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什么是失效分析？失效分析是一門發展中的新興學科，近年開始從軍工向普通企業普及。它一般根據失效模式和現象，通過分析和驗證，模擬重現失效的現象，找出失效的原因，挖掘出失效的機理的活動。失效分析在產品的可靠性質量保證和提高中發揮著重要作用，在產品的研發、生產、使用中都需要引入失效分析工作。還在提高產品質量，技術開發、改進，產品修復及仲裁失效事故等方面具有很強的實際意義。那么怎么做失效分析？以下幾種失效分析方法安利給大家。

失效分析的意義

1.失效分析是確定芯片失效機理的必要手段。

2.失效分析為有效的故障診斷提供了必要的信息。

3.失效分析為設計工程師不斷改進或者修復芯片的設計，使之與設計規范更加吻合提供必要的反饋信息。

4.失效分析可以評估不同測試向量的有效性，為生產測試提供必要的補充，為驗證測試流程優化提供必要的信息基礎。

失效分析主要步驟和內容

芯片開封：

去除IC封膠，同時保持芯片功能的完整無損，保持 die，bond pads，bond wires乃至lead-frame不受損傷，為下一步芯片失效分析實驗做準備。

SEM 掃描電鏡/EDX成分分析：

包括材料結構分析/缺陷觀察、元素組成常規微區分析、精確測量元器件尺寸等等。 探針測試：以微探針快捷方便地獲取IC內部電信號。

鐳射切割：

以微激光束切斷線路或芯片上層特定區域。

EMMI偵測：

EMMI微光顯微鏡是一種效率極高的失效分錯析工具，提供高靈敏度非破壞性的故障定位方式，可偵測和定位非常微弱的發光（可見光及近紅外光），由此捕捉各種元件缺陷或異常所產生的漏電流可見光。

OBIRCH應用（鐳射光束誘發阻抗值變化測試）：

OBIRCH常用于芯片內部高阻抗及低阻抗分析，線路漏電路徑分析。利用OBIRCH方法，可以有效地對電路中缺陷定位，如線條中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻區等，也能有效的檢測短路或漏電,是發光顯微技術的有力補充。

LG液晶熱點偵測：

利用液晶感測到IC漏電處分子排列重組，在顯微鏡下呈現出不同于其它區域的斑狀影像，找尋在實際分析中困擾設計人員的漏電區域（超過10mA之故障點）。

定點/非定點芯片研磨：

移除植于液晶驅動芯片 Pad上的金凸塊， 保持Pad完好無損，以利后續分析或rebonding。

X-Ray 無損偵測：

檢測IC封裝中的各種缺陷如層剝離、爆裂、空洞以及打線的完整性，PCB制程中可能存在的缺陷如對齊不良或橋接，開路、短路或不正常連接的缺陷，封裝中的錫球完整性。

SAM (SAT)超聲波探傷：

可對IC封裝內部結構進行非破壞性檢測, 有效檢出因水氣或熱能所造成的各種破壞如：o晶元面脫層，o錫球、晶元或填膠中的裂縫，o封裝材料內部的氣孔，o各種孔洞如晶元接合面、錫球、填膠等處的孔洞。

失效分析流程

各種材料失效分析檢測方法

No.1

PCB/PCBA失效分析

PCB作為各種元器件的載體與電路信號傳輸的樞紐已經成為電子信息產品的最為重要而關鍵的部分，其質量的好壞與可靠性水平決定了整機設備的質量與可靠性。

失效模式

爆板、分層、短路、起泡，焊接不良，腐蝕遷移等。　

常用手段

（1）無損檢測：

外觀檢查，X射線透視檢測，三維CT檢測，C-SAM檢測，紅外熱成像

（2）表面元素分析：

掃描電鏡及能譜分析(SEM/EDS)

顯微紅外分析(FTIR)

俄歇電子能譜分析(AES)

X射線光電子能譜分析(XPS)

二次離子質譜分析(TOF-SIMS)

（3）熱分析：

差示掃描量熱法(DSC)

熱機械分析(TMA)

熱重分析(TGA)

動態熱機械分析(DMA)

導熱系數(穩態熱流法、激光散射法)

（4）電性能測試：

擊穿電壓、耐電壓、介電常數、電遷移

（5）破壞性能測試：

染色及滲透檢測

No.2

電子元器件失效分析

電子元器件技術的快速發展和可靠性的提高奠定了現代電子裝備的基礎，元器件可靠性工作的根本任務是提高元器件的可靠性。

失效模式

開路，短路，漏電，功能失效，電參數漂移，非穩定失效等

常用手段

（1）電測：

連接性測試 電參數測試 功能測試

（2）無損檢測：

開封技術(機械開封、化學開封、激光開封)

去鈍化層技術(化學腐蝕去鈍化層、等離子腐蝕去鈍化層、機械研磨去鈍化層)

微區分析技術(FIB、CP)

（3）制樣技術：

開封技術(機械開封、化學開封、激光開封)

去鈍化層技術(化學腐蝕去鈍化層、等離子腐蝕去鈍化層、機械研磨去鈍化層)

微區分析技術(FIB、CP)

（4）顯微形貌分析：

光學顯微分析技術

掃描電子顯微鏡二次電子像技術

（5）表面元素分析：

掃描電鏡及能譜分析(SEM/EDS)

俄歇電子能譜分析(AES)

X射線光電子能譜分析(XPS)

二次離子質譜分析(SIMS)

（6）無損分析技術：

X射線透視技術

三維透視技術

反射式掃描聲學顯微技術(C-SAM)

No.3

金屬材料失效分析

隨著社會的進步和科技的發展，金屬制品在工業、農業、科技以及人們的生活各個領域的運用越來越廣泛，因此金屬材料的質量應更加值得關注。

失效模式

設計不當，材料缺陷，鑄造缺陷，焊接缺陷，熱處理缺陷

常用手段

（1）金屬材料微觀組織分析：

金相分析

X射線相結構分析

表面殘余應力分析

金屬材料晶粒度

（2）成分分析：

直讀光譜儀、X射線光電子能譜儀(XPS)、俄歇電子能譜儀(AES)等

（3）物相分析：

X射線衍射儀（XRD）

（4）殘余應力分析：

x光應力測定儀

（5）機械性能分析：

萬能試驗機、沖擊試驗機、硬度試驗機等

No.4

高分子材料失效分析

高分子材料技術總的發展趨勢是高性能化、高功能化、復合化、智能化和綠色化。因為技術的全新要求和產品的高要求化，而需要通過失效分析手段查找其失效的根本原因及機理，來提高產品質量、工藝改進及責任仲裁等方面。

失效模式

斷裂，開裂，分層，腐蝕，起泡，涂層脫落，變色，磨損失效

常用手段

（1）成分分析：

傅里葉紅外光譜儀（FTIR）

顯微共焦拉曼光譜儀(Raman)

掃描電鏡及能譜分析(SEM/EDS)

X射線熒光光譜分析(XRF)

氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)

裂解氣相色譜-質譜聯用(PGC-MS)

核磁共振分析(NMR)

俄歇電子能譜分析(AES)

X射線光電子能譜分析(XPS)

X射線衍射儀(XRD)

飛行時間二次離子質譜分析(TOF-SIMS)

（2）熱分析：

差示掃描量熱法(DSC)

熱機械分析(TMA)

熱重分析(TGA)

動態熱機械分析(DMA)

導熱系數(穩態熱流法、激光散射法)

（3）裂解分析：

裂解氣相色譜-質譜法

凝膠滲透色譜分析（GPC）

熔融指數測試（MFR）

（4）斷口分析：

掃描電子顯微鏡（SEM），X射線能譜儀（EDS）等

（5）物理性能分析：

硬度計，拉伸試驗機， 萬能試驗機等

No.5

復合材料失效分析

復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料組合而成。具有比強度高，優良的韌性，良好的環境抗力等優點，因此在實際生產中得以廣泛應用。

失效模式

斷裂，變色失效，腐蝕，機械性能不足等

常用手段

（1）無損檢測：

射線檢測技術（ X 射線、γ 射線、中子射線等），工業CT,康普頓背散射成像（CST）技術，超聲檢測技術（穿透法、脈沖反射法、串列法），紅外熱波檢測技術，聲發射檢測技術，渦流檢測技術，微波檢測技術，激光全息檢驗法等。

（2）成分分析：

X射線熒光光譜分析(XRF)等，參見高分子材料失效分析中成分分析。

（3）熱分析：

重分析法（TG）、差示掃描量熱法(DSC)、靜態熱機械分析法(TMA)、動態熱機械分析(DMTA)、動態介電分析(DETA)

（4）破壞性實驗：

切片分析（金相切片、聚焦離子束（FIB）制樣、離子研磨（CP）制樣）

No.6

涂層/鍍層失效分析

失效模式

分層，開裂，腐蝕，起泡，涂/鍍層脫落，變色失效等

常用手段

（1）成分分析：

參見高分子材料失效分析

（2）熱分析：

參見高分子材料失效分析

（3）斷口分析：

體式顯微鏡（OM）

掃描電鏡分析（SEM）

（4）物理性能：

拉伸強度、彎曲強度等

（5）模擬試驗（必要時）

在同樣工況下進行試驗，或者在模擬工況下進行試驗。

分析結果提交

1) 提出失效性質、失效原因

2) 提出預防措施（建議）

3) 提交失效分析報告

失效分析的意義:

　產品質量是企業的生命線。提高產品質量、延長零部件的使用壽命，是企業的立足之本。

零件失效分析意義：

1.減少和預防同類機械零件的失效現象重復發生，保障產品質量，提高產品競爭力。

2.分析機械零件失效原因，為事故責任認定、偵破刑事犯罪案件、裁定賠償責任、保險業務、修改產品質量標準等提供科學依據。

3.為企業技術開發、技術改造提供信息，增加企業產品技術含量，從而獲得更大的經濟效益。