失效分析案例

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失效分析案例

案例1：大电流导致器件金属融化

某产品在用户现场频频出现损坏，经过对返修单板进行分析，发现大部分返修单板均是某接口器件失效，对器件进行解剖后，在金相显微镜下观察，发现器件是由于EOS导致内部铝线融化，导致器件失效，该EOS能量较大。进一步分析和该铝条相连的管脚电路应用，发现电路设计应用不当，没有采用保护电路，在用户现场带电插拔产生的电浪涌导致该器件失效。通过模拟试验再现了失效现象。

解决方法：在用户手册中强调该产品不支持带电插拔。

预防措施：在今后的设计中，考虑用户的使用习惯，增加防护电路设计，对产品进行热插拔设计。
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案例2：金丝疲劳断裂

某产品在用户现场使用半年以后，返修率惊人，达到30％，对产品进行分析，对主要失效器件进行失效分析，在扫描电镜下发现金属丝疲劳断裂导致器件失效。进一步的原因分析，发现是该产品的生产加工控制出现了问题，对潮湿敏感器件的管理没有按照J-STD-033A 标准进行，导致受潮器件没有按照规定时间进行高温烘烤，在过回流焊时出现“爆米花”效应，对器件造成了损伤，降低了可靠性，导致在用户现场器件失效。

解决措施：对用户现场的所有有问题的批次产品进行召回。

预防措施：在生产加工过程中严格进行MSD的管理和控制。

案例3：电迁移导致器件长期可靠性下降

某产品在用户现场使用3年以后，返修率开始出现明显异常，进行失效分析发现，主要是某功率器件内部电迁移引起。该问题属于器件厂家的设计和制造缺陷。

解决措施：和厂家联系，确定有问题的批次，更换有问题批次的器件。

预防措施：对器件可靠性认证体系重新进行设计，减少厂家批次性问题的发生。

 

下面简单谈谈在开发过程中的一些建议：

要想设计质量可靠性达到要求的产品，主要有以下几个步骤：

1. 明确产品的质量可靠性要求，如是消费级还是电信级，最终的客户是谁，客户的需求是什么，使用的环境是什么，产品返修率指标是多少？等等。。。。，由此确定产品的质量可靠性要求，作为产品规格明确下来。

2. 在明确质量可靠性规格以后进行产品总体设计，这时最重要的是选择和使用质量可靠性符合产品规格要求的器件，比如产品的使用环境比较恶劣，如使用在高海拔、强辐射地区，则需要对应的选择合适的器件。如果在应用环境中，选用的器件本身的质量可靠性无法满足要求，那么这个设计从一开始就注定是失败的。

3. 在选好器件后，就要考虑在设计应用中避免各种可能的应力对器件的损伤，如ESD防护设计、电浪涌防护设计、热设计、环境应力设计等，考虑到各种可能应力，并进行降额设计或者进行最坏情况分析。另外，还要进行信号完整性分析，EMC兼容设计等，来保证设计的产品的功能可靠性。在这一阶段，FMEA（失效模式影响分析）也是必不可少的步骤。

4. 在设计阶段还要考虑产品的可加工性，如生产线的ESD、MSD控制水平是多少，如果生产线最多只能保证100V的ESD水平，那么ESD等级低于100V的器件就不要使用。又如现有的加工条件，不能够保证MSL（潮湿敏感等级）为6的器件的加工，那么也不能够选用。开发工程师在设计产品时往往对产品的可加工性考虑不周，导致产品的生产直通率较低。

综上所述，产品的质量可靠性设计是个系统工程，需要考虑的环节较多，任何一个环节考虑不周，都可能导致产品的质量可靠性达不到要求。在国际领先的公司里，在上述提到的各个技术领域都有专家负责建立设计规则或者评审规则，通过开发流程来保证产品质量可靠性.

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