失效分析是一門發展中的新興學科，近年開始從軍工向普通企業普及。它一般根據失效模式和現象，通過分析和驗證，模擬重現失效的現象，找出失效的原因，挖掘出失效的機理的活動。在提高產品質量，技術開發、改進，產品修復及仲裁失效事故等方面具有很強的實際意義。其方法分為有損分析，無損分析，物理分析，化學分析等。早期失效率高的原因是產品中存在不合格的部件；晚期失效率高的原因是產品部件經長期使用后進入失效期。機械產品中的磨合、電子元器件的老化篩選等就是根據這種失效規律而制定的保證可靠性的措施。

1.確定失效問題

為了提高失效分析效率，最好在提出分析申請前，盡可能的把問題定位到具體的網絡。故障定位過程中盡可能避免破壞故障現象，保持原始形貌，一般不允許對故障部位重新焊接，慎重使用加熱、加壓、加電沖擊等手段，否則會影響后續的失效分析。

2.失效樣品背景信息調查

這部分工作是失效分析的一個重點部分，信息調查要詳細全面，盡可能獲得第一手信息，必要的時候向生產人員進行適當的求證，確保信息的可靠。主要包括以下內容，失效樣品失效發生的階段：SMT階段、測試階段、組裝階段等；失效樣品失效的具體測試工站等，具體信息如下可以根據失效樣品實際情況適當刪減：

1、單板失效的批次信息：條碼信息、生產批次、發貨合同號；

2、失效率，包括歷史失效率，近期失效率（或批次失效率）；

3、PCB相關信息（表面處理，生產廠家，批次等）；

4、相關的器件信息（位號、器件編碼、型號、廠家及批次、封裝形式、焊端電極成分、鍍層構成等），該器件在其他產品或單板上的使用失效率；

5、同類產品的失效情況（具有同類特征：相同的生產、測試和運行環境，相似的單板復雜度）；

6、失效前的經歷；

7、失效單板的加工工藝路線，受熱過程，返修與維修次數；

8、單板的運輸和儲存環境、過程與相關信息；

9、單板的運行環境，如溫度、濕度、灰塵、鹽霧、氣候、振動、常規操作等，也包括站點周邊環境、重要污染源等；

10、功能測試結果；

3.故障復現和故障位置的定位

對于申請人描述的故障現象，盡可能用萬用表等工具復現故障。對產線人員的定位結果要持適度懷疑的態度。故障位置定位優先采外觀觀察的方法，然后進行電測，故障復現和定位時盡量不要把故障位置作為直接測量點，避免對故障位置施加過大的機械應力和電應力，如果故障復現和定位過程可能會破壞外觀形貌，應先進行外觀觀察和拍照。

4.無損分析

1.外觀分析

采用目視或借助放大鏡、金相顯微鏡、立體顯微鏡等工具，觀察失效樣品的外觀特征，包括但不限于單板尺寸、變形情況、相關的元器件或結構件特點、故障分布、故障位置顏色變化、雜質殘留情況、斷口特征、焊點外觀等等。提示：外觀檢查對于失效分析很重要，觀察要仔細全面，不輕易放過任何疑點。

2.X-ray

主要針對失效位置不能直接觀察的樣品，用于金屬材料及硅片、陶瓷體等的明顯異常，對于BGA的連錫、少錫、冷焊、空洞、焊球形狀異常和PCB的孔壁鍍層薄、孔斷、斷線和短路等有很好的分析能力。提示：雖然X-RAY對于常見原因導致的BGA開焊撿出能力有限，但作為常規檢查手段，X-RAY可能會提供有用的信息，不能輕易放棄不做。

3.C-SAM

主要分析材料分層、空洞等內部缺陷，常用于潮敏器件的爆米花失效、陶瓷元件和PCB的分層等。

4.3D測量儀

用于共面度和精密尺寸的測量，常用于獲得PCB或元器件的翹曲信息及殼體的尺寸信息。

注意：損分析過程中，要注意保留圖片證據，即使當時沒有觀察到異常，也要保留完整的圖片，以備后面分析時重新審視。

5.對可能的失效原因假設

對收集到的數據進行分析，結合無損分析的結果，進行合理的邏輯推理，初步判定可能的失效機理和原因。推理時思路要開闊，可以根據已有的證據進行大膽假設，不放過所有可能，然后分析哪些證據支持假設，哪些相悖，為了支持假設成立還需要獲得哪些證據，對可能的失效機理和原因分出主次。

6.分析和驗證

這部分是失效分析工作的重要內容，經常是工作量最大的地方，此過程根據假設的失效機理，針對性的進行分析驗證，經常要用到有損分析手段，根據需要進行成分分析和微觀分析。一般原則是：

多個懷疑因素可以并行分析，如果不能做到，那么先分析重點懷疑的主要因素，后分析次要因素。

盡量保持失效樣本信息的完好性。如果主要因素不容易驗證，且驗證過程中可能會破壞原有失效樣本信息，而次要因素容易驗證，且不會破壞原有失效樣本信息，那么，可以先進行次要因素的驗證，然后進行主要因素的驗證。分析和驗證的方法一般包括一下內容：

染色起拔：是一種快速判定失效位置的試驗方法（用于失效位置不能直接觀察的案例）。起拔之后一般可以進行斷口形貌分析和成分分析。

切片分析：是一種最常用的顯微分析方法。得到的失效信息很多，包括鍍層結構，斷面位置，焊點形態，金相組織結構以及其微觀特征等等。

高倍數顯微分析和成分分析。

分析和驗證時要大膽假設，小心驗證。驗證過程務必小心謹慎，證據確鑿。

7.給出失效原因和失效機理

據無損分析和有損分析得到的信息，進行綜合分析，得出失效機理，并根據失效機理，明確失效原因，確認是物料、設計、制造或環境導致的問題。

8.復現試驗

目的是驗證失效分析結論的準確性，視具體情況可以省略。

9.改進措施

1、根據失效機理和失效原因給出具體改善措施。

2、改善措施要具體，可以操作；

3、對于生產問題建議要給出臨時解決措施和根本解決措施（短期，長期）；

10.后續跟蹤

對實施改進措施后的產品情況進行跟蹤，驗證分析結論的正確性，一般可以設為半年。

相信通過閱讀上面的內容，大家對失效分析有更深入的了解。失效分析對產品的生產和使用都具有重要的意義，失效可能發生在產品壽命周期的各個階段，涉及產品的研發設計、來料檢驗、加工組裝、測試篩選、客戶端使用等各個環節，通過分析工藝廢次品、早期失效、試驗失效、中試失效以及現場失效的樣品，確認失效模式、分析失效機理，明確失效原因，最終給出預防對策，減少或避免失效的再次發生。