現(xiàn)在人們對(duì)電子產(chǎn)品質(zhì)量可靠性要求的不斷提高，電子元器件的可靠性不斷引起人們的關(guān)注。如何提高可靠性已成為電子元器件制造的熱點(diǎn)問(wèn)題。例如，衛(wèi)星、飛機(jī)、船舶和計(jì)算機(jī)等電子元件的質(zhì)量可靠性是衛(wèi)星、飛機(jī)、船舶和計(jì)算機(jī)質(zhì)量可靠性的基礎(chǔ)。這些都成為電子元件可靠性發(fā)展的動(dòng)力，電子元件失效分析成為其中非常重要的一部分。
可靠性工作的目的不僅僅是了解和評(píng)價(jià)電子元器件的可靠性水平，更重要的是提高電子元器件的可靠性。因此，在從使用現(xiàn)場(chǎng)或可靠性試驗(yàn)中獲得故障設(shè)備后，必須進(jìn)行各種測(cè)試、分析、發(fā)現(xiàn)和確定故障原因，并將分析結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)、制造、管理等相關(guān)部門，采取有針對(duì)性的有效糾正措施，改進(jìn)和提高設(shè)備的可靠性。這種測(cè)試分析，尋找故障原因或機(jī)制的過(guò)程，是故障分析。
故障分析是提高電子元器件可靠性的唯一途徑。從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)到應(yīng)用，元器件都有可能失效，因此失效分析貫穿于電子元器件的整個(gè)壽命周期。因此，有必要找出故障原因，確定故障模式，并提出糾正措施，防止每個(gè)部件重復(fù)出現(xiàn)相同的故障模式和故障機(jī)制，提高部件的可靠性。
中小企業(yè)缺乏無(wú)效分析概念產(chǎn)品的反復(fù)損壞無(wú)法找到源頭
一方面，一些中小型電子產(chǎn)品制造商沒(méi)有良好的物料控制系統(tǒng)，無(wú)法有效追溯物料。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，很難找到當(dāng)年的渠道和來(lái)源，甚至無(wú)法保證材料的真實(shí)性。更有甚者，有些企業(yè)沒(méi)有失效分析的概念，停留在壞了就修的消防狀態(tài)，也談不上從根本上吸取教訓(xùn)。有些企業(yè)在使用芯片時(shí)總是損壞，認(rèn)為芯片質(zhì)量不好，但沒(méi)有從根本上分析損壞的原因，盲目下結(jié)論。結(jié)果換了廠家的芯片還是不好，很多年后才發(fā)現(xiàn)自己的電路缺乏保護(hù)設(shè)計(jì)。
另一方面，幾乎所有的電子元器件制造商都采取了回避失敗產(chǎn)品的態(tài)度，以及國(guó)際一線品牌。一般流程是先提供失效樣品，然后填寫問(wèn)卷，再送到全球失效分析中心排隊(duì)分析。結(jié)果失效分析往往需要1~2個(gè)月。而且得到的報(bào)告往往是用戶使用不當(dāng)。比如靜電保護(hù)不好，潮濕的敏感器件有爆米花效應(yīng)。似乎從來(lái)沒(méi)有電子元器件制造商的責(zé)任。事實(shí)上，對(duì)于許多設(shè)備，尤其是一些新推出的專用芯片來(lái)說(shuō)，剛進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)很多bug，這些bug會(huì)造成這樣那樣的故障，bug是電子設(shè)備制造商掩蓋的。
而且對(duì)于很多中小企業(yè)來(lái)說(shuō)，如果購(gòu)買渠道多，往往會(huì)在第一個(gè)環(huán)節(jié)被原廠拒絕。一般來(lái)說(shuō)，原廠要求代理商提供無(wú)效樣品的送樣。結(jié)果出現(xiàn)了查批號(hào)說(shuō)不是我買的貨，不能送樣品。而且原來(lái)的供應(yīng)商說(shuō)，你不買我的貨，我為什么給你送樣，導(dǎo)致很多中小企業(yè)的東西損壞不明白。
企業(yè)應(yīng)具備提前預(yù)防和避免損失的失效分析能力
也許會(huì)講，不是有專業(yè)的失效分析公司嗎？是的，目前做電子元器件故障分析的公司很多，但其中良莠不齊。一個(gè)常見(jiàn)的現(xiàn)象是缺乏深層次失效機(jī)制的分析能力。很多都停留在使用尖端設(shè)備發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)上。至于為什么會(huì)出現(xiàn)這種故障，如何避免，誰(shuí)的責(zé)任往往無(wú)法提供深入的幫助。
因此，企業(yè)需要具備一定的失效分析能力，這也是一個(gè)需要注意的問(wèn)題。一個(gè)是儀器，一個(gè)是人員。高級(jí)失效分析儀器往往價(jià)格昂貴，如掃描電鏡。對(duì)一般企業(yè)來(lái)說(shuō)，往往沒(méi)有實(shí)力配備全套儀器設(shè)備。另一方面，配備了這些儀器設(shè)備，需要高素質(zhì)的失效分析師來(lái)判斷儀器的操作、結(jié)果和機(jī)制。一般企業(yè)很難配備齊全的設(shè)備和專家人員，這無(wú)效分析的尷尬局面。
對(duì)于失效分析企業(yè)該怎么辦？
對(duì)于絕大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，也需要根據(jù)自己的實(shí)力來(lái)培養(yǎng)自己的失敗分析團(tuán)隊(duì)。一般企業(yè)做失效分析可以先配備晶體管圖示器，好一點(diǎn)的國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品一萬(wàn)塊錢。在儀器上培養(yǎng)這方面的人比全面鋪開(kāi)要方便得多。而且通過(guò)晶體管圖示儀基本上可以將失效器件定位在失效的管腳上，如果條件好，還可以確認(rèn)是電過(guò)應(yīng)力損壞還是靜電損壞。了解這兩點(diǎn)可以幫助開(kāi)發(fā)人員檢查設(shè)計(jì)，如果是靜電損壞，可以改善生產(chǎn)和使用的保護(hù)條件。
若要進(jìn)一步分析，則需要建立金相分析實(shí)驗(yàn)室。所需設(shè)備為：金相顯微鏡、體視顯微鏡及切割機(jī)、磨拋機(jī)及制樣耗材。如果有這樣的實(shí)驗(yàn)室，除了各種部件的表面損傷外，還可以通過(guò)制作切片來(lái)觀察內(nèi)部情況。而且，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室達(dá)到這個(gè)水平時(shí)，不僅可以作為元器件的故障分析，還可以用于檢查焊接組裝工藝的故障，如檢查焊接情況和金屬間化合物的產(chǎn)生情況。此時(shí)還可用于元器件的初步認(rèn)證和破壞性物理分析。
在這個(gè)階段，上投入比較大。若采用全套進(jìn)口設(shè)備，總價(jià)至少60~90萬(wàn)元。如果使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，投資可以少很多。采用全套國(guó)產(chǎn)設(shè)備，基本可在10萬(wàn)元以內(nèi)完成。此時(shí)，在人員素質(zhì)方面，需要了解電子元器件材料科學(xué)和半導(dǎo)體物理的人員進(jìn)行相關(guān)工作。
就集成電路而言，許多故障發(fā)生在鍵合系統(tǒng)上，即管腳與集成電路芯片的連接。金相切片的方法往往會(huì)破壞芯片的鍵合系統(tǒng)。此時(shí)，可以使用開(kāi)封機(jī)來(lái)打開(kāi)集成電路表面的塑料材料。對(duì)于很多企業(yè)來(lái)說(shuō)，這個(gè)東西太貴了，往往要幾萬(wàn)美元。而且經(jīng)常更換噴嘴等昂貴的耗材，所以很多企業(yè)根本不買這個(gè)東西，而是手工開(kāi)封。但是開(kāi)封需要使用強(qiáng)酸，有些化學(xué)品還屬于國(guó)家管制藥品，需要到公安局備案。而且在實(shí)際實(shí)施中，無(wú)論是開(kāi)封機(jī)還是手工開(kāi)封，都需要在通風(fēng)廚房進(jìn)行，做好個(gè)人保護(hù)。對(duì)人員而言，除上述知識(shí)外，還應(yīng)使用強(qiáng)腐蝕性化學(xué)品，原則上應(yīng)有危險(xiǎn)化學(xué)品作業(yè)證。
借助失效分析公司或大學(xué)
一般企業(yè)可以達(dá)到上述水平。如果以上分析后不能定案，可以去社會(huì)失效分析公司，或者去大學(xué)租他們的設(shè)備進(jìn)行分析。對(duì)于因來(lái)料問(wèn)題導(dǎo)致的批次失效鑒定，必須到IEC17025認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行第三方分析鑒定。他們出具的報(bào)告具有法律效力。
總結(jié)，電子元件故障分析的目的是利用各種測(cè)試分析技術(shù)和分析程序確認(rèn)電子元件故障現(xiàn)象，區(qū)分故障模式和故障機(jī)制，確認(rèn)最終故障原因，提出改進(jìn)設(shè)計(jì)和制造工藝的建議，防止故障重復(fù)，提高元件可靠性。
