元器件失效分析的案例
分析 | 元器件失效分析方法
確認功能失效，需對元器件輸入一個已知的激勵信號，測量輸出結果。如測得輸出狀態與預計狀態相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測試主要用于集成電路。
三種失效有一定的相關性,即一種失效可能引起其它種類的失效。功能失效和電參數失效的根源時?？蓺w結于連接性失效。在缺乏復雜功能測試設備和測試程序的情況下，有可能用簡單的連接性測試和參數測試方法進行電測，結合物理失效分析技術的應用仍然可獲得令人滿意的失效分析結果。
3、非破壞檢查
X-Ray檢測，即為在不破壞芯片情況下，利用X射線透視元器件（多方向及角度可選），檢測元器件的封裝情況，如氣泡、邦定線異常，晶粒尺寸，支架方向等。
適用情境：檢查邦定有無異常、封裝有無缺陷、確認晶粒尺寸及layout
優勢：工期短，直觀易分析
劣勢：獲得信息有限
局限性：
1、相同批次的器件，不同封裝生產線的器件內部形狀略微不同；
2、內部線路損傷或缺陷很難檢查出來，必須通過功能測試及其他試驗獲得。
案例分析：
X-Ray 探傷----氣泡、邦定線
X-Ray 真偽鑒別----空包彈（圖中可見，未有晶粒）
“徒有其表”
下面這個才是貨真價實的
X-Ray用于產地分析（下圖中同品牌同型號的芯片）
X-Ray 用于失效分析（PCB探傷、分析）
（下面這個密密麻麻的圓點就是BGA的錫珠。
展開 【技巧分析】元器件失效分析方法
器件一旦壞了，千萬不要敬而遠之，而應該如獲至寶。
開車的人都知道，哪里最能練出駕駛水平？高速公路不行，只有鬧市和不良路況才能提高水平。社會的發展就是一個發現問題解決問題的過程，出現問題不可怕，但頻繁出現同一類問題是非?？膳碌?。
失效分析基本概念
定義：對失效電子元器件進行診斷過程。
1、進行失效分析往往需要進行電測量并采用先進的物理、冶金及化學的分析手段。
2、失效分析的目的是確定失效模式和失效機理，提出糾正措施，防止這種失效模式和失效機理的重復出現。
3、失效模式是指觀察到的失效現象、失效形式，如開路、短路、參數漂移、功能失效等。
4、失效機理是指失效的物理化學過程，如疲勞、腐蝕和過應力等。
失效分析的一般程序
1、收集現場場數據
2、電測并確定失效模式
3、非破壞檢查
4、打開封裝
5、鏡驗
6、通電并進行失效定位
7、對失效部位進行物理、化學分析，確定失效機理。
8、綜合分析，確定失效原因，提出糾正措施。
1、收集現場數據：
2、電測并確定失效模式
電測失效可分為連接性失效、電參數失效和功能失效。
連接性失效包括開路、短路以及電阻值變化。這類失效容易測試，現場失效多數由靜電放電（ESD）和過電應力（EOS）引起。
電參數失效，需進行較復雜的測量，主要表現形式有參數值超出規定范圍（超差）和參數不穩定。
確認功能失效，需對元器件輸入一個已知的激勵信號，測量輸出結果。如測得輸出狀態與預計狀態相同，則元器件功能正常，否則為失效,功能測試主要用于集成電路。
三種失效有一定的相關性,即一種失效可能引起其它種類的失效。功能失效和電參數失效的根源時?？蓺w結于連接性失效。
展開 PPT | 元器件可靠性技術（DPA與失效分析）
來源：電子制造資訊站
元器件的失效機理有哪些？
02
濕度導致失效
濕度過高，當含有酸堿性的灰塵落到電路板上時，將腐蝕元器件的焊點與接線處，造成焊點脫落，接頭斷裂。
濕度過高，也是引起漏電耦合的主要原因。而濕度過低又容易產生靜電，所以環境的濕度應控制在合理的水平。
03
過高電壓導致器件失效
施加在元器件上的電壓穩定性是保證元器件正常工作的重要條件。過高的電壓會增加元器件的熱損耗，甚至造成電擊穿。對于電容器而言，其失效率正比于電容電壓的5次冪。對于集成電路而言，超過其最大允許電壓值的電壓將造成器件的直接損壞。
電壓擊穿是指電子器件都有能承受的最高耐壓值，超過該允許值，器件存在失效風險。主動元件和被動元件失效的表現形式稍有差別，但也都有電壓允許上限。晶體管元件都有耐壓值，超過耐壓值會對元件有損傷，比如超過二極管、電容等，電壓超過元件的耐壓值會導致它們擊穿，如果能量很大會導致熱擊穿，元件會報廢。
04
振動、沖擊影響
機械振動與沖擊會使一些內部有缺陷的元件加速失效，造成災難性故障，機械振動還會使焊點、壓線點發生松動，導致接觸不良；若振動導致導線不應有的碰連，會產生一些意象不到的后果。
可能引起的故障模式，及失效分析。
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你的元器件為什么會無緣無故地失效了？
但有些部分會像保險絲一樣失效，即熔斷，比如導線或半導體芯片上的導電走線。
大電流造成這種現象的一個常見原因是電容充電電流太大。考慮一個ESR為1 Ω的1 μF電容，如果將它連接在110 V、60 Hz交流電源上，則有大約41 mA的交流電流流經其中。但如果在電壓處于最大值(110√2 = 155.6 V)時連接到交流電源，則只有ESR會限流，峰值電流將達到155.6 A，盡管其持續時間不到1 μs，也足以損壞許多小信號半導體器件。
重復發生浪涌可能會損壞電容本身，尤其是電解電容。
在用于給小型電子設備充電的廉價低壓開關電源（“壁式電源適配器”）中，這是特別常見的失效機制。如果在一個交流周期的錯誤時間插入，整流器和電容就會攜帶非常大的浪涌電流，這種情況若多次發生，最終可能會損壞器件。用一個小電阻與整流器串聯，可以限制此浪涌電流，使問題最小化。
如果我們很幸運，ESD或過壓/過流事件會立即損壞器件，這樣很容易知道問題所在。但更常見的情況是，壓力引起的損害導致器件失效，而最開始引發故障的壓力早已消失。要診斷此類失效的原因是非常困難的，甚至是不可能的。
無論設計什么電路，都有必要考慮所用器件的工作壽命和失效機制，以及在容許的最極端使用條件下，是否有任何潛在問題或壓力源會導致器件受損。任何此類問題都應當考慮，并盡可能在最終設計中予以最小化。
展開 【答疑解問】你的元器件為什么會無緣無故地失效了？
如果在一個交流周期的錯誤時間插入，整流器和電容就會攜帶非常大的浪涌電流，這種情況若多次發生，最終可能會損壞器件。用一個小電阻與整流器串聯，可以限制此浪涌電流，使問題最小化。
如果我們很幸運，ESD或過壓/過流事件會立即損壞器件，這樣很容易知道問題所在。但更常見的情況是，壓力引起的損害導致器件失效，而最開始引發故障的壓力早已消失。要診斷此類失效的原因是非常困難的，甚至是不可能的。
無論設計什么電路，都有必要考慮所用器件的工作壽命和失效機制，以及在容許的最極端使用條件下，是否有任何潛在問題或壓力源會導致器件受損。任何此類問題都應當考慮，并盡可能在最終設計中予以最小化。
展開 內嵌元器件復合材料圓柱殼有限元應力分析
內嵌元器件復合材料圓柱殼有限元應力分析
使用軟件：ansys apdl 或 ABAQUS
工期：一個月
預算：1000
需求描述：通過參數化建模分析，了解不同模型參數下復合材料層合板應力分布以及屈曲特性。
1. 探究內嵌元器件密度，厚度和形狀對圓柱殼結構力學性能的影響；
2. 探究圓柱殼不同厚度和曲率下結構的力學性能；
3. 探究元器件與復合材料層合板的界面結合力對結構整體性能的影響；
4. 基于優化的參數，探究元器件內嵌后全圓柱殼是否等厚度的應力差異分析；
5. 探究泡沫填充圓柱殼對吸能的影響
6. 探究圓柱殼內外有兩層金屬對吸能的影響
7. 可能有少量隨著該模擬的進行覺得有必要的參數
產品形狀類似下圖
展開 故障物理學
故障物理學是新發展起來的元器件失效分析技術，著重從微觀角度出發，研究元器件的失效發展過程和失效機理，以采取糾正措施，提高可靠性。
基于片式元器件激光釬焊溫度場仿真分析
畢業設計，求指教
可靠性學科的發展史
根據國內外有關統計分析，認為產品故障有80-90%是因產品設計原因造成的。因此，產品設計階段就抓可靠性是抓源頭、抓根本、抓關鍵?？煽啃栽O計技術有若干種，而且隨著科學技術發展而發展，如過去不被重視的電磁兼容設計技術、接地設計技術、雷擊浪涌保護設計技術等，目前在電子工業中已成為關注焦點?？煽啃栽O計技術在產品設計中得到應用，就重點保障了產品可靠性?？煽啃允莻€系統工程，再抓好元器件正確選用，生產過程中的各個環節保障質量，采用各種可靠性試驗方法，注重元器件失效分析等，這就保障了產品可靠性。
可靠性是管理出來的，這還沒有引起企業領導足夠重視。可靠性是個系統工程，復雜且涉及面很廣，沒有一個機構來統籌考慮和貫徹實施，是無法使產品可靠性得到保障?？煽啃怨芾頇C構中有專人來主抓產品可靠性，他的工作量很大，要在方案論證階段就必須介入，提出可靠性保證大綱，要確定可靠性指標，并提出可靠性計劃，確定可靠性經費、進行產品可靠性預計和分配，列出元器件選用
清單，審查圖紙是否貫徹可靠性設計準則。擬定各種可靠性試驗方案，要進行元器件失效分析，制定可靠性培訓技術，要走訪用戶，以及制定出單位貫徹執行的可靠性規章制度等等。
可靠性管理機構設置形式有多種，一種是在設計部門成立可靠性研究室，一種是在全質辦設專人來管，另一種是在檢驗部門設專人來管，對小產品由線路主管來兼管可靠性等等?？傊?，可靠性必須有專人來管理。這幾種管理方式，將可靠性管理人員設在設計部門最為合適，最能貫徹實施可靠性各項任務。目前一個較為復雜或大型產品一般設有三師：線路主管設計師、結構主管設計師和工藝主管設計師，現在又增加一個可靠性主管設計師。可靠性主管設計師首先是線路設計人員，懂設計又懂可靠性。可靠性主管設計師要有職有權，制定的各種規章制度才能貫徹實施?？煽啃灾鞴茉O計師從設計抓起，抓源頭、抓根本，這就保障了產品可靠性。
展開 可靠性設計、可靠性測試、元器件選型、系統設計、微觀設計
同理，器件的制造工藝和其制造工藝所引出的器件特性都是需要我們了解并在應用中加以規避的。比如線繞電阻的電感量大、紙介電容的漏電流大、瓷片電容的耐溫變率和耐震動的水平低、TVS耐浪涌電流小但反應時間快，磁環的效果取決于材料和裝配，耐振動差等等。
5、元器件失效機理與分析方法
元器件失效機理和分析方法包括常見的失效機理、分析方法和工具。
以上內容全都是如何防止電路工作不正常和防止器件壞，但智者千慮難免一失，一旦壞了，千萬不要敬而遠之，而應該如獲至寶。開車的人都知道，哪里最能練出駕駛水平？高速公路不行，只有鬧市和不良路況的時候。社會的發展就是一個發現問題解決問題的過程，出現問題不可怕，但頻繁出現同一類問題是非常可怕的。
器件失效的分析是基于一個基本的改進手段，“基于失效機理的預防措施”。問題發現了，把引起問題的要素規避了，形成了規范，大家以后設計都遵守了，問題自然不會再現了。
比如，ESD的防護，很多公司都在做，做的方法包括加濕，但加濕可能會帶來MSD的問題，如果通過I/V曲線測試，發現波峰焊載流焊后出現器件某些管腳對VCC、GND開路，那就要考慮MSD問題了，解決辦法就是在焊接前加熱幾個小時，將潮氣散發出去。
比如器件燒壞了，要檢測一下是哪個管腳壞掉了，及壞掉的現象是什么，通過萬用表、I/V曲線圖示儀、示波器，高級點的外協找X射線透視下，判斷出失效的機理，并順藤摸瓜，找到那塊與該管腳關聯的電路，分析電路和工廠內的工藝過程，找到引起該失效機理的點并改進之。
6、電路可靠性設計微觀管理方法
提升可靠性的微觀管理方法很簡單，包括了三部分：軟件工具、AAR、checklist。
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ISO 26262中的安全分析：FMEA、FMEDA與FTA
ISO 26262對PMHF的要求如下：
2.3.3.FTA與FMEDA合作
FTA定量分析的目標為計算并分析電子電器系統的隨機硬件失效是否滿足ISO 26262對SPFM, LFM以及PMHF的要求。這一過程需要FTA和FMEDA合作完成。
從微觀角度講，對于一個電子電器系統的的ECU電路圖，我們可以確定電路圖中所有電子元器件的失效模式與對應的失效率以及對失效的診斷覆蓋率。但是，從宏觀角度講有兩點需要明確：
不是所有的電子元器件都能引起引起整車安全問題
對于某一個安全相關的電子元器件，不是所有的失效模式都能引起整車安全問題
因此需要對所有電子元器件的失效模式進行分析和篩選。FTA定性分析過程中搭建的故障樹中的底事件中已經識別出了能造成整車安全影響的硬件失效，將這些底事件轉換成系統對硬件的需求輸入給FMEDA，以構建出頂層失效與底層電子元器件故障的失效網絡；失效網絡確認后，通過FMEDA分析確定和安全相關的電子元器件的失效率、故障模式占比以及安全機制的診斷覆蓋率，并將相關數據作為FTA的輸入。
在此需要指出，除了在ECU層設計安全機制外，在軟件層也可以設計滿足一定診斷覆蓋率的安全機制（即軟件監控），而這一部分在FMEDA中是沒有的，它存在于FTA故障樹中。因此，FTA在計算SPFM, LFM以及PMHF時，輸入并不完全是來自FMEDA，而應該是FMEDA加上軟件層的安全機制覆蓋率。
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