電子器件失效分析及可靠應(yīng)用

電子器件失效分析及可靠應(yīng)用

通過學(xué)習(xí)本課程，使學(xué)員學(xué)習(xí)到器件常見失效模式、失效機(jī)理、失效分析流程等，通過大量的失效分析案例講解，加深學(xué)員對失效分析的理解，掌握失效分析技能。深刻體會到電子產(chǎn)品可靠性的根本含義。

集中講授各類器件的失效模式和失效機(jī)理，幫助學(xué)員快速分析器件的失效問題，并進(jìn)一步掌握器件的可靠應(yīng)用要點(diǎn)，幫助學(xué)員快速提高器件的應(yīng)用水平，幫助企業(yè)提高產(chǎn)品的可靠性水平。

開展電子可靠性工程工作的意義

中國現(xiàn)在是制造大國，還不是制造強(qiáng)國，為什么?

國內(nèi)電子廠家經(jīng)常面臨問題：由于產(chǎn)品問題多導(dǎo)致客戶滿意度下降;價格只是國外競爭對手的幾分之一，利潤低。但是還是競爭不過，競爭力差，為什么?

作為消費(fèi)者，我們都喜歡買美歐日進(jìn)口產(chǎn)品，為什么?

重要的原因是：我們的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性差，國內(nèi)電子產(chǎn)品和國外領(lǐng)先的差距不是功能性的差距，而是質(zhì)量和可靠性上的差距。質(zhì)量和可靠性差的主要原因是：設(shè)計(jì)水平低，缺乏硬件應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，缺乏電子可靠性系統(tǒng)工程方法。可靠性首先是一門專業(yè)技術(shù)，然后才是一種管理方式。

我們認(rèn)為：僅靠個人經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心是無法根本提高設(shè)計(jì)水平的，最主要的是缺乏一套完整的系統(tǒng)方法，“君子授人以魚，不如授人以漁”。

貴公司是否統(tǒng)計(jì)過產(chǎn)品的市場返修率和生產(chǎn)一次通過率?

貴公司是否統(tǒng)計(jì)過器件的失效率?

貴公司是否有返修率很高的產(chǎn)品或器件?

貴公司是否統(tǒng)計(jì)過單位產(chǎn)品的維修成本?

貴公司是否統(tǒng)計(jì)過上述損失成本是多少，占銷售收入的比例是多少?

現(xiàn)狀：國內(nèi)很多電子企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)一次通過率低于90%，市場返修率高于5%，據(jù)此推算，這類企業(yè)的質(zhì)量成本將會達(dá)到銷售收入的15%。

提升價值：如果某產(chǎn)品的年產(chǎn)值為1億元，年返修率為5%，直接損失最低500萬元。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，失效率排在前3位的器件一般占該單板總失效率的80%以上，找出這3個器件的失效原因，進(jìn)行改進(jìn)，則該產(chǎn)品返修率可以在很短時間內(nèi)降低到1%以下。則失效分析改進(jìn)帶來的直接收益為400萬元。而間接收益可以達(dá)到千萬元以上。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，打開電子可靠性工程大門的鑰匙是失效分析。

失效分析可以立即準(zhǔn)確解決目前困擾企業(yè)最嚴(yán)重的產(chǎn)品問題，效果立竿見影，創(chuàng)造明顯的價值。贏得領(lǐng)導(dǎo)和大家的認(rèn)可，為后續(xù)開展可靠性工作贏得必要的支持和投入。可以積累產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高公司開發(fā)水平，為后續(xù)產(chǎn)品可靠性打下良好的基礎(chǔ)，真正的提高公司的核心競爭力。可靠性是一種概率事件。

產(chǎn)品的可靠性是使用的所有器件可靠性的累加。雖然每個器件的失效率僅有幾十個PPM以下，但是單板的失效率卻可以達(dá)到百分之幾以上的數(shù)據(jù)。雖然某個具體單板上的器件失效不是很平均地表現(xiàn)出來，而是少數(shù)器件的失效率很高，而大多數(shù)器件的失效率卻很少。但是統(tǒng)計(jì)更多的產(chǎn)品和單板時會發(fā)現(xiàn)，每個器件都存在失效的概率，所有器件的失效率趨于平均。誰也沒有辦法準(zhǔn)確預(yù)測某個單板上哪些器件的失效率高，哪些器件不會失效。

實(shí)施可靠性的根本方法

要保證產(chǎn)品的可靠性，唯一的方法就是考慮單板上所有器件都存在失效可能，并充分考慮這些器件的主要失效機(jī)理，并防止這些失效機(jī)理的發(fā)生。

一個單板上往往有成百上千個器件，每個器件都有多種主要的失效模式和機(jī)理，可靠性工程的目標(biāo)就是掌握和應(yīng)用所有器件的主要失效機(jī)理以及預(yù)防措施。

往往最笨的方法，就是最有效的方法。

國內(nèi)電子企業(yè)的硬件工程師往往是依靠個人的經(jīng)歷來積累一些可靠性知識，不可能全面和深入。

公司層面上沒有注重技術(shù)積累。意識、考評機(jī)制和方法等都比較缺乏。

以上原因造成國內(nèi)企業(yè)和工程師的可靠性技術(shù)水平停留在初級的水平，產(chǎn)品可靠性不穩(wěn)定。

可靠性是概率事件。一個發(fā)展中的企業(yè)往往沒有足夠的能力去控制產(chǎn)品可靠性。能夠生存下來往往是“幸運(yùn)”的結(jié)果。

但是，幸運(yùn)不可能伴隨企業(yè)的一生。隨著產(chǎn)品的種類和產(chǎn)量不斷擴(kuò)大，以及時間的推移，不及時提升產(chǎn)品的可靠性，注定會付出慘痛的代價。

物料選型與認(rèn)證是一項(xiàng)產(chǎn)品工程，是硬件開發(fā)活動的重要組成部分。產(chǎn)品一旦選用了某物料，其質(zhì)量、成本、可采購性基本上60%都已固化，后期的一系列改進(jìn)、保障策略

所達(dá)到的效果只能占到40%，物料選型影響重大。如何確定物料的規(guī)格，如何識別不同廠家的物料優(yōu)劣，如何對物料廠家進(jìn)行認(rèn)證，如何監(jiān)控物料廠家的質(zhì)量波動，這些專項(xiàng)技術(shù)，在國際領(lǐng)先公司都有專業(yè)的團(tuán)隊(duì)來進(jìn)行研究，并有系統(tǒng)化的流程來保障物料選用，而目前國內(nèi)廠家普遍比較薄弱，因此從物料選用開始，產(chǎn)品質(zhì)量就和業(yè)界領(lǐng)先公司拉開了差距，可以說是輸在了起跑線上。

企業(yè)需要建立各類器件的認(rèn)證規(guī)范和選型指導(dǎo)書，提升器件選用過程的效率和質(zhì)量。

通過正確的選型認(rèn)證來保證構(gòu)成產(chǎn)品的物料的基本可靠性

通過正確合理的設(shè)計(jì)方法保證應(yīng)用可靠性

國際領(lǐng)先的大公司，對這些設(shè)計(jì)方法均有專業(yè)團(tuán)隊(duì)來保障。國內(nèi)企業(yè)如果要提高其可靠性設(shè)計(jì)水平，應(yīng)該建立自己的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則庫(checklist)、標(biāo)準(zhǔn)電路庫(CBB)和各種專項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)范。使其形成公司的可靠性工程平臺，不斷積累和提升公司研發(fā)能力。在加工維護(hù)過程中保證不引入對器件的損傷ESD，產(chǎn)品線的ESD控制水平是多少?MSD,器件的潮濕敏感等級有幾級?造成0603表貼電阻失效的主要原因是什么?

在生產(chǎn)加工過程中，影響可靠性的最主要的因素是ESD、MSD和工藝可靠性，這三方面的控制技術(shù)目前發(fā)展得較為成熟，也有對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，但是國內(nèi)很多廠家還做得不夠完善，象ESD控制不好引發(fā)的可靠性問題，往往是在產(chǎn)品到用戶手里半年以上會大量爆發(fā)。因此怎樣控制加工過程，保證對不引入對器件的損傷需要引起重視。在產(chǎn)品維護(hù)保養(yǎng)過程中同樣要考慮可靠性問題，避免引入對產(chǎn)品的損傷。國內(nèi)電子企業(yè)應(yīng)該建立或完善內(nèi)部規(guī)范和操作指導(dǎo)書。

流程保障

電子產(chǎn)品可靠性工程是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)工程，需要高效、明確的流程來保證。可靠性保障流程主要有三個：

1)物料選型和認(rèn)證流程，包括物料選型，物料認(rèn)證，供應(yīng)商認(rèn)證，供應(yīng)商質(zhì)量控制等方面;

2)產(chǎn)品開發(fā)中的可靠性設(shè)計(jì)流程，在產(chǎn)品開發(fā)過程中保證上文提到的14種方法的使用以及明確評審要求，通過可靠性設(shè)計(jì)來保證產(chǎn)品的可靠性。

3)FRACAS流程，通過對故障數(shù)據(jù)的分析處理，找出異常問題，啟動根本原因分析，找到解決措施和預(yù)防措施，使所有問題都能夠閉環(huán)，以保證產(chǎn)品的可靠性。