失效分析基础.ppt

失效分析基础.ppt

《失效分析基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《失效分析基础.ppt（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

失效分析基础,什么是失效?

失效就是产品丧失或没有达到预期的功能.它包括以下四种情况:

产品在规定的条件下，不能完成其规定的功能;产品在规定的条件下，一个或几个性能参数不能保持在规定的范围内；即使产品在规定的条件下具有完成规定功能的能力，但因操作者的失误而造成产品功能的丧失；由于环境变化影响，导致功能丧失.,基本失效类型,什么是失效分析?

失效分析是一门研究失效机理,发现失效因素,寻找解决办法,从而消除失效再发生的工程.它贯穿于产品的设计,生产,使用的整个过程,是提高产品质量的必由之路.它主要包括以下两种行为模式:

什么是RCA?

RCA就是对失效事件进行层层分析,持“抽丝剥茧”的态度,以求发现首要原因或根本原因.RCA行为包括如下步骤:

分析数据（背景/失效现象等）将失效分解为基本事件;列出可能原因;鉴别和验证根本原因;寻找纠正措施.RCA行为的特点:

由结果到原因的逆向追踪;如同侦探调查案件,从证据和痕迹进行分析;确保事件与其原因有严密的因果关系;将原因追查之最底层次.,什么是FEMA?

FMEA就是在产品设计或生产过程中,通过对产品各组成单元潜在的各种失效模式及其对功能的影响,与产生后果的严重程度进行分析,提出可能采取的预防改进措施，以提高产品可靠性的一种设计分析方法。

FMEA行为包括如下步骤:

绘制产品的功能框图和可靠性框图;确定分析的范围，列出每一个零件所有已知和潜在的失效模式;确定每一个失效模式造成的影响;确定每一个失效模式发生的原因，提出预防措施;确定失效检测的方法;确定每一个失效模式发生的概率，1-10由小到大;确定每一个失效模式的严重程度,1-10，加重;估计每一失效模式被发现的难易程度，用“不易测度表示”1-10概率由大到小;根据不同的风险优先指数,采取不同程度的对策.FEMA行为的特点:

是确认潜在产品生产/使用中所有失效原因的系统性分析;將“失效的严重性、失效发生的可能性、失效检测的可能性”三方面量化分析;是一种统计工具,用于风险的控制/评估/管理;在FEMA的行为组织中,包含了诸多RCA行为（确定每类失效模式发生的原因）.,失效分析的必要性,产品失效不仅会导致经济上的巨大损失,甚至酿成悲剧,而且会损害产品质量信誉,降低竟争力,最终危及企业的生存和发展.成功的失效分析有助于企业:

纠正设计错误缩短研发时间提高生产优率减少或避免使用中的失效概率保证产品的可靠性提高客户的满意度,失效分析的基本步骤,收集失效背景资料失效的现象及概率失效时的工作/测试条件和环境状况生产/包装/储藏信息准备样品失效样品要有代表性失效样品无二次破坏有适当的合格样品作对比数据收集外观检测常规性能检测对比可追溯的测试记录,从而判断是漏检还是检测后损坏若是漏检,则须通过优化测试或用新的测试方法来提高在线检测能力非破坏性物理检测（不破坏样品表面,结构及材料特性）破坏性检查（极限检测,分解,剖面,内部结构,化学检测等）,数据分析相关人员讨论相关因素分析鉴别根本原因验证根本原因5.寻找解决办法提供FA报告相关部门讨论基于成本及效力的衡量标准实验验证6.验证CA的有效性在线检测客户反馈7.完成FACA报告归档保存,失效分析的注意事项,熟悉产品性能,结构,材料,元件,生产工艺,质量标准及检测方法;失效背景资料尽可能详细准确,尤其是”间歇性”失效案例,要有精确的失效现象/工作及环境条件的描述;失效样品要避免污染和二次破坏;样品分析要循序渐进,确保前一步检测不影响后一步检测,由表及里,由非破坏性测试到破坏性测试;数据收集和分析要坚持以下6个原则:

要确保数据真实可靠,不要忽视误差;要基于数据的客观判断,不要主观臆断;要持开放的心态积极讨论,不要先入为主要逻辑严密,因果关系清楚,不要似是而非;要做到”明察秋毫”,不要”吞舟是漏”要澄清所有疑问,不要草草收兵.,失效分析的常用仪器/方法,表面形貌尺寸检查,显微镜放大倍数:

（510000倍）光学轮廓仪是利用白光干涉原理对样品表面进行快速,重复性高,高分辨率的三维测量;样品要求:

非金属膜层,非透明膜层,上下台面平整;垂直测量范围:

0.1nm10mm原子力显微镜（AFM）是利用微小探针与待测物之间交互作用力（原子/分子间引力与斥力）,来呈现待测物的表面之物理特性;Z方向测量范围6um,分辨率:

0.1nmXY方向测量范围:

（Max）90*90um;分辨率:

10nm可检测:

表面形貌,表面力学特性,磁信号,硬度等.电子显微镜（SEM）是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器.可分为扫描式,反射式,发射式和透射式电子显微镜;透射式电子显微镜样品必须制成电子能穿透的，厚度为1002000的薄膜;极限分辨率:

发射式电子显微镜（1nm）;透射式电子显微镜（0.2nm）,机械特性检查,共振测试（Resonance）了解特殊部件的固有频率,减少特定的工作条件下的共振影响;异常的共振特性也能反映出部件外在和内在的缺陷;硬度测试（Hardness）衡量材料机械特性之一的参数;耐磨性测试（Wear-ability）衡量材料机械特性之一的参数;抗震测试（Shocktester）衡量产品在一定外部机械冲击下的可靠性;设计不合格,结构/材料缺陷都会影响到抗震性能.声波探侧（AcousticEmissionSensor）利用声波传感器探测部件内部因气/液体泄露,部件间摩擦或碰撞而产生的声波信号,从而检测产品缺陷;激光多普勒振动仪（LDV）通过实时测量在外部激励下部件表面位移随时间的变化曲线,可以很容易获得被测结构的动态力学特性（如频率响应函数）.,成分分析,元素测试:

俄歇电子能谱（AES）分析深度:

15nm空间分辨率:

10nm探测极限:

0.1%原子浓度可分析原子序数2的所有元素能量色散谱仪（EDS）分析深度:

13um空间分辨率:

10nm探测极限:

0.1%原子浓度可分析原子序数4的所有元素原子吸收光谱仪（AAS）主要用于金属的微痕量测定样品制备为液体探测极限:

10ng/ml元素及分子片段测试:

二次离子质谱仪（SIMS）分析深度:

0.52nm空间分辨率:

200nm探测极限:

PPM-PPB（所有元素）属于定性分析.,元素及化学态测试:

X射线光电子能谱仪（XPS）X射线照固体表面,激发光电子,其结合能反映表面成分;分析深度:

510nm空间分辨率:

10um有机物分子结构测试:

红外光谱仪（IRspectrum）由于分子振动和转动而产生特定分子红外光吸收谱图;可以直接分析样品表面（反射式）,也可以分析样品的萃取或淋洗液（透射式）.紫外分光光度仪（UPS）由于分子中价电子的跃迁而产生特定分子紫外光吸收谱图;样品的萃取或淋洗液.气相色谱质谱联用仪（GC-MS）用于Out-gas成分测试,内部结构检查,超声波扫描（SAM）工作原理:

超声波传播若遇到不同密度或弹性系数之物质时，会产生反射回波,反射回波强度会因材料密度不同而有所差异.利用此特性来对元件内部进行非破坏性检测;主要用途:

主要用于检查内部裂纹、分层、夹杂物、附着物、空洞、孔洞等缺陷;扫描范围：

0.250.25mm320320mm扫描分辨率0.1微米检测时,样品是放水中的,属于无损探测.X-射线扫描（X-rayScan）工作原理:

由于被检工件内部结构密度不同，对X射线的阻挡能力也不一样，因此X射线图像能清晰地展现被检样品内部的细微结构.主要用途:

主要检测电子组装（Flip-chip/CSP/BGA等焊点隐藏器件）缺陷包括:

错位,虚焊,桥连,立碑,焊料不足,气孔,内层走线断裂,器件漏装等等.优点:

可快速在线测试,样品检测范围310x310mm（Max.）缺点:

只能检测金属缺陷,不能克服重叠影响,分辨率较低.剖面分析法（Cross-sectioncheck）工作原理:

就是通过研磨,切割等方法来展现样品的剖面,从而获得相关数据;优点:

配合其他工具（如显微镜,SEM,EDX等）可以直观地检查内部结构;缺点:

属于破坏性检测.样品制备比较麻烦,研磨/切割时应力或污染会影响剖面的状态,从而影响检查,必要时可用离子刨光（FIB）来获得一个理想的剖面.,&A?