在電子產品的制造和使用過程中,總是會出現失效的問題,只是時間早晚、概率高低而已,而失效最多的主要是電子元器件。要解決電子產品的失效問題,最主要就是解決電子元器件失效問題。如果不去徹底解決這個問題,失效就可能不斷的發生,失效問題也會堆積得越來越多,產品質量難以得到改善;傳統的維修或更換的做法只是臨時的、被動的解決辦法,大多不能從根本上解決失效問題。而實踐證明,最有效的方法就是進行失效分析,找到器件失效的原因,從根本上解決問題,效果立竿見影。
失效分析在一般意義上通常是指 物理失效分析(PFA)。對于80%的元器件失效,通過物理分析結合相關的失效信息基本上可以對失效原因有所判斷。但對于復雜而獨特的故障/失效,往往需要進一步分析查找驗證失效問題的根本原因(RCA),最終形成預防措施或改進方案,達到解決問題長治久安之目的。
通常而言,產品故障或元器件損傷是“果”,而“因”則可能有多種來源,比如來料缺陷、設計問題、加工制造問題、超規格使用等等。失效機理也不局限為電應力、還有可能是機械應力、環境應力、壽命應力等,或多種應力迭加導致的。以失效分析的經驗來看,以上原因都有可能存在。
失效根因分析的過程就如同“破案”,不僅依賴技術人員豐富的實踐經驗,能根據現象進行快速的排查收斂,設計后續實施方案,還往往需要借助測試和分析儀器設備進行測試和驗證,以提供分析判斷的依據,并根據具體實施過程的中間輸出,進行階段判斷,相應調整分析方向和手段。分析過程中可能綜合采用包括器件物理分析、硬件設計及電路應用分析、電源及信號測試分析、環境及可靠性試驗、故障注入等……部分或全部分析測試驗證的手段。最終從失效現象追蹤分析推斷出問題根因。
為便于理解,在此對有關失效分析的相關術語說明如下:
1) 失效
產品失去(或不能滿足)指定的功能稱為失效。(失效也可以說是不可修復/不可恢復的故障。以下部分說明未嚴格區分失效和故障,或失效分析和故障分析)
2) 失效模式
失效模式是失效的外在表現形式。通常指失效所表現出來的電性特性,可以通過電性測試檢查或觀察到的:開路、短路、參數漂移、不穩定、功能劣化或喪失……
3) 失效機理
失效機理是導致器件失效的物理、化學變化過程。該過程是應力作用在產品上造成損傷,最終導致產品失效。元器件常見的失效機理有:EOS(過電壓、過電流、過功率)、ESD、機械應力損傷、熱應力損傷、潮敏器件失效(MSD)、金屬電遷移、電化學腐蝕、疲勞損傷、制造缺陷……
4) 物理失效分析(Physical Failure Analysis – PFA)
物理失效分析(PFA)是針對失效元器件,通過電學、物理和化學等各種分析技術和手段,確定元器件失效模式和失效機理的過程。PFA是為了確定元器件失效根源(Root Cause)、定位、查找產品故障原因的基本手段(之一),必要時、也是為后續進一步開展根因失效分析提供依據和方向。
(這個過程可以形象比喻為“法醫鑒定”)
q 利用物理失效分析的技術手段和方法,還可以開展:
ü 真假物料對比識別
ü 殘次品元器件識別
ü 物料替代(降成本)對比
5) 失效根因分析(Root Cause Analysis-RCA)
針對用戶產品失效問題,在PFA分析的基礎上,根據初步定位的失效模式和失效機理,進一步通過單板應用分析、測試驗證分析、故障注入分析、必要且可能的情況下,或許還需進行生產現場調查、故障現場調查、故障重現分析等部分或全部環節的大量工作,查找并確定產品的失效根因,并給出的明確的改善方向和對策,實現最終解決問題。
(這個過程可以形象比喻為“刑偵破案”)
6)NFF問題分析
NFF(No Fault Found)意為”不重現故障”。通常是指是在應用現場發生過,但在實驗室的環境和條件下難以重現的故障。NFF主要問題的起源為應用環境及工況和產品測試驗證的環境條件差異所致。測試驗證的環境條件往往比較典型,沒有實際應用環境及工況復雜。產品設計之初,如果沒有對應用環境和工況進行深入分析,導致在某些極限環境和工況下未得到充分驗證;次要原因為產品隨著運行時間延長,設計裕量不足、器件特性退化導致器件安全裕量不足等,正常環境及工況下問題不會出現,只有在某些應力組合下,故障才被激發。

q 失效分析項目
l 受托開展失效分析 l 輔導開展失效分析 l 失效分析報告解讀 l 建立失效案例庫
l 物理失效分析(PFA)/ 失效根因分析(RCA) ● 故障不重現(NFF)問題分析
ü 燒板分析 / 板卡燃燒 / 設備起火
ü IPM/IGBT模塊/功率器件失效分析
ü 電源(模塊)失效分析
ü 集成電路失效(EOS,ESD)分析
ü CPU / MPU / GPU / PCIE / FPGA 失效
ü 電阻/電容失效分析
ü 電感 / 變壓器 失效分析
ü PCB板失效分析
ü 焊點失效分析
ü 器件/PCB腐蝕失效分析
ü 磁頭、液晶模塊 失效 及 其他 。。。


