资深工程师经验谈：提升产品质量 失效分析是关键

随着人们对电子产品质量可靠性的要求不断增加，电子元器件的可靠性不断引起人们的关注，如何提高可靠性成为电子元器件制造的热点问题。例如在卫星、飞机、舰船和计算机等所用电子元器件质量可靠性是卫星、飞机、舰船和计算机质量可靠性的基础。这些都成为电子元器件可靠性又来和发展的动力，而电子元器件的实效分析成为其中很重要的部分。

可靠性工作的目的不仅是为了了解、评价电子元器件的可靠性水平，更重要的是要改进、提高电子元器件的可靠性。所以，在从使用现场或可靠性试验中获得失效器件后，必须对它进行各种测试、分析，寻找、确定失效的原因，将分析结果反馈给设计、制造、管理等有关部门，采取针对性强的有效纠正措施，以改进、提高器件的可靠性。这种测试分析，寻找失效原因或机理的过程，就是失效分析。

失效分析是对电子元器件失效机理、原因的诊断过程，是提高电子元器件可靠性的必由之路。元器件由设计到生产到应用等各个环节，都有可能失效，从而失效分析贯穿于电子元器件的整个寿命周期。因此，需要找出其失效产生原因，确定失效模式，并提出纠正措施，防止相同失效模式和失效机理在每个元器件上重复出现，提高元器件的可靠性。

中小型公司缺乏失效分析概念  产品一再损坏无法查到源头

一方面，一些中小型电子产品生产商没有良好的物料控制体系，不能对物料进行有效的追溯。一旦出了问题，很难查到当年的渠道和来源，甚至不能保证物料的真伪。更有甚者，一些企业就没有失效分析的概念，停留在坏了就修的救火状态，也谈不到从根本上吸取教训的问题。有的企业一个芯片用上去总是损坏，就认为是芯片质量不好，却没有从根本上去分析损坏的原因，盲目下结论。结果换了一个厂家的芯片照样坏，多年后才发现是自己的电路就缺乏防护设计。

另一方面，几乎所有的电子元器件生产商面对失效品都采取回避的态度，对于国际一线品牌。一般的流程是先提供失效样品，而后填写问卷，而后送到全球失效分析中心排队分析，结果一个失效分析下来往往要1~2个月。而拿到的报告往往是说用户使用不当。比如静电没有保护好、潮湿敏感器件出了爆米花效应之类的。好像从来就没有电子元器件生产商的责任。而事实上，对于很多器件，特别是新推出的某些专用芯片，往往在其刚刚进入市场时会有很多bug，这些bug会造成这样那样的失效，而bug又是电子器件生产商遮遮掩掩的。

而且，对于很多中小企业而言如果他们进货渠道很多，很多时候在第一个环节就被原厂给拒绝了。一般而言原厂都是要求由代理商提供失效样品的送样。结果就出现了新的代理一查批号说不是我买的货，我不能送样。而原来的供应商则说，你都不买我的货了，我为什么给你送样的情况，导致很多中小企业的东西损坏的不明不白。

企业应具备失效分析能力  提前预防避免损失

也许你会说，不是有专业的失效分析公司么？是的，目前有很多做电子元器件失效分析的公司，但是其中良莠不齐。一个比较普遍的现象是，缺乏深层次失效机理的分析能力。很多都停留在使用高精尖的设备发现失效点上，至于为什么出现这种失效，如何避免，究竟是谁的责任，往往不能提供很深入的帮助。

因此企业需要有一定的失效分析能力，这其中也有个需要注意的问题。一个是仪器的配备，一个是人员的配备。高级的失效分析仪器往往价格昂贵，像扫描电镜都是数以百万计的仪器。对于一般的企业，往往没有实力配备全套的仪器设备。另一方面，就是配备了这些仪器设备，对于仪器的操作、结果的判读、机理的推断都需要有高素质的失效分析人员来进行。要配备齐全的设备和专家的人员对一般企业而言都是很难做的，这就是失效分析尴尬的现状。

针对失效分析 企业该如何做？

一、 培养失效分析队伍；

难做不等于不能做。对于绝大多数企业而言，根据自己的实力来装备培养自己失效分析队伍也是需要的。一般的企业做失效分析可以先配备一个晶体管图示仪，好点的国产货也就万把块钱。在一个仪器上培养这方面的人，就比全面铺开要方便很多。而通过晶体管图示仪基本上可以把失效器件定位到失效的管脚上，如果条件好，还能确认是电过应力损坏还是静电损坏。知道了这两点就可以帮助开发人员检查设计，而如果是静电损伤，则可改善生产使用的防护条件了。

二、 建立金相分析实验室；

如果想要再进一步分析，则需要建立一个金相分析实验室了。这所需要的设备为：金相显微镜、体视显微镜和切割机、磨抛机及制样的耗材了。如果有了这样的实验室，除了可以看各种元器件的表面损伤外，还可以通过制作切片的方法观察内部情况。而且实验室到了这个层次，不仅仅可以用作元器件的失效分析，也可以用于焊接组装工艺失效的检查，比如检查焊接情况、金属间化合物的生成情况等。而且这时还可以用于元器件的最初认证及进行破坏性物理分析。

到这个阶段基本上投入就比较大了。如果使用全套进口设备，那么总价至少也要60~90人民币左右。如果使用国产设备那么投入可以少很多。采用全套国产设备，基本上可以在10万人民币以内完成。此时对人员素质上，需要有了解电子元器件材料科学、半导体物理学的人员进行相关工作。

对于集成电路而言，很多失效都是发生在键合系统上的，也就是管脚和集成电路芯片的连接上。用金相切片的方法，很多时候会破坏芯片的键合系统。这时候，可能会用到开封机来打开集成电路表面的塑料材料。对于很多企业而且言，这个东西就太贵了，往往要几万美元。而且还要经常更换喷嘴之类昂贵的耗材，所以很多企业干脆就不买这个东西，采用手工开封的方法进行，youtube上甚至可以看到老外这么干。不过开封需要使用到强酸，有些化学药品还属于国家管制药品，需要到公安局去备案。而且实际实施时，不论是用开封机还是手工开封，都需要在通风厨中进行，做好个人防护。对于人员而言，除了上述知识外，要动用强腐蚀的化学药品，原则上要有“危险化学品作业证”。

三、 借助失效分析公司或者高校；

一般的企业做到以上这个层次就可以了。如果在进行上述分析后还无法定案，这时候可以到社会上的失效分析公司，或者到大学高校中去，租借他们的设备进行分析。对于怀疑有来料问题做造成的批次失效鉴别时，则一定要去具有IEC 17025认证的实验室去做第三方分析鉴定。他们出具的报告才有法律效力。

如果一个企业要把自己的企业做成百年老店，就必须要有质量过硬的产品。而失效分析是发现质量问题的重要手段，对提升质量有重要意义，希望我们的失效分析不再尴尬。