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PCB,PCBA失效分析
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CNAS認(rèn)可項(xiàng)目：是 - 電子組裝產(chǎn)品的失效分析 參加過(guò)關(guān)于失效情況討論的人都知道，一個(gè)客觀的、 獨(dú)立的失效分析的價(jià)值是多么重要。 失效可能由一系列的原因造成：設(shè)計(jì)的缺陷、不好的材料質(zhì)量、制造問(wèn)題、運(yùn)輸或儲(chǔ)藏條件不當(dāng)、在操作時(shí)的過(guò)荷等。大多數(shù)公司 缺乏深入調(diào)查的設(shè)備，而這往往是解決某些問(wèn)題所需要的。沒有對(duì)失效進(jìn)行正確分析，采取糾正措施的努力可能是無(wú)用的，或者產(chǎn)生事與愿違的結(jié)果。 失效分析實(shí)驗(yàn)室通常比一個(gè)高級(jí)的測(cè)試中心具備更多的專門儀器和專門知識(shí)，以便發(fā)現(xiàn)失效的問(wèn)題根源及其產(chǎn)生的事件鏈。在調(diào)查的時(shí)候，分析專家將會(huì)決定進(jìn)行哪種測(cè)試，以及按什么順序把調(diào)查引向迅速的、經(jīng)濟(jì)的結(jié)論。分析專家也將會(huì)根據(jù)失效在產(chǎn)品周期中發(fā)生的部位以及不同階段的優(yōu)先權(quán)，推薦適當(dāng)?shù)募m正措施。如果用戶需要具備這些能力,就值得去聘請(qǐng)一位專業(yè)的失效分析人員來(lái)工作。 值得注意的是，有時(shí)甚至一項(xiàng)很有限的失效分析也是非常值得的，比如當(dāng)迫切需要消除某個(gè)潛在的因素時(shí)。舉例來(lái)說(shuō)，及時(shí)知道某個(gè)失效不是由靜電破壞引起，就可以避免在糾錯(cuò)行動(dòng)上浪費(fèi)大量的金錢。 在失效發(fā)生之前應(yīng)該知道的事 想得到一個(gè)成功的分析結(jié)果，在失效分析專家到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)之前就應(yīng)該作好準(zhǔn)備工作。為了避免犯最常見的錯(cuò)誤，所有可能涉及失效情況處理的人，都要具備下列各項(xiàng)預(yù)防知識(shí)。 保護(hù)實(shí)物證據(jù)。 如果不知道某樣?xùn)|西為什么會(huì)壞掉,就放在那里別動(dòng)它。在制造業(yè)環(huán)境中，把一個(gè)斷的焊點(diǎn)重新焊上或更換一個(gè)失效的元件也許是正常的，但它對(duì)失效分析家而言是災(zāi)難。因?yàn)樗赡芤馕吨茐牧艘粋€(gè)重要問(wèn)題的證據(jù), 當(dāng)然，并不是希望人們碰到每個(gè)偶發(fā)事件就停止制造，并把失效分析專家叫來(lái)；但是如果確實(shí)存在一種失效的趨勢(shì),那么，最壞的做法就是不斷地修復(fù)出故障的部件，并繼續(xù)向后道工序發(fā)貨。 不要試圖把破碎的表面拼接起來(lái)。 如果某些東西碎成兩半，人們會(huì)自然而然地試著去把兩者拼在一起。在微觀的水平上,兩個(gè)表面的磨滑和嚙合會(huì)破壞有價(jià)值的證據(jù)。如果能向失效分析專家提供一個(gè)干凈而保護(hù)完好的破碎表面,他幾乎總能找出損壞的原因，并且?guī)椭鷽Q定上星期發(fā)出的部件是否需要追回。 避免過(guò)多的加電測(cè)試。不要繼續(xù)不斷地試驗(yàn)一個(gè)時(shí)斷時(shí)通的零件，這樣做會(huì)導(dǎo)致線路完全斷開。一旦弄?dú)Я耸КF(xiàn)場(chǎng), 分析專家可以得到的唯一結(jié)論就是有人曾對(duì)該線路加電次數(shù)太多太強(qiáng)。 保護(hù)材料免受熱、濕氣、震動(dòng)、ESD 和其他的外力。 要使用推薦的保護(hù)性包裝和容器。 從失效中收集所有存在的數(shù)據(jù)。 有些看來(lái)與在現(xiàn)場(chǎng)的人無(wú)關(guān)的東西可能是決定性的。 記住寧可收集了過(guò)多的數(shù)據(jù)而不要收集得過(guò)少。并且要確保用記錄、照相或至少文檔方式，記錄曾用過(guò)的測(cè)試組合。 別忽視人們的直覺。記下那些不尋常的聲音、氣味和看到的現(xiàn)象。如有可能,要直接與那些首先看到失效的人員進(jìn)行交流，他們常常會(huì)提供有價(jià)值的、與未實(shí)際在場(chǎng)的人不同的說(shuō)法。 實(shí)物分析 如果證據(jù)保護(hù)得比較好,借助于在傳統(tǒng)的測(cè)試中心中所沒有的特殊的儀器的幫助,失效分析人員就能對(duì)從失效現(xiàn)場(chǎng)得到的數(shù)據(jù)中梳理出很多信息。舉例來(lái)說(shuō)，在 Raytheon可靠性分析實(shí)驗(yàn)室的電子顯微鏡放大倍數(shù)可達(dá)到 200,000倍。 除了知道該如何正確的解釋測(cè)試結(jié)果外，分析專家將會(huì)了解哪些測(cè)試是真正必需的，哪些是不必要的，從而對(duì)影響失效的所有的因素獲得一個(gè)更全面清楚的認(rèn)識(shí)。 失效分析調(diào)查由對(duì)可疑元件的外部檢驗(yàn)開始。 根據(jù)器件的類型和特殊要求,分析人員可以使用多種技術(shù):包括熱阻測(cè)試、放射型顯微鏡、密封性測(cè)試、超聲掃描或紅外成像。然后，分析人員對(duì)內(nèi)部進(jìn)行調(diào)查，失效分析專家有一個(gè)特技：即在不破壞決定性證據(jù)的條件下把東西拆開的能力。 解剖精細(xì)的元件與其說(shuō)是科學(xué)，不如說(shuō)是一種手藝。舉例來(lái)說(shuō)，取斷面不單單是把一個(gè)物體切片成兩半。這個(gè)元件要先被澆鑄在環(huán)氧基樹脂中保護(hù)起來(lái),然后經(jīng)過(guò)研磨和拋光形成一個(gè)光滑的斷面，以便在顯微鏡下檢查。如果分析家正在調(diào)查金屬之間的分離, 那么一個(gè)電子顯微鏡加上一個(gè)X光發(fā)射分光計(jì)，就能完全地顯示出原子的種類，從而識(shí)別出分離發(fā)生在哪里。這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)那些逐層進(jìn)行金屬化的工藝人員是很重要的。 區(qū)分主要的和次要的失效因素 大多數(shù)的失效包括一系列串行發(fā)生的事件。 失效分析專家根據(jù)實(shí)物特征來(lái)確定正確的次序時(shí)，常常需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)失效樹形圖，以幫助指導(dǎo)調(diào)查。(一個(gè)復(fù)雜的失效必須用這個(gè)方法來(lái)解決。) 圖上各分枝列出了所有的可能產(chǎn)生失效的原因，而且指出哪里需要附加的數(shù)據(jù)來(lái)支援或駁倒某個(gè)潛在性因素。分析人員將根據(jù)不同的可能性，沿圖上的各個(gè)分枝向下分析調(diào)查。最后，分析專家不但可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題根源 ,而且能把整個(gè)失效的順序與原始的癥狀對(duì)照起來(lái)。 在追蹤事件的發(fā)生順序時(shí)，失效分析人員可能會(huì)發(fā)現(xiàn)早先的調(diào)查中忽視了的細(xì)微線索。最近有一位客戶來(lái)找RAL，想弄清為什么他們的電力控制器器件失效率會(huì)這么高。此前， 客戶已經(jīng)把器件送回給制造商檢驗(yàn), 制造商已經(jīng)確定失效是由于電的過(guò)荷引起，這屬于系統(tǒng)的缺陷和客戶的職責(zé)。客戶測(cè)量了電壓并且發(fā)現(xiàn)的確存在著電壓尖峰, 實(shí)際上在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器中這是很普通的事。他們修改了設(shè)計(jì)以減少電壓尖峰，而且失效率確實(shí)在一段時(shí)間內(nèi)減少了。 然而，不久失效率再一次迅速增加，此時(shí)客戶與RAL聯(lián)系。 RAL使用失效樹進(jìn)行分析以保證每個(gè)可能的失效模態(tài)都被考慮到,不只是電的過(guò)荷。事實(shí)證明，這個(gè)部件是在裝配期間已受到了機(jī)械損傷,使他們裝配之后的處理和使用中容易受到影響而失效。上次設(shè)計(jì)修改后所帶來(lái)的微小進(jìn)步，是因?yàn)樵摬考艿降碾妷阂延懈纳?，不再像過(guò)去那樣厲害的緣故。 這個(gè)有問(wèn)題的器件的制造過(guò)程中，需要把一個(gè)功率芯片裝到一個(gè)散熱片上。在裝配的過(guò)程中，芯片上受到應(yīng)力并產(chǎn)生微小的裂紋。隨著上電和溫度循環(huán)次數(shù)的增加，初始裂紋在芯片的易碎材料中傳播。 在某些情況下，裂紋穿透到芯片的工作區(qū)域, 明顯地減小晶體管的面積。裂紋的位置決定了這個(gè)部件在加上電壓后是否會(huì)失效。 當(dāng)功率器件失效的時(shí)候,裂紋已被根本燒毀了,留下一個(gè)坑以及熔化了的碎片。在受過(guò)強(qiáng)大的熱應(yīng)力的部件中出現(xiàn)裂紋本來(lái)是平常事，RAL斷定裂紋先發(fā)生,才引起部件的燒毀，而不是像制造商所解釋的熱應(yīng)力引起了裂紋。這些裂紋在芯片的封裝內(nèi)部不容易看發(fā)現(xiàn)。RAL用超聲掃描顯微鏡,在還沒有燒毀的部件中測(cè)出裂紋,從而證明了它的理論。最后RAL和制造商共同工作，修改了貼裝部件的方式,減少了引起失效的彎曲應(yīng)力。 調(diào)查人為問(wèn)題的根源 在實(shí)際中，問(wèn)題不是自己產(chǎn)生的，而是最終通過(guò)人的行動(dòng)發(fā)生的。 檢查人的因素超過(guò)狹義的技術(shù)分析的范圍，它可能成為最有價(jià)值的步驟。是否在交流或監(jiān)督方面有基本的障礙? 組織和人員是否因他們的工作好而受到了適當(dāng)?shù)募?lì)? 操作員所受的訓(xùn)練是否適當(dāng)? 有時(shí)候?qū)嵨镆蛩貢?huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)組織的問(wèn)題。 失效分析專家的一部份作用是找到相關(guān)人員工作的最好方式，使得類似的問(wèn)題不再發(fā)生。舉例來(lái)說(shuō),假如問(wèn)題是一個(gè)焊接點(diǎn)上的過(guò)熱。最容易的辦法就是告訴某某技術(shù)員，他對(duì)焊點(diǎn)加熱太多，下次要小心。然而，一個(gè)更有價(jià)值的糾正行動(dòng)可能是修訂培訓(xùn)計(jì)劃，讓所有相關(guān)人員都注意到過(guò)熱所引起的損害。 確定并實(shí)現(xiàn)糾正的行動(dòng) 在明確地找到問(wèn)題根源之后，分析專家將會(huì)提出糾正的措施。它可能包括改進(jìn)制造工藝、采用有較高質(zhì)量控制水平的供應(yīng)商的部件、改進(jìn)設(shè)計(jì)、修改指標(biāo)和其他的建議。分析家也將會(huì)根據(jù)產(chǎn)品所處階段，提出處理當(dāng)前問(wèn)題的方法。舉例來(lái)說(shuō)，如果在產(chǎn)品裝配之前發(fā)現(xiàn)一個(gè)電容器失效,那是容易解決的，不安裝這個(gè)元件就行了；如果在制造已經(jīng)開始之后發(fā)現(xiàn)同樣的失效，分析家和客戶就必須衡量其它方案。 客戶很可能想要拆去壞的元件而換成好的,而這種返工帶來(lái)的費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)可能是不允許的?？赡艿奶娲姆桨钢皇墙柚h(huán)境試驗(yàn)來(lái)篩選那些加工完的部件，從中剔除掉壞的產(chǎn)品。 最困難的失效情況之一是有缺陷的產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)貨出廠了，你是否要把它們召回?或者你將要派人去現(xiàn)場(chǎng)更換每個(gè)壞部件?對(duì)于處在這種困境中的公司,可靠性測(cè)試將能決定這些有缺陷的元件失效的機(jī)率、其可能的結(jié)果、以及行動(dòng)的正確方向?？煽啃苑治龀３?lái)自失效分析，它可以用來(lái)決定有缺陷的材料的可靠性。 這是你在教科書中找不到的信息，因?yàn)闆]有人會(huì)有意設(shè)計(jì)和測(cè)試由壞的部件構(gòu)成的系統(tǒng)。如果他們被迫做這樣的測(cè)試的話,也決不會(huì)把結(jié)果公之于眾! 失效分析專家的作法將是利用一個(gè)失效樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),例如，加速的環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn), 以便決定在一個(gè)給定的時(shí)間周期內(nèi)失效的概率。其結(jié)果將會(huì)是經(jīng)理能用以作出商業(yè)決策的數(shù)字。例如，如果產(chǎn)品的預(yù)定保修期是18個(gè)月，那么，其風(fēng)險(xiǎn)程度可能不值得在這之前做特別的產(chǎn)品改進(jìn)?！ ? 確認(rèn)糾正的行動(dòng) 失效分析的最后步驟是要確認(rèn)糾正措施是否有效。需要確認(rèn)的項(xiàng)目將明顯依賴于改正了什么和如何改正的。如果它是一個(gè)生產(chǎn)量的問(wèn)題,需要確認(rèn)的當(dāng)然是:開動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看是否生產(chǎn)量有提高；如果一個(gè)聯(lián)接件在現(xiàn)場(chǎng)中經(jīng)過(guò)若干年之后失效,分析人員可能設(shè)計(jì)一個(gè)加速的老化試驗(yàn)來(lái)模擬長(zhǎng)期的暴露環(huán)境。設(shè)計(jì)各種測(cè)試條件來(lái)模擬不同的環(huán)境是一項(xiàng)完整的科學(xué)和手藝。 在這個(gè)階段，分析專家的特長(zhǎng)將會(huì)幫助客戶避免常發(fā)生的錯(cuò)誤。舉例來(lái)說(shuō), 當(dāng)評(píng)估一個(gè)熱循環(huán)的失效時(shí),多數(shù)人會(huì)認(rèn)為熱沖擊一定比慢的熱循環(huán)更嚴(yán)峻。因此,他們將會(huì)做一個(gè)熱沖擊的試驗(yàn),而不去做慢的熱周期試驗(yàn)。(完成沖擊試驗(yàn)將花費(fèi)較少的時(shí)間, 這也可能影響人們對(duì)試驗(yàn)的決策。) 然而，在某些失效情況中，慢的熱循環(huán)可能實(shí)際上比熱沖擊更嚴(yán)峻。有時(shí)，有些試驗(yàn)看起來(lái)像是不必要的，或違反常人的直覺，因而會(huì)被忽視，但它們卻是必要的。 最成功的失效分析是防范于未然 當(dāng)災(zāi)禍迫近的時(shí)候,大多數(shù)公司都愿聘請(qǐng)一位失效分析專家，因?yàn)樗麄冃枰粋€(gè)在最后一刻力挽狂瀾的專家。另一個(gè)可能的關(guān)系是在設(shè)計(jì)階段，當(dāng)要比較不同的方法所產(chǎn)生的結(jié)果時(shí),需要向失效分析家咨詢。 經(jīng)過(guò)早期的介入，失效分析可以用面向可靠性和潛在失效性的眼光來(lái)審定提交的設(shè)計(jì)，從而在潛在的缺陷上升為問(wèn)題之前就識(shí)別它們。分析專家將會(huì)提醒設(shè)計(jì)組注意料想不到的化學(xué)的、電的和機(jī)械的應(yīng)力，以及當(dāng)前的設(shè)計(jì)怎么會(huì)引起已知的各種失效模態(tài)。借助于預(yù)先識(shí)別陷阱，分析家的建議可以免去將來(lái)有可能發(fā)生的大規(guī)模的失效調(diào)查。對(duì)失效分析而言，防范于未然是不引人注目的成功,但卻是更有效和更可預(yù)測(cè)的，甚至有利于當(dāng)事人的血壓和健康。 技術(shù)服務(wù)電話：132 4299 5938 QQ:1746542112 郵箱：1746542112@qq.com
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