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          行業(yè)產(chǎn)品

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          電子器件失效分析及可靠性應(yīng)用

          閱讀:1266        發(fā)布時(shí)間:2013-1-21
            引言:電子可靠性工程概述
            
            一、失效分析基礎(chǔ)
            
            二、典型失效模式
            
            三、典型失效機(jī)理
            
            四、器件失效分析流程
            
            五、破壞性物理分析(DPA)介紹
            
            六、靜電損傷
            
            七、CMOS集成電路的閂鎖效應(yīng)
            
            八、如何和器件供應(yīng)商交流失效分析
            
            九、典型失效分析案例介紹
            
            十、各類器件的失效模式、機(jī)理和可靠應(yīng)用要點(diǎn)
            
            開(kāi)展電子可靠性工程工作的意義
            
            中國(guó)現(xiàn)在是制造大國(guó),還不是制造強(qiáng)國(guó),為什么?
            
            國(guó)內(nèi)電子廠家經(jīng)常面臨問(wèn)題:由于產(chǎn)品問(wèn)題多導(dǎo)致客戶滿意度下降;價(jià)格只是國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的幾分之一,利潤(rùn)低。但是還是競(jìng)爭(zhēng)不過(guò),競(jìng)爭(zhēng)力差,為什么?
            
            作為消費(fèi)者,我們都喜歡買美歐日進(jìn)口產(chǎn)品,為什么?
            
            重要的原因是:我們的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性差,國(guó)內(nèi)電子產(chǎn)品和國(guó)外的差距不是功能性的差距,而是質(zhì)量和可靠性上的差距。
            
            質(zhì)量和可靠性差的主要原因是:設(shè)計(jì)水平低,缺乏硬件應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),缺乏電子可靠性系統(tǒng)工程方法。
            
            可靠性首先是一門專業(yè)技術(shù),然后才是一種管理方式。
            
            我們認(rèn)為:僅靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心是無(wú)法根本提高設(shè)計(jì)水平的,zui主要的是缺乏一套完整的系統(tǒng)方法,“君子授人以魚,不如授人以漁”。
            
            貴公司是否統(tǒng)計(jì)過(guò)產(chǎn)品的市場(chǎng)返修率和生產(chǎn)一次通過(guò)率?
            
            貴公司是否統(tǒng)計(jì)過(guò)器件的失效率?
            
            貴公司是否有返修率很高的產(chǎn)品或器件?
            
            貴公司是否統(tǒng)計(jì)過(guò)單位產(chǎn)品的維修成本?
            
            貴公司是否統(tǒng)計(jì)過(guò)上述損失成本是多少,占銷售收入的比例是多少?
            
            現(xiàn)狀:國(guó)內(nèi)很多電子企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)一次通過(guò)率低于90%,市場(chǎng)返修率高于5%,據(jù)此推算,這類企業(yè)的質(zhì)量成本將會(huì)達(dá)到銷售收入的15%。
            
            提升價(jià)值:如果某產(chǎn)品的年產(chǎn)值為1億元,年返修率為5%,直接損失zui低500萬(wàn)元。據(jù)經(jīng)驗(yàn),失效率排在前3位的器件一般占該單板總失效率的80%以上,找出這3個(gè)器件的失
            
            效原因,進(jìn)行改進(jìn),則該產(chǎn)品返修率可以在很短時(shí)間內(nèi)降低到1%以下。則失效分析改進(jìn)帶來(lái)的直接收益為400萬(wàn)元。而間接收益可以達(dá)到千萬(wàn)元以上。
            
            根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),打開(kāi)電子可靠性工程大門的鑰匙是失效分析。
            
            失效分析可以立即準(zhǔn)確解決目前困擾企業(yè)zui嚴(yán)重的產(chǎn)品問(wèn)題,效果*,創(chuàng)造明顯的價(jià)值。贏得領(lǐng)導(dǎo)和大家的認(rèn)可,為后續(xù)開(kāi)展可靠性工作贏得必要的支持和投入。
            
            可以積累產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),提高公司開(kāi)發(fā)水平,為后續(xù)產(chǎn)品可靠性打下良好的基礎(chǔ),真正的提高公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
            
            可靠性是一種概率事件。
            
            產(chǎn)品的可靠性是使用的所有器件可靠性的累加。雖然每個(gè)器件的失效率僅有幾十個(gè)PPM以下,但是單板的失效率卻可以達(dá)到百分之幾以上的數(shù)據(jù)。
            
            雖然某個(gè)具體單板上的器件失效不是很平均地表現(xiàn)出來(lái),而是少數(shù)器件的失效率很高,而大多數(shù)器件的失效率卻很少。但是統(tǒng)計(jì)更多的產(chǎn)品和單板時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn),每個(gè)器件都
            
            存在失效的概率,所有器件的失效率趨于平均。
            
            誰(shuí)也沒(méi)有辦法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)某個(gè)單板上哪些器件的失效率高,哪些器件不會(huì)失效。
            
            開(kāi)展電子可靠性工程工作的意義
            
            實(shí)施可靠性的根本方法:
            
            要保證產(chǎn)品的可靠性,*的方法就是考慮單板上所有器件都存在失效可能,并充分考慮這些器件的主要失效機(jī)理,并防止這些失效機(jī)理的發(fā)生。
            
            一個(gè)單板上往往有成百上千個(gè)器件,每個(gè)器件都有多種主要的失效模式和機(jī)理,可靠性工程的目標(biāo)就是掌握和應(yīng)用所有器件的主要失效機(jī)理以及預(yù)防措施。
            
            往往zui笨的方法,就是zui有效的方法。
            
            國(guó)內(nèi)電子企業(yè)的硬件工程師往往是依靠個(gè)人的經(jīng)歷來(lái)積累一些可靠性知識(shí),不可能全面和深入。
            
            公司層面上沒(méi)有注重技術(shù)積累。意識(shí)、考評(píng)機(jī)制和方法等都比較缺乏。
            
            以上原因造成國(guó)內(nèi)企業(yè)和工程師的可靠性技術(shù)水平停留在初級(jí)的水平,產(chǎn)品可靠性不穩(wěn)定。
            
            可靠性是概率事件。一個(gè)發(fā)展中的企業(yè)往往沒(méi)有足夠的能力去控制產(chǎn)品可靠性。能夠生存下來(lái)往往是“幸運(yùn)”的結(jié)果。
            
            但是,幸運(yùn)不可能伴隨企業(yè)的一生。隨著產(chǎn)品的種類和產(chǎn)量不斷擴(kuò)大,以及時(shí)間的推移,不及時(shí)提升產(chǎn)品的可靠性,注定會(huì)付出慘痛的代價(jià)。
            
            可靠性工作在什么階段進(jìn)行?
            
            概念開(kāi)發(fā)
            
            測(cè)試
            
            試產(chǎn)
            
            驗(yàn)證
            
            生產(chǎn)試產(chǎn)
            
            失效分析,并積累成為電子可靠性工程平臺(tái)
            
            器件選用(包括器件搜索、認(rèn)證和選型)
            
            可靠設(shè)計(jì)應(yīng)用(應(yīng)用CHECKLISH、CBB、規(guī)范等的可靠性方法)
            
            對(duì)開(kāi)發(fā)測(cè)試中出現(xiàn)的器件進(jìn)行失效分析
            
            對(duì)試產(chǎn)和可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)中中出現(xiàn)的器件進(jìn)行失效分析生產(chǎn)可靠性(ESD、MSD、可加工性)
            
            生產(chǎn)器件失效分析對(duì)市場(chǎng)返修單板失效器件進(jìn)行分析
            
            電子可靠性工程主要內(nèi)容
            
            通過(guò)正確的選型認(rèn)證來(lái)保證構(gòu)成產(chǎn)品的物料的基本可靠性
            
            物料選型與認(rèn)證是一項(xiàng)產(chǎn)品工程,是硬件開(kāi)發(fā)活動(dòng)的重要組成部分。產(chǎn)品一旦選用了某物料,其質(zhì)量、成本、可采購(gòu)性基本上60%都已固化,后期的一系列改進(jìn)、保障策略
            
            所達(dá)到的效果只能占到40%,物料選型影響重大。如何確定物料的規(guī)格,如何識(shí)別不同廠家的物料優(yōu)劣,如何對(duì)物料廠家進(jìn)行
            
            認(rèn)證,如何監(jiān)控物料廠家的質(zhì)量波動(dòng),這些專項(xiàng)技術(shù),在公司都有專業(yè)的團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行研究,并有系統(tǒng)化的流程
            
            來(lái)保障物料選用,而目前國(guó)內(nèi)廠家普遍比較薄弱,因此從物料選用開(kāi)始,產(chǎn)品質(zhì)量就和業(yè)界公司拉開(kāi)了差距,可以
            
            說(shuō)是輸在了起跑線上。
            
            企業(yè)需要建立各類器件的認(rèn)證規(guī)范和選型指導(dǎo)書,提升器件選用過(guò)程的效率和質(zhì)量。
            
            通過(guò)正確的選型認(rèn)證來(lái)保證構(gòu)成產(chǎn)品的物料的基本可靠性
            
            通過(guò)正確合理的設(shè)計(jì)方法保證應(yīng)用可靠性
            
            常用的可靠性設(shè)計(jì)方法有如下14種,在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中,這些方面都要考慮到,包括借助相應(yīng)的仿真工具進(jìn)行分析,才能夠保證設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的可靠性。
            
            1)可靠性預(yù)計(jì)與FEMA
            
            2)可靠性指標(biāo)論證、分配與冗余設(shè)計(jì)
            
            3)電應(yīng)力防護(hù)設(shè)計(jì)
            
            4)ESD防護(hù)設(shè)計(jì)
            
            5)降額設(shè)計(jì)
            
            6)信號(hào)完整性分析
            
            7)EMC設(shè)計(jì)
            
            8)熱分析和設(shè)計(jì)
            
            9)容差分析
            
            10)安全設(shè)計(jì)
            
            11)可生產(chǎn)性設(shè)計(jì)
            
            12)升額設(shè)計(jì)
            
            13)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)
            
            14)壽命與可維護(hù)性設(shè)計(jì)
            
            的大公司,對(duì)這些設(shè)計(jì)方法均有專業(yè)團(tuán)隊(duì)來(lái)保障。國(guó)內(nèi)企業(yè)如果要提高其可靠性設(shè)計(jì)水平,應(yīng)該建立自己的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則庫(kù)(checklist)、標(biāo)準(zhǔn)電路庫(kù)(CBB)和各種
            
            專項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)范。使其形成公司的可靠性工程平臺(tái),不斷積累和提升公司研發(fā)能力。
            
            在加工維護(hù)過(guò)程中保證不引入對(duì)器件的損傷ESD,產(chǎn)品線的ESD控制水平是多少?
            
            MSD,器件的潮濕敏感等級(jí)有幾級(jí)?
            
            造成0603表貼電阻失效的主要原因是什么?
            
            在生產(chǎn)加工過(guò)程中,影響可靠性的zui主要的因素是ESD、MSD和工藝可靠性,這三方面的控制技術(shù)目前發(fā)展得較為成熟,也有對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),但是國(guó)內(nèi)很多廠家還做得不夠
            
            完善,象ESD控制不好引發(fā)的可靠性問(wèn)題,往往是在產(chǎn)品到用戶手里半年以上會(huì)大量爆發(fā)。因此怎樣控制加工過(guò)程,保證對(duì)不引入對(duì)器件的損傷需要引起重視。在產(chǎn)品維護(hù)保
            
            養(yǎng)過(guò)程中同樣要考慮可靠性問(wèn)題,避免引入對(duì)產(chǎn)品的損傷。國(guó)內(nèi)電子企業(yè)應(yīng)該建立或完善內(nèi)部規(guī)范和操作指導(dǎo)書。
            
            流程保障
            
            電子產(chǎn)品可靠性工程是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)工程,需要、明確的流程來(lái)保證??煽啃员U狭鞒讨饕腥齻€(gè):
            
            1)物料選型和認(rèn)證流程,包括物料選型,物料認(rèn)證,供應(yīng)商認(rèn)證,供應(yīng)商質(zhì)量控制等方面;
            
            2)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的可靠性設(shè)計(jì)流程,在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中保證上文提到的14種方法的使用以及明確評(píng)審要求,通過(guò)可靠性設(shè)計(jì)來(lái)保證產(chǎn)品的可靠性。
            
            3)FRACAS流程,通過(guò)對(duì)故障數(shù)據(jù)的分析處理,找出異常問(wèn)題,啟動(dòng)根本原因分析,找到解決措施和預(yù)防措施,使所有問(wèn)題都能夠閉環(huán),以保證產(chǎn)品的可靠性。

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