点拉伸强度、可焊性测试、镀层厚度测试、锡须观察、成分分析等实验。
气候环境试验RTS.LTD 环境可靠性实验室拥有一批国际、国内著名的专业环境试验设备制造商生产的气候环境试验设备,设备技术先进、性能稳定、功能齐全,可编程控制,自动绘制试验曲线。
测试项目测试范围高温室温~300 ℃低温室温~-70 ℃恒温恒湿20 ℃~ 95 ℃,20 ~ 98%RH低湿 5 ℃~ 95 ℃,5 ~ 98%RH温度/ 湿度循环-70 ℃~ 150 ℃,20 ~ 98%RH冷热冲击-65 ℃~ 150 ℃快速温变-70 ℃~ 150 ℃,25~98%RH ,≦15 ℃/min高压蒸煮105 ℃~ 142.9 ℃, 75~100%RH, 0.020~0.196Mpa盐雾中性盐雾、醋酸盐雾、铜加速醋酸盐雾气体腐蚀SO 2, H 2 S, Cl 2 , NO 2 ,NH 3臭氧测试0---500ppmUV 老化UV exposure UVA340, UVA351,UVB313太阳辐射辐照度:450W/m 2 ----1200W/m 2低气压室温~200 ℃,常压~10kPa防水滴水、摆管淋雨、喷水(IPX0~IPX8 )防尘钢球、铰接试指、金属丝、防尘箱(IP0Y~IP6Y )机械环境实验RTS.LTD 机械环境实验室拥有具有国际先进水平的高频振动实验系统和机械冲击实验系统,100kg 自由跌落实验台等机械环境实验设备。
失效分析在家用电器电子控制器可靠性中的应用
![失效分析在家用电器电子控制器可靠性中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/226e5619f68a6529647d27284b73f242336c31f6.png)
失效分析在家用电器电子控制器可靠性中的应用21010519880717****摘要:军事和航空系统中已经存在成熟的故障分析模式,并且已经证明它们是有效的,但是在家用电器公司中还没有非常全面,系统的故障分析模式。
基于军事和航空航天行业的故障分析理论,本文针对家用电器的特点,提出了作者公司的一套有效的分析解决方案,并基于著名的电子控制器进行了详尽的阐述。
关键词:失效分析;家用电器;电子控制器随着国民经济的飞速发展,人们的生活也发生了迅速的变化。
家用电器已从奢侈品和装饰品转变为消费品和一般用途的产品。
同时,随着新技术的不断涌现,家用电器控制器已从简单的机械控制变为独立的电子控制器,再到可以在线使用的互联网设备。
家用电器的故障模式类型越来越多,因此鱼必须建立一种全面,系统,有效的故障分析模式。
一、失效分析的基本定义和流程根据MIL-STD-883,故障分析是对故障设备的事后检查。
可以使用电气测量技术以及理化分析来确定相应的故障模式或机制。
采取相反的措施。
通过故障分析找出问题的原因和根本原因,以改善和增强产品的可靠性。
通用的PCBA故障分析过程包括:故障信息调查(市场不正确数据分析),故障模式确认(故障产品故障点分类),外部外观检查(缺陷产品的外部检查),故障分析(电学分析),半断裂分析,断裂分析(解剖学包装和内部关键结构),机理原因诊断,故障内部信息分析报告。
但是,该模式有以下缺点:1、解释不细致,人员性质和设备配置要求每一步操作都很高,再现性差。
2、时间进度 U无要求,不能适应公司产品更新要求,效果不佳。
3、下列改进不明确。
改进或可操作性差4、与激励政策没有联系,缺乏有效的管理。
二、"1330”失效分析流程2.1信息与调研目的是了解“什么是故障”,“故障发生率”和“故障环境”;它主要包括故障数据分析,样本收集和环境调查三个方面。
故障数据分析的主要任务是发现许多需要解决的故障,这是一个主要问题。
电子元器件失效分析及其提高可靠性技术研究
![电子元器件失效分析及其提高可靠性技术研究](https://img.taocdn.com/s3/m/b9be694dbb1aa8114431b90d6c85ec3a87c28bfc.png)
电子元器件失效分析及其提高可靠性技术研究电子元器件作为现代电子技术中不可或缺的一部分,其可靠性一直是工程师们关注的焦点。
然而,随着复杂度增加,越来越多的问题出现,比如电子元器件失效。
本文旨在探讨电子元器件失效的原因及其提高可靠性技术研究。
一、电子元器件失效的原因在电子元器件的使用过程中,失效几乎是不可避免的。
导致电子元器件失效有以下几个主要原因:1.使用环境不佳某些电子元器件需要在极端温度、湿度或压力下使用,如果使用环境恶劣,就会对电子元器件产生影响,导致它们的性能下降或失效。
2.材料老化由于时间的推移,电子元器件中的材料可以老化,导致它们无法正常工作。
这是一个比较常见的问题。
3.使用寿命到期每个电子元器件都有一定的使用寿命。
一旦达到其使用寿命,那么就可能会出现问题。
这种情况通常发生在电池和显示器上。
4.错误的设计或制造出现电子元器件失效的另一个原因是错误的设计或制造。
如果处理完这些问题的方式不恰当,那么电子元器件就可能无法正常工作。
二、提高电子元器件可靠性的技术研究为了降低电子元器件失效的风险,工程师们一直在努力实践着各种提高电子元器件可靠性的技术研究。
以下介绍几个不错的方案。
1.测试与质量控制在电子元器件制作完成之后,工程师们必须对它们进行测试和质量控制。
这些测试和质量控制可以确保电子元器件以正确的方式工作。
2.优化组装和布局通过优化组装和布局,可以降低电子元器件失效的风险。
在某些情况下,离散元件的组装方式可能更优于集成电路的组装方式。
3.原材料选择电子元器件制造商需要选择合适的原材料,以确保它们的产品质量。
这就涉及到对原材料的严格选择和标准。
4.结构优化电子元器件的结构对其可靠性有很大影响。
如果结构不够牢固,那么电子元器件就很可能出现失效。
工程师们可以通过改变元器件的结构或优化设计来提高其可靠性。
5.环境控制环境控制是提高电子元器件可靠性的另一个关键因素。
通过在制造过程中严格控制环境条件,可以降低电子元器件失效的风险。
半导体器件可靠性与失效分析
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半导体器件可靠性与失效分析引言:随着电子技术的不断发展,半导体器件在现代电子产品中发挥着至关重要的作用。
然而,由于半导体器件中存在着各种可能的失效机制,如漏电、击穿、热失效、氧化、迁移、应力等,因此对半导体器件的可靠性和失效分析进行深入研究对于保证电子产品的稳定工作和提高其寿命至关重要。
一、半导体器件的可靠性评估方法1.基于故障数据的可靠性评估方法:通过从大量的故障数据中提取出各种失效机制的特征参数,建立数学模型,从而预测和评估半导体器件的寿命和可靠性。
2.加速寿命试验方法:通过在实验室中对半导体器件施加高温、高电压、高湿等加速环境条件,加速其失效过程,得到失效时间与环境条件之间的关系,并在此基础上预测出正常使用条件下的寿命。
3.可靠性物理模型方法:通过对半导体器件内部结构和加工工艺进行深入分析和理解,建立器件的失效物理模型,从而直接预测失效机制和失效时间。
二、半导体器件失效分析方法1.失效分析的基本流程:a.收集失效器件并对其进行初步检测和筛选。
b.进行失效分析前的预处理操作,如外观检查、器件参数测试等。
c.施加不同的电压、电流和温度等条件,以及应力加速实验,观察和记录失效器件的失效特点和失效模式。
d.利用各种现代测试设备和分析手段,如电镜、扫描隧道显微镜、探针站等,对失效区域及元件内部的结构和性能进行深入分析。
e.通过失效分析技术和经验,找出失效根源和失效机制,并给出改进措施和提高器件可靠性的建议。
2.失效分析的常用技术和方法:a.毛细管技术:通过毛细管效应,观察电导材料中的微孔,从而检测出隐蔽的电导通道。
b.扫描电镜技术:通过扫描电镜的高分辨率成像,分析器件表面的异常情况,如磨损、腐蚀、裂纹等。
c.能谱分析技术:使用能谱仪对失效器件进行元素分析,以确定是否存在金属污染或元素组成异常。
d.探针测试技术:使用探针测试仪对器件的电路连通性和参数进行测试,找出可能存在的故障点。
e.热分析技术:通过热敏电阻或红外热像仪等热分析设备,观察器件在失效前后的温度变化情况,以判断是否因温度引起器件失效。
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](https://img.taocdn.com/s3/m/b3252f46ba68a98271fe910ef12d2af90342a877.png)
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。
电子设备的失效分析方法研究
![电子设备的失效分析方法研究](https://img.taocdn.com/s3/m/88ffda5b11a6f524ccbff121dd36a32d7375c708.png)
电子设备的失效分析方法研究随着科技的快速发展,电子设备已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
然而,由于各种原因,电子设备也会遭遇失效的情况。
为了提高电子设备的可靠性和有效地解决故障,研究失效分析方法就显得尤为重要。
本文将对电子设备失效分析方法进行研究,并提出其中的一些关键技术。
失效分析是指通过对电子设备在使用中出现的失效进行系统性的观察和研究,以找出失效的原因和机理。
失效分析的目的是为了改进设计、提高设备的可靠性和性能,降低生产成本,提高经济效益。
在电子设备失效分析的过程中,需要考虑到以下几个方面:首先,要进行失效前的分析。
在设备失效之前,通常会有一些预兆或者异常现象,这是非常重要的信息。
通过对这些信息的收集和分析,可以及时发现问题并采取相应的措施,从而避免设备的失效。
因此,在实施失效分析方法的时候,需要对设备进行状态监测和故障预测。
常用的监测手段包括振动分析、热分析、电流电压监测等。
其次,要进行失效过程的分析。
当设备失效后,需要对设备失效的过程进行详细的分析。
具体来说,需要关注失效发生的时间、位置、模式及失效的根本原因。
目前,常用的失效分析方法有根本原因分析法、条件分析法和过程分析法等。
这些方法通过系统分析失效原因和失效过程,可以找出触发失效的因素并采取相应的修复措施。
再次,要进行失效模式及效果分析。
失效模式及效果分析(Failure Mode and Effects Analysis,FMEA)是一种常用的失效分析工具。
该方法通过识别和评估电子设备失效的模式以及可能造成的后果,从而确定最具风险的失效模式。
这有助于制定相应的预防措施和控制措施,提高设备的可靠性。
此外,还需要进行失效根源分析。
失效根源分析是失效分析的核心。
它通过对失效根源的深入分析,找出导致设备失效的根本原因。
失效根源分析常常需要借助各种工具和技术,如故障树分析、剩余寿命评估等。
这些方法有助于揭示失效根源,并提供基于根本原因的维修和改进方案。
失效分析在产品设计中的作用
![失效分析在产品设计中的作用](https://img.taocdn.com/s3/m/024ae4a3e109581b6bd97f19227916888486b906.png)
失效分析的流程
收集失效数据
通过实验、测试、用户反馈等方式收集失效案 例。
失效模式识别
对收集到的失效数据进行分类和模式识别,确 定失效模式。
原因分析
分析失效模式产生的原因,包括设计、材料、 工艺、环境等因素。
失效分析的方法
故障树分析法
通过建立故障树,对系统失效进 行逻辑分析和原因推断。
失效模式影响分析法
通过失效分析,可以了解产品在不同使用条件下的寿命,从而为产品设计提供依据,确保产品在预期使用条件下 具有较长的使用寿命。
评估产品可靠性和安全性
失效分析可以评估产品的可靠性和安全性,发现潜在的失效模式和原因,为改进产品设计提供依据,提高产品的 可靠性和安全性。
提高产品设计质量
优化产品设计
通过失效分析,可以发现产品设计的 不足之处,提出改进措施,优化产品 设计,提高产品的设计质量。
通过失效分析,可以发现产品中潜在的薄弱环节,从而优化 设计,提高产品的可靠性和稳定性。
提高产品质量
失效分析有助于识别产品中存在的问题,及时改进设计,从 而提高产品质量,降低产品故障率。
降低维护成本
通过失效分析,可以预测产品的寿命和维修周期,合理安排 维护和更换计划,从而降低维护成本。
案例二:机械产品失效分析
确保产品符合设计要求
失效分析可以评估产品是否符合设计 要求,发现产品设计中的缺陷或不符 合设计要求的地方,及时进行修正, 确保产品设计的有效性。
优化产品设计方案
确定最佳设计方案
通过失效分析,可以比较不同设计方案之间的优劣,确定最佳设计方案,提高 产品的性能和可靠性。
减少设计风险
失效分析可以评估不同设计方案的风险,避免设计中的潜在风险,减少产品设 计方案的失败概率。
电子元器件的失效分析
![电子元器件的失效分析](https://img.taocdn.com/s3/m/2eaa7bf30c22590102029dde.png)
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。
微电子器件的可靠性与失效分析
![微电子器件的可靠性与失效分析](https://img.taocdn.com/s3/m/2770952d6d175f0e7cd184254b35eefdc9d31568.png)
微电子器件的可靠性与失效分析微电子器件是当今电子产品中使用最广泛的一类器件,它们具有体积小、功耗低、性能稳定等优点,被广泛应用于计算机、通信、汽车、医疗等诸多领域。
然而,由于微电子器件的制造工艺往往采用精密加工技术,且器件本身也具有高度复杂性,因此其可靠性成为了一个重要的问题。
本文将介绍微电子器件的可靠性问题,并探究失效分析的方法。
一、微电子器件的可靠性问题所谓微电子器件的可靠性,指的是器件在正常使用条件下,能够持续地保持所要求的性能和功能的能力。
在实际中,微电子器件的可靠性常常受到以下几方面因素的影响。
1. 制造工艺的影响微电子器件的制造工艺往往采用高度精密的加工技术,涉及的制造流程十分繁复。
在制造过程中,如出现微小的工艺误差,可能就会导致器件的性能发生质的变化或失效。
2. 环境条件的影响微电子器件在使用过程中常常受到温度、湿度、振动、尘埃等环境因素的影响。
例如,当器件温度超出规定范围时,会导致器件性能发生变化,甚至失效。
3. 电子应力的影响微电子器件在工作中受到电子流及场强的影响,这些电子应力可能会导致器件内部的电路损坏或其他失效。
二、“失效分析”的意义与方法失效分析是一种通过对失效物体的系统分析,找出失效的原因、途径和机理的方法。
在微电子器件的可靠性问题中,失效分析有着重要的意义。
首先,失效分析能够帮助人们深入了解微电子器件的失效机理,从而避免去重复类似的失误。
其次,失效分析可帮助人们了解微电子器件的弱点,从而对其进行改进和优化。
最后,失效分析能够为微电子器件制造企业提供技术支持,提高产品的质量和性能。
在实际中,失效分析常常采用以下流程:1. 研究失效现象首先,需要对失效情况进行详细的研究,尤其要注意失效的具体表现、影响以及失效的范围和程度等。
同时,还要对失效可能与其它条件或因素有关的问题进行提出。
2. 收集失效物样品收集失效物的样品,并且对其进行清洗和处理,确保样品的原始状态与失效时的状态尽可能的一致。
电子器件失效分析--学习心得
![电子器件失效分析--学习心得](https://img.taocdn.com/s3/m/0ec24760b207e87101f69e3143323968001cf458.png)
电子器件失效分析--学习心得《电子器件失效分析及可靠应用》-----学习心得通过8月5日、6日两天的学习培训,结合我司的实际情况,总结以下几点学习体会。
一、电子器件失效的理念。
失效分析并不等同于维修,一般大公司的失效分析部包括物料的认证、生产问题的解决、硬件管理和设计评审,所以产品的失效包含很广的领域,并不是单纯的维修不良品。
二、失效分析的意义失效分析是打开可靠性工程大门的钥匙。
失效分析可以解决生产即时存在的问题,也为后续产品可靠性打下良好的基础,创造明显的价值。
三、电子器件失效的分类和控制1、ESD控制ESD失效的四个特征隐蔽性:人体感知的静电放电电压2-3KV。
潜在性:损伤后性能没有明显的下降,往往是在产品到用户手里半年以上才发生问题。
随机性:从一个元件产生以后,一直到它失效以前的所有过程。
复杂性:分析困难,掩盖了失效的真正原因结合我司的生产,首先应保证生产仪器的良好接地,工作台面的接地,特别是烙铁和测试仪器的接地,再就是防止人体放电,正确配戴静电手环。
举例:LED不允许插在泡沫上,因泡沫上的静电可达1000V以上,而LED要求静电等级红光、绿光大概在500-1000V,蓝光大概为100-300V.根据这一实例,对于我司的IC供应商,我们可以要求其出具IC 规格书中的一个静电等级,以便于有效判断IC失效是否为静电损伤的可能性。
最后,最好能在生产线配一个静电测试仪。
2、MSD的控制器件的潮湿敏感等级分为1-6级,当大于3级(即只允许暴露168H)时,必须要经过烘烤后使用; 当大于5级或5A级(即只允许暴露24-48H)以上时,建议不使用,否则就会出现“爆米花”效应(即当电子零件吸入湿汽时,由于外表温度的急剧升高,就会导致元件的外封装出现裂纹)。
结合我司,以后在电子来料检验时,注意供应商来料的暴露期限等级。
在零件加工及成品生产的全过程注意防潮,注意关窗,成品任何时候不允许直接放在地面上,必须加隔板,避免靠墙堆放。
IC可靠性与失效分析
![IC可靠性与失效分析](https://img.taocdn.com/s3/m/918b6eebe009581b6bd9ebc8.png)
二、IC失效分析1.失效分析的原因、目的和地位所谓失效分析,就是对失效的产品进行分析,以找出失效原因、改进原始设计和生产工艺。
正确的改进行动来源于正确的查找到缺陷所在并分析产生缺陷的原因。
IC的产品设计极具复杂的设计、制程繁多并且对环境要求极高的生产工艺和复杂的测试方法。
在这些设计和生产工艺中,任何一个环节控制的不好,都有可能导致IC产品的最终失效。
能有效地寻找到导致IC失效的根源所在,并改进和控制生产工艺IC,以提供良率是各IC设计公司和制造厂孜孜以求的目标。
因此,失效分析在IC领域占有举足轻重的作用。
失效分析的对象,以公司个体为研究对象,大体可以分为3类:(1)到达最终客户后发现不良而退回分析的产品(2)本公司生产最后道工艺后,最终测试发现的不良品(3)第三类就是上面介绍的可靠度测试过程中或过程之后发现的测试NG的IC 产品。
2.失效分析的一般流程失效分析需要遵守一定的流程。
常见的IC失效分析流程如下(主要针对产品级的IC):(1)接收不良品失效的信息反馈和分析请求。
主要的信息包括: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。
(4)失效确认。
一般是用Tester或者Curve tracer量测失效IC的AC和DC 的电性能,以确认失效模式是否与收集的失效模式信息一致。
AC方面的测试分析涉及到产品的功能层次,而DC方面的测试是设计针对产品的主要电性能(开路、短路、漏电、)。
对于开路和短路情况,要观察开路和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;对于非开短路的漏电流情况,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,要对封装工艺要严查。
(最新整理)电子器件失效分析及可靠应用
![(最新整理)电子器件失效分析及可靠应用](https://img.taocdn.com/s3/m/fc1172356f1aff00bed51ef4.png)
2021/7/26
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电子器件失效分析及可靠应 用
-硬件内部培训
2021/7/26
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
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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
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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
失效分析在家用电器电子控制器可靠性中的应用
![失效分析在家用电器电子控制器可靠性中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/ae657f93ed3a87c24028915f804d2b160b4e862f.png)
失效分析在家用电器电子控制器可靠性中的应用摘要:目前我国的失效分析主要用于航天以及军工系统中,在民生领域中的应用相对较少,在我国的家用电器中,失效分析尚没有形成比较完整的分析体系与分析模式。
失效分析对于寻找仪器设备失效的原因及解决措施方面,可以发挥重大的作用。
基于此,本文通过对军工及航天系统中的失效分析进行的探讨,结合目前我国家用家电的特点,为失效分析在别的领域中的应用提供借鉴。
关键词:失效分析;家用电器;可靠性随着我国经济的发展,人们的生活水平不断提高,家用电器的类型也越来越丰富,大家对家用电器所具备的功能要求也越来越严格。
随着现代科学技术的发展,家用电器的控制器由原先传统的机械控制到单机电子控制,再到现在互联网控制,家用电器类型不断更新,家用电器的故障也随之不断出现。
因此,对于家用电器的故障,需要一套系统的、完整的、有效的故障分析模式。
对此,我们可以借鉴在军工系统中的失效分析模型,对家用电器控制器的可靠性进行相关分析。
1、失效分析的基本概念失效分析是对已经出现故障的仪器设备采用各种物理方法,化学方法,找到出现问题的原因与出现问题的机制的一种事后检查补救措施,以及时对产品进行更新换代,满足人们对家用电器的需求。
一般来说,失效分析有实效信息调查、失效模式确认、外部目检、非破坏性分析、半破坏性分析、破坏性分析、机理原因诊断、失效分析报告等几个步骤,在进行失效分析评估时,一定要严格按照几个步骤进行,不可以跳过或忽略某个步骤。
但是这个流程对于相关分析人员的素质要求非常高,需要相关人员掌握专门的失效分析相关理论,还能进行正常流程的操作。
其次,失效分析在时间进度上面没有别的要求,但是,一旦家用电器进行了更新换代,那么之前的失效分析结果参考性就会降低,实用性比较差。
另外,失效分析只是对电器产品的问题,及其产生问题的机制进行了阐述,并没有提出相关的解决措施。
最后失效性分析没有与激励机制挂钩,不利于管理。
2、失效分析模型根据我国军工和航天系统的失效分析模型,海尔创建了适合家用电器方面的失效模型,即1330失效分析模型,该模型具有很多的优点,可以将电器中出现技术问题的地方进行准确定位,将失效原因与失效机理十分清楚的、有效的分析出来,并且针对问题,在家电制造过程中提出相应的改革措施。
可靠性分析 失效分析
![可靠性分析 失效分析](https://img.taocdn.com/s3/m/de8bccd029ea81c758f5f61fb7360b4c2e3f2a45.png)
失效分析是通过对失效的元器件进行必要的电、物 理、 化学检测,并结合元器件失效前后的具体情况 进行技术分 析,以确定元器件的失效模式、失效机 理和造成失效的原 因。 失效分析既要从本质上研究元器件自身的不可靠性 因 素,又要分析研究其工作条件、环境应力和时间 等因素对 器件发生失效所产生的影响。 失效分析在可靠性设计、材 料选择、工艺制造和使 用维护等方面都为有关人员提供各 种科学依据。
失效可能由一系列的原因造成,如设计缺陷、材料质量问 题、 制造过程问题、运输或储藏条件不当、在操作时的过 载等, 而大多数的失效包括一系列串行发生的事件。
对一个复杂的失效,需要根据失效元器件和失效模式列 出所 有可能导致失效的原因,确定正确的分析次序,并 且指出哪 里需要附加的数据来支撑某个潜在性因素。失 效分析时根据 不同的可能性,逐个分析,最终发现问题
失效机理就是引起失效的实质原因,引起 器件失效的物理 或化学变化等内在的原因 同一个的失效模式,可能有不同 的失效机理 。 失效模式和失效机理有一定的关联,但是并 不能一一对 应
第十二页,共23页。
第十三页,共23页。
金属膜电阻器常见的失效模式和失效机 理
主要失效模式
短路、开路或 阻值超规范
可能的失效机理
第一页,共23页。
10.2.1 失效分析的目的和作用
(1) 发现影响产品可靠性的根源,提出行之有效的改进设
计、 工艺的措施;
(2) 在工艺控制、筛选试验、加速应力试验和评估认证 等方 面,为器件制造者和质量监督部门制定合理的最佳试 验方法 和规范提供依据;
(3)为用户合理选用元器件、整机可靠性设计提供依据; (4)通过分清偶然失效和批次缺陷,为整批元器件的使用提 供决策依据;
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失效分析及其在保证电子产品可靠性中的作用本报编辑:韩双露时间: 2009-3-19 10:55:13 来源: 电子制造商情中国赛宝实验室可靠性研究分析中心李少平1 电子产品失效分析概述失效分析(FA)是指为了确定失效部件的失效模式、失效机理、失效原因以及失效后果所作的检查和分析。
电子产品失效分析利用电分析、形貌分析、成分分析、物理参量分析、应力试验分析等手段求证失效样品的失效证据,根据失效证据与失效机理的内在联系,并结合样品现场的失效信息,诊断失效样品的失效机理、失效原因。
在电子产品中,FA的对象是电子元器件,电子元器件主要包括要电容器、电阻器、电感器、继电器、连接器、滤波器、开关、晶体器件、半导体器件(包括半导体分立器件、集成电路)、纤维光学器件、组件(具有一定功能、独立封装的电子部件,如DC/DC电源,晶体振荡器等)等。
失效是指电子元器件丧失或部分丧失了预定的功能。
失效模式是指电子元器件失效的外在宏观表现。
对于半导体分立器件失效模式主要有开路、短路、参数漂移(退化)、间歇失效,密封继电器失效模式主要有接触不良、触点粘接、开路、断路,瓷介电容失效模式主要有开裂、短路、低电压失效。
不同类别的电子元器件失效模式的表现各不相同,既使对同一门类的电子元器件,由于其原理、结构和电气性能的差异失效模式的表现也不尽相同。
失效模式的确认是失效分析工作的重要的环节,失效模式确认需要借助于观察、测试等技术方法。
失效机理是指电子元器件失效的物理、化学变化,这种变化深层次的意义指失效过程中元器件内部的原子、分子、离子的变化,以及结构的变化,是失效发生的内在本质。
电子元器件的失效机理可分为机械失效机理,如磨损、疲劳、断裂等;电失效机理,如静电放电损伤、电压引起的场致击穿和退化、电流引起热致击穿和退化等;热失效机理,如热引起的物态变化、结构变化等;反应失效机理,如腐蚀、合金、降解等;电化学机理,如化学电迁移、源电池效应等;产品特有的失效机理,如CMOS集成电路的闩锁效应、金属化铝电迁移效应、热电子效应、陶瓷电容器的低电压失效、塑封器件的爆米花效应等机理。
这些机理对于不同的电子元器件失效模式表现各不相同。
应力是驱动产品完成功能所需的动力和产品经历的环境条件,是产品退化的诱因,如铝电解电容器在温度作用下,电容器内部的电解液蒸发,逐步引起电容量下降失效,这个过程中温度就是铝电解电容器失效的诱发应力。
应力包括物理应力和化学应力,物理应力常见的有热(温度)、电(电压、电流、功率)、力(机械)、光(包括射线)等,化学应力常见的有水汽(潮湿)、污染等。
失效原因是指导致失效发生的外在影响因素,一般指引起失效发生的直接影响因素,影响因素一方面是产品缺陷,即电子元器件在设计、材料、制造工艺存在的引起失效的直接原因;另方面是外部诱发应力,以及应力的产生原因,如使用过程的电压、电流、功率、温度、湿度、环境的腐蚀性气体等。
失效原因的确定相当复杂,但是只有正确的分析和确认失效原因,对于失效发生的控制和改进措施才能做到有的放矢。
2 失效分析程序和方法失效分析所采用的分析手段就其作用后果来说,可分为非破坏性分析和破坏性分析。
非破坏性分析对失效样品没有破坏作用,但破坏性分析对失效样品具有破坏作用,而且,这种破坏是一种不可逆反的破坏,如果分析过程中已经进行了不可逆反的破坏性分析,而丢失了未获得的失效信息,则失效分析面临失败的危险。
因此,失效分析过程必须遵循图1所示的基本流程。
图1 失效分析基本程序2.1 失效样品信息失效样品信息包括基本信息和技术信息。
基本信息指失效样品的产品信息,如产品功能、工作原理、性能指标、产品结构、制造工艺,该型号产品的使用历史情况;技术信息指失效样品失效时的信息,如的工作条件,整机的故障表现和故障定位情况,失效样品的失效特征,应用电路,供电情况,环境条件,失效样品的采购批使用前的经历,该型号产品的使用历史情况(失效率及失效表现)等。
失效样品的信息决定失效分析方案、采用合适的分析方法,是机理诊断的重要依据,也是失效分析最终必须解释问题。
2.2 失效模式确认失效模式确认是对失效现场报告的失效进行验证的过程。
失效模式确认的结果可能是失效样品没有失效表现,或失效样品已经失效。
失效样品已经失效可能表现为稳定失效,或不稳定失效。
通过失效模式确认的结果,结合失效现场的信息,制定失效分析方案才能有的放矢的进行失效分析。
例如,失效报告出现多只比较器(IC)端口之间漏电(板上测试)失效,在失效模式确认中发现板上卸下的IC端口均没有漏电的问题,显然,板上测试到的漏电问题并不是IC的漏电,而是IC之外、板上其它部位漏电,因此,本次所需分析应转入对板上其它部位的漏电进行分析。
2.3 外观检查元器件的外观检查十分重要,它往往会为后续的分析提供重要信息。
首先,产品制造商、批次等是研判产品批次性失效必不可少的信息;其次,产品外观判断仿制、翻新的重要依据;最重要的是,失效样品失效可能在外观上留下信息,如变形、破损、色泽变化、外部污染物等,这些信息将指导后面的失效分析,而且最终的分析结果反过来解释这些外观表现。
外观检测首先用肉眼来检查失效元器件与好元器件之间的差异,然后在光学显微镜下进一步观察。
采用放大倍数为4~80倍的立体显微镜,变换不同的照明角度来获得最佳的观察效果。
有时也采用常规的放大倍数为50~2000倍的显微镜来寻找和观察失效部位,如果还需要更进一步观察表面击穿、外来物、长须、沾污或迁移,则需要利用扫描电子显微镜(SEM)。
2.4 非破坏性的内部分析非破坏性分析是用于检查元器件内部状态而不打开或移动封装的技术,通常包括电学分析、X射线成像分析、声学扫描分析、内部可动粒子分析、密封性分析等。
(1)电学分析电学分析通过失效样品的电特性表现、参数与功能变化、以及参数与功能随某种应力的变化,研究失效样品失效的性质、失效部位,指引后面采用合适的分析方法。
在某些场合电学分析过程也会对失效样品构成不可逆反的损伤,这是因为样品已经失效,其内部关键结构可能已经短路或耐压已经严重下降,电分析时外部施加的电压(源)的能量可以引起失效样品内部的损伤扩大,因此而掩盖原来的失效特征。
(2)X射线成像分析X射线成像分析是通过X射线透视成像系统或X射线扫描剖面成像系统(X -CT),对失效样品内部进行无损分析,一方面检查失效样品内部可能的缺陷,如内部不同材料界面的空洞或分层、内部互连缺陷、内部多余物、以及其它结构缺陷;另方面,分析失效样品内部失效的异常表现,如塑料封装IC内部过电烧毁引起的内部塑料炭化,内部开裂、金属熔融等异常表现特征。
在进行X射线检查之前,必须考虑X射线可能给MOS元器件带来的损害。
(3)声学扫描分析声学扫描分析利用不同材料对超声波的声阻不同、以及超声波不能在空气中传送的特性,观察元器件内部材料空洞、界面的空洞、界面分层,以及失效引起的内部结构变化,从而提取失效样品内部的失效特征,为后期的破坏性分析提供失效点定位、失效性质判断提供依据。
(4)内部可动粒子分析密封封装(空封)器件内部可能存在可动的导电粒子,如焊接残存的锡颗粒、金丝或铝丝,以及其它具有导电能量的颗粒,这些导电颗粒在腔体内部一旦落在器件内部不同电位的两点上,将导致这两点发生漏电或短路。
通过内部可动粒子分析,可以诊断器件内部漏电或短路的原因,尤其是器件发生不稳定失效(不稳定的漏电、短路失效),内部可动粒子分析是有效而快捷分析手段。
(5)密封性分析密封器件(金属或陶瓷封装)是在干燥气体或氮气气氛进行的,并与外部气体隔绝。
由于水分的存在会加速杂质离子的运动,并引起元器件特性的恶化及内部金属腐蚀。
封装里空气体水份的含量通常为几百个ppm,如果封装密封性能损伤或退化,外界的水汽将进入封装内部,引起封装内部受到水汽的作用而退化或失效。
通过密封性分析,可以诊断密封内部是否受到水汽的侵蚀,以判断器件失效是否由密封引起封装密封问题引起,尤其是当后期的分析中,发现器件内部由于腐蚀引起失效,那么,前期的密封分析就更加是必不可少的过程,因为,如果封装的密封存在问题,则引起腐蚀的水汽是密封问题引起,显然,只有密封存在问题的样品才可能发生此类失效,如果封装的密封没有问题,则引起腐蚀的有害物质是样品制造过程引入的,那么,这种失效可能具有批次失效的特征。
密封分析有两种检测方法:氦原子示踪法检测细小的泄漏、氟碳化合物检测较大的泄漏。
密封性检查可用于检测封装中的小裂缝、焊接材料的虚焊、焊接部位的针孔及密封封装中的缺陷。
2.5 半破坏性分析失效分析技术中,有多种分析手段属于表面分析,如光学显微镜、扫描电镜镜、光辐射显微镜、红外热像显微镜、各种微区成分分析等,只有把器件失效可能发生的部位暴露在最表面,这些分析才能进行。
半破坏性分析是指对器件的封装或保护结构进行封装剥离,把器件失效可能发生的部位暴露在表面,对暴露出来的表面所进行的分析。
这个过程中,器件的封装或某些结构受到破坏,但器件的电性能不被破坏。
半破坏性分析首先通过开封,把失效样品可能的失效部位暴露出来。
开封后器件失效的可能部位的分析分为两类,其中一类是不加电的非破坏性分析,有形貌观察,如光学显微观察、扫描电子显微观察等;成分分析,如EDS、AES、SIMS 等;以及空封器件的内部可动粒子收集;内部气体分析,等等。
另一类是加电的内部分析,有电压衬度像、束感生电流像、液晶热效应观察、光辐射效应观察、红外热像成像,以及器件内部电路结点的电位分析,如机械微探针测试分析、电子探针测试分析等。
2.5 破坏性分析破坏性分析是指对失效样品的功能和电参数构成破坏的分析,破坏性分析项目对器件的破坏是不可逆的过程,一旦失效样品进行破坏性的分析项目,失效样品受到彻底的破坏。
破坏性分析主要包括:研磨剖面分析,如通过研磨剖面观察多层陶瓷电容器内部电极及电极之间介质缺陷或电击穿烧毁情况;聚焦离子束微区剖面分析,主要是集成电路微区局部的表面多层布线的层间状态观察分析,有源区微区局部剖面观察;集成电路表面多层布线刻蚀;PN结显结分析等。
2.6 综合分析分析者在分析过程中,首先确定分析路线(分析方案),包括用什么分析方法来提取失效信息,以及所采用的各种方法次序,并在分析过程中,根据已经获得的分析信息,判断为了诊断失效样品的失效机理还需要证据、信息,从而及时调整前期的分析方案。
实际上,综合分析贯穿于分析的整个过程。
最后,分析者根据自己的知识、经验,结合分析中获得的信息,联系器件失效机理发生的必然后果表现,对失效样品的失效模式、失效机理给出判断,对失效原因给出推测。
2.7 分析报告描述失效分析过程所提取到的信息,以及根据这些分析信息推断失效机理以及失效原因的过程,并给出分析结论。