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01板級(jí)失效分析的目的和作用

失效分析是板級(jí)可靠性工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，開(kāi)展失效分析工作需要具備一定的測(cè)試與分析設(shè)備。各類分析設(shè)備都有其性能特點(diǎn)、應(yīng)用范圍和靈敏度。根據(jù)失效分析的需求和要求，需要綜合采用各種分析技術(shù)和分析手段，以確定失效的位置、失效的程度、失效產(chǎn)生的原因和機(jī)理等。

板級(jí)失效分析關(guān)系到很多專業(yè)知識(shí)的分析理論，也需要用到到各種各樣的分析裝置，分析經(jīng)驗(yàn)在失效分析中也起著很重要的作用。

板級(jí)失效分析包括對(duì)元器件、PCB、焊點(diǎn)的失效情況進(jìn)行調(diào)查分析、失效模式的鑒別、失效特征的描述、假設(shè)和確定失效模式，提出糾正措施和預(yù)防新失效的發(fā)生等。

板級(jí)失效分析是對(duì)根據(jù)性能失效判據(jù)判定為失效的元器件、焊點(diǎn)、過(guò)孔、走線等板級(jí)對(duì)象有關(guān)的失效現(xiàn)象進(jìn)行事后檢查與分析的工作。板級(jí)失效分析的目的是發(fā)現(xiàn)并確定板級(jí)失效的失效原因、機(jī)理，以反饋給設(shè)計(jì)、制造、使用方，防止失效的再次發(fā)生，達(dá)到最終提高電子產(chǎn)品板級(jí)可靠性的目的。

板級(jí)失效分析的作用包括如下內(nèi)容：

（1）通過(guò)失效分析得到改進(jìn)硬件設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、可靠應(yīng)用的理論與方法。

（2）通過(guò)失效分析找到引起失效的物理現(xiàn)象，得到可靠性預(yù)測(cè)的模型。

（3）為可靠性試驗(yàn)（加速壽命試驗(yàn)、篩選試驗(yàn)）條件提供理論依據(jù)和實(shí)際分析手段。

（4）在處理過(guò)程中遇到工藝問(wèn)題時(shí)，確定是否是批量性問(wèn)題，為是否需要批次性召回和報(bào)廢提供依據(jù)。

（5）通過(guò)失效分析得出的糾正措施可以提高電子產(chǎn)品的成品率和可靠性，減少電子產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)的故障，獲得經(jīng)濟(jì)效益。

板級(jí)失效分析的技術(shù)方法與手段主要有：外觀檢查、金相切片分析、光學(xué)顯微鏡分析技術(shù)、紅外顯微鏡分析技術(shù)、聲學(xué)顯微鏡分析技術(shù)、掃描電子顯微鏡技術(shù)、電子束測(cè)試技術(shù)、X射線分析技術(shù)、染色與滲透試驗(yàn)技術(shù)等。

在板級(jí)失效分析應(yīng)用中，需要根據(jù)失效問(wèn)題的對(duì)象、類型、現(xiàn)象和機(jī)理來(lái)綜合使用這些技術(shù)方法中的一種或多種，完成失效分析工作。

圖1  封裝內(nèi)部分層的C-SAM掃描分析結(jié)果

02板級(jí)失效分析的原則和流程

一般情況下失效樣品數(shù)量極少，都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)或一定時(shí)間使用后獲得的，由于失效樣品中包含造成失效的重要信息，失效分析過(guò)程的很多方法和手段具有破壞性和不可恢復(fù)性，所以，為了防止在失效分析過(guò)程中丟失證據(jù)或引入新的失效機(jī)理，失效分析應(yīng)當(dāng)按一定的原則和流程進(jìn)行。

板級(jí)失效分析的基本原則：

（1）先進(jìn)行外部分析，后進(jìn)行內(nèi)部分析；

（2）先進(jìn)行無(wú)損性分析，后進(jìn)行破壞性分析；

 (3)先收集、分析失效發(fā)生的背景及相關(guān)信息，后分析失效部位，以避免丟失與失效相關(guān)的痕跡，或者引入新的損傷而使得失效機(jī)理的判斷不準(zhǔn)確。在失效分析時(shí)進(jìn)行的大多數(shù)的測(cè)試分析都是一次性的，很難重復(fù)再現(xiàn)，所以在每步的操作時(shí)候應(yīng)該加倍小心，認(rèn)真觀察。

 (4)失效分析的復(fù)現(xiàn)和閉環(huán)原則。 當(dāng)要得出針對(duì)某一個(gè)失效現(xiàn)象的失效結(jié)論時(shí)，要能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試等手段復(fù)現(xiàn)該失效的發(fā)生，才算失效分析嚴(yán)格完成閉環(huán)，這樣的結(jié)論才是嚴(yán)謹(jǐn)可信的。

圖2  模擬SMT焊接過(guò)程PCB動(dòng)態(tài)曲翹測(cè)量

但在板級(jí)失效分析的過(guò)程中確實(shí)存在某些失效無(wú)法復(fù)現(xiàn)的現(xiàn)象，通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)、工藝改良或設(shè)備更換，失效消失了，但是無(wú)法復(fù)現(xiàn)最初的失效現(xiàn)象。這主要是因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的板級(jí)失效往往是多因素綜合作用的結(jié)果造成的，一果多因、一因多果是普遍的現(xiàn)象，所以板級(jí)失效的分析是難度很高的綜合性工作。