失效分析是一門發(fā)展中的新興學(xué)科，近年開始從軍工向普通企業(yè)普及。它一般根據(jù)失效模式和現(xiàn)象，通過分析和驗(yàn)證，模擬重現(xiàn)失效的現(xiàn)象，找出失效的原因，挖掘出失效的機(jī)理的活動(dòng)。在提高產(chǎn)品質(zhì)量，技術(shù)開發(fā)、改進(jìn)，產(chǎn)品修復(fù)及仲裁失效事故等方面具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。其方法分為有損分析，無損分析，物理分析，化學(xué)分析等。早期失效率高的原因是產(chǎn)品中存在不合格的部件；晚期失效率高的原因是產(chǎn)品部件經(jīng)長(zhǎng)期使用后進(jìn)入失效期。機(jī)械產(chǎn)品中的磨合、電子元器件的老化篩選等就是根據(jù)這種失效規(guī)律而制定的保證可靠性的措施。

1.確定失效問題

為了提高失效分析效率，最好在提出分析申請(qǐng)前，盡可能的把問題定位到具體的網(wǎng)絡(luò)。故障定位過程中盡可能避免破壞故障現(xiàn)象，保持原始形貌，一般不允許對(duì)故障部位重新焊接，慎重使用加熱、加壓、加電沖擊等手段，否則會(huì)影響后續(xù)的失效分析。

2.失效樣品背景信息調(diào)查

這部分工作是失效分析的一個(gè)重點(diǎn)部分，信息調(diào)查要詳細(xì)全面，盡可能獲得第一手信息，必要的時(shí)候向生產(chǎn)人員進(jìn)行適當(dāng)?shù)那笞C，確保信息的可靠。主要包括以下內(nèi)容，失效樣品失效發(fā)生的階段：SMT階段、測(cè)試階段、組裝階段等；失效樣品失效的具體測(cè)試工站等，具體信息如下可以根據(jù)失效樣品實(shí)際情況適當(dāng)刪減：

1、單板失效的批次信息：條碼信息、生產(chǎn)批次、發(fā)貨合同號(hào)；

2、失效率，包括歷史失效率，近期失效率（或批次失效率）；

3、PCB相關(guān)信息（表面處理，生產(chǎn)廠家，批次等）；

4、相關(guān)的器件信息（位號(hào)、器件編碼、型號(hào)、廠家及批次、封裝形式、焊端電極成分、鍍層構(gòu)成等），該器件在其他產(chǎn)品或單板上的使用失效率；

5、同類產(chǎn)品的失效情況（具有同類特征：相同的生產(chǎn)、測(cè)試和運(yùn)行環(huán)境，相似的單板復(fù)雜度）；

6、失效前的經(jīng)歷；

7、失效單板的加工工藝路線，受熱過程，返修與維修次數(shù)；

8、單板的運(yùn)輸和儲(chǔ)存環(huán)境、過程與相關(guān)信息；

9、單板的運(yùn)行環(huán)境，如溫度、濕度、灰塵、鹽霧、氣候、振動(dòng)、常規(guī)操作等，也包括站點(diǎn)周邊環(huán)境、重要污染源等；

10、功能測(cè)試結(jié)果；

3.故障復(fù)現(xiàn)和故障位置的定位

對(duì)于申請(qǐng)人描述的故障現(xiàn)象，盡可能用萬用表等工具復(fù)現(xiàn)故障。對(duì)產(chǎn)線人員的定位結(jié)果要持適度懷疑的態(tài)度。故障位置定位優(yōu)先采外觀觀察的方法，然后進(jìn)行電測(cè)，故障復(fù)現(xiàn)和定位時(shí)盡量不要把故障位置作為直接測(cè)量點(diǎn)，避免對(duì)故障位置施加過大的機(jī)械應(yīng)力和電應(yīng)力，如果故障復(fù)現(xiàn)和定位過程可能會(huì)破壞外觀形貌，應(yīng)先進(jìn)行外觀觀察和拍照。

4.無損分析

1.外觀分析

采用目視或借助放大鏡、金相顯微鏡、立體顯微鏡等工具，觀察失效樣品的外觀特征，包括但不限于單板尺寸、變形情況、相關(guān)的元器件或結(jié)構(gòu)件特點(diǎn)、故障分布、故障位置顏色變化、雜質(zhì)殘留情況、斷口特征、焊點(diǎn)外觀等等。提示：外觀檢查對(duì)于失效分析很重要，觀察要仔細(xì)全面，不輕易放過任何疑點(diǎn)。

2.X-ray

主要針對(duì)失效位置不能直接觀察的樣品，用于金屬材料及硅片、陶瓷體等的明顯異常，對(duì)于BGA的連錫、少錫、冷焊、空洞、焊球形狀異常和PCB的孔壁鍍層薄、孔斷、斷線和短路等有很好的分析能力。提示：雖然X-RAY對(duì)于常見原因?qū)е碌腂GA開焊撿出能力有限，但作為常規(guī)檢查手段，X-RAY可能會(huì)提供有用的信息，不能輕易放棄不做。

3.C-SAM

主要分析材料分層、空洞等內(nèi)部缺陷，常用于潮敏器件的爆米花失效、陶瓷元件和PCB的分層等。

4.3D測(cè)量?jī)x

用于共面度和精密尺寸的測(cè)量，常用于獲得PCB或元器件的翹曲信息及殼體的尺寸信息。

注意：損分析過程中，要注意保留圖片證據(jù)，即使當(dāng)時(shí)沒有觀察到異常，也要保留完整的圖片，以備后面分析時(shí)重新審視。

5.對(duì)可能的失效原因假設(shè)

對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合無損分析的結(jié)果，進(jìn)行合理的邏輯推理，初步判定可能的失效機(jī)理和原因。推理時(shí)思路要開闊，可以根據(jù)已有的證據(jù)進(jìn)行大膽假設(shè)，不放過所有可能，然后分析哪些證據(jù)支持假設(shè)，哪些相悖，為了支持假設(shè)成立還需要獲得哪些證據(jù)，對(duì)可能的失效機(jī)理和原因分出主次。

6.分析和驗(yàn)證

這部分是失效分析工作的重要內(nèi)容，經(jīng)常是工作量最大的地方，此過程根據(jù)假設(shè)的失效機(jī)理，針對(duì)性的進(jìn)行分析驗(yàn)證，經(jīng)常要用到有損分析手段，根據(jù)需要進(jìn)行成分分析和微觀分析。一般原則是：

多個(gè)懷疑因素可以并行分析，如果不能做到，那么先分析重點(diǎn)懷疑的主要因素，后分析次要因素。

盡量保持失效樣本信息的完好性。如果主要因素不容易驗(yàn)證，且驗(yàn)證過程中可能會(huì)破壞原有失效樣本信息，而次要因素容易驗(yàn)證，且不會(huì)破壞原有失效樣本信息，那么，可以先進(jìn)行次要因素的驗(yàn)證，然后進(jìn)行主要因素的驗(yàn)證。分析和驗(yàn)證的方法一般包括一下內(nèi)容：

染色起拔：是一種快速判定失效位置的試驗(yàn)方法（用于失效位置不能直接觀察的案例）。起拔之后一般可以進(jìn)行斷口形貌分析和成分分析。

切片分析：是一種最常用的顯微分析方法。得到的失效信息很多，包括鍍層結(jié)構(gòu)，斷面位置，焊點(diǎn)形態(tài)，金相組織結(jié)構(gòu)以及其微觀特征等等。

高倍數(shù)顯微分析和成分分析。

分析和驗(yàn)證時(shí)要大膽假設(shè)，小心驗(yàn)證。驗(yàn)證過程務(wù)必小心謹(jǐn)慎，證據(jù)確鑿。

7.給出失效原因和失效機(jī)理

據(jù)無損分析和有損分析得到的信息，進(jìn)行綜合分析，得出失效機(jī)理，并根據(jù)失效機(jī)理，明確失效原因，確認(rèn)是物料、設(shè)計(jì)、制造或環(huán)境導(dǎo)致的問題。

8.復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)

目的是驗(yàn)證失效分析結(jié)論的準(zhǔn)確性，視具體情況可以省略。

9.改進(jìn)措施

1、根據(jù)失效機(jī)理和失效原因給出具體改善措施。

2、改善措施要具體，可以操作；

3、對(duì)于生產(chǎn)問題建議要給出臨時(shí)解決措施和根本解決措施（短期，長(zhǎng)期）；

10.后續(xù)跟蹤

對(duì)實(shí)施改進(jìn)措施后的產(chǎn)品情況進(jìn)行跟蹤，驗(yàn)證分析結(jié)論的正確性，一般可以設(shè)為半年。

相信通過閱讀上面的內(nèi)容，大家對(duì)失效分析有更深入的了解。失效分析對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用都具有重要的意義，失效可能發(fā)生在產(chǎn)品壽命周期的各個(gè)階段，涉及產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)、來料檢驗(yàn)、加工組裝、測(cè)試篩選、客戶端使用等各個(gè)環(huán)節(jié)，通過分析工藝廢次品、早期失效、試驗(yàn)失效、中試失效以及現(xiàn)場(chǎng)失效的樣品，確認(rèn)失效模式、分析失效機(jī)理，明確失效原因，最終給出預(yù)防對(duì)策，減少或避免失效的再次發(fā)生。