电子器件失效分析.pdf

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1、电子产品失效分析引言-丰田召回门事件总价约980亿16万13万8万9万2引言-失效分析看好病生病保持健康找医生解决当前问题失效提升可找Fa工程师靠性3目录1失效分析基础2典型的失效物理模型3典型的失效模式4典型的失效机理5失效分析一般步骤6失效分析的设备7可靠性设计技术4基本术语失效失效模式失效机理应力1、导致失效的物1、驱动产品完成1、失效现象的表理化学变化过程，功能所需的动力和1、丧失功能，或现形式，与原因无以及对这一过程的产品经历的环境条者降低到不能满足关，如开路、短路合理解释；如过电件。是产品退化的规定的要求；等；损伤EOS等；诱因。2

2、、不能完成指定2、惯常采用的是2、工程上，也会2、电应力、热应的功能；失效的表观现象；把失效原因说成失力、机械应力、环效机理；境应力等5失效分析的目的找出失效发生的追溯产品的设计、根本原因制造、使用、管理存在的丌良因素查因追溯预防纠正针对失效机理，针对已发生的故障，提出预防措施，给出纠正措施，解避免再次发生决当前问题；提高产品可靠性，降低全寿命周期成本6失效分析的作用7失效分析的环节来料质量器件选型产产品品组使装用8失效分析的作用9失效分析的经济意义现状：国内很多电子企业的产品生产一次通过率低于90%，市场返修率高于5%，据此推算，这类企业的质

3、量成本将会达到销售收入的15%。提升价值：如果某产品的年产值为1亿元，年返修率为5%，直接损失最低500万元。据经验，失效率排在前3位的器件一般占该单板总失效率的80%以上，找出这3个器件的失效原因，进行改进，则该产品返修率可以在很短时间内降低到1%以下。则失效分析改进带来的直接收益为400万元。而间接收益可以达到千万元以上。10失效分析的受益改进阶段生产使用研制阶段提•器件厂家，改进设计升及工艺，提升品质；品•查找失效原因•系统厂商，可以改进电路板的设计、改进质•完善制造工艺器件和整机的测试和•纠正设计缺陷•判定责任方使用的环境参数，或•解决

4、研制中的问题者改变供货商•缩短研制周期11失效分析涉及学科12失效率曲线早期失效期，失效率曲线为递减型。产品投稿使用的早期，失效率较高而下降很快。主要由亍设计、制造、贮存、运输等形成的缺陷，以及调试、起劢丌当等人为因素所造成的。必须设法觃避早期失效的发生；偶然失效期，失效率曲线为恒定型，即t0到ti间的失效率近似为常数。失效主要由非预期的过载、误操作、意外的天灾以及一些尚丌清楚的偶然因素所造成。由亍失效原因多属偶然，故称为偶然失效期。偶然失效期是能有效工作的时期，这段时间称为有效寿命。为降低偶然失效期的失效率而增长有效寿命，应注意提高产品的

5、质量，精心使用维护。耗损失效期，失效率是递增型。在t1以后失效率上升较快，这是由亍产品已经老化、疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等所谓有耗损的原因所引起的，故称为耗损失效期。针对耗损失效的原因，应该注意梱查、监控、预测耗损开始的时间，提前维修；早期失效期：设计失误、工艺缺陷、材料缺陷、筛选不充分；质量问题；（往往跟时间有关，具有隐蔽性）偶然失效期：静电损伤、过电损伤；可靠性问题；（往往是突发性事件，现象明显）耗损失效期：元器件老化；可靠性问题；1t2tt1()[()]Q(t)te2dtQ(t)1R(t)1e（往往

6、跟时间有关，具Q(t)1e2有隐蔽性）13目录1失效分析基础2典型的失效物理模型3典型的失效模式4典型的失效机理5失效分析一般步骤6失效分析的设备7可靠性设计技术14物理模型类型1、适于瞬间失效；应力2、失效原因：应力>强度-强度3、如:静电放电（ESD）、断裂等应力1、适于缓慢退化；-时间2、失效原因：应力的时间积累效应，特性变化超差；3、例如：金属电迁移、腐蚀等1、温度相关失效；温度2、失效原因：温度应力的时间累积效应，-时间特性变化超差；3、例如：蠕变等超过额定值，未必一定损坏15应力-强度模型若产品失效是由亍外界的某种应力，超

7、过了该产品对此种应力所能承受的限度(强度)而引起的，就可用应力－强度模型来描述。图4.2为这种模型的示意图；产品的强度随着时间逐渐降低，到一定程度，引起失效；（如产品老化）16温度应力-时间模型EdMAekTdt积分EMMAekT(tt)t00M温度敏感参数,E激活能,k玻耳兹曼常量,T绝对温度,t时间,A常数T大，反应速率dM/dt大，寿命短E大，反应速率dM/dt小，寿命长十度法则：从室温开始，每提高10度，寿命减半17与力学公式的对比变化速率只跟应力相关变化量是应力在时间上的累积18温度应力-时间模型寿命推算求激活能求加速系

8、数推算寿命1、试验获得高温下寿命L3；2、L3=MTTF=1/λ，λ失效率；3、计算相对室温的加速系数F；4、L常温=L3/F试验获得高温T1的寿命为