电子元器件失效分析案例 - EDA365电子论坛网

案例1：大电流导致器件金属融化

　　某产品在用户现场频频出现损坏，经过对返修单板进行分析，发现大部分返修单板均是某接口器件失效，对器件进行解剖后，在金相显微镜下观察，发现器件是由于EOS导致内部铝线融化，导致器件失效，该EOS能量较大。进一步分析和该铝条相连的管脚电路应用，发现电路设计应用不当，没有采用保护电路，在用户现场带电插拔产生的电浪涌导致该器件失效。通过模拟试验再现了失效现象。

　　解决方法：在用户手册中强调该产品不支持带电插拔。

　　预防措施：在今后的设计中，考虑用户的使用习惯，增加防护电路设计，对产品进行热插拔设计。

　　案例2：金丝疲劳断裂

　　某产品在用户现场使用半年以后，返修率惊人，达到30％，对产品进行分析，对主要失效器件进行失效分析，在扫描电镜下发现金属丝疲劳断裂导致器件失效。进一步的原因分析，发现是该产品的生产加工控制出现了问题，对潮湿敏感器件的管理没有按照J-STD-033A 标准进行，导致受潮器件没有按照规定时间进行高温烘烤，在过回流焊时出现“爆米花”效应，对器件造成了损伤，降低了可靠性，导致在用户现场器件失效。

　　解决措施：对用户现场的所有有问题的批次产品进行召回。

　　预防措施：在生产加工过程中严格进行MSD的管理和控制。

　　案例3：电迁移导致器件长期可靠性下降

　　某产品在用户现场使用3年以后，返修率开始出现明显异常，进行失效分析发现，主要是某功率器件内部电迁移引起。该问题属于器件厂家的设计和制造缺陷。

　　解决措施：和厂家联系，确定有问题的批次，更换有问题批次的器件。

　　预防措施：对器件可靠性认证体系重新进行设计，减少厂家批次性问题的发生。

　　要想设计质量可靠性达到要求的产品，主要有以下几个步骤：

　　1. 明确产品的质量可靠性要求，如最终客户，客户需求，使用环境，产品返修率指标等，由此确定产品的质量可靠性要求，作为产品规格明确下来。

　　2. 在明确质量可靠性规格以后进行产品总体设计，这时最重要的是选择和使用质量可靠性符合产品规格要求的器件，比如产品的使用环境比较恶劣，如使用在高海拔、强辐射地区，则需要对应的选择合适的器件。如果在应用环境中，选用的器件本身的质量可靠性无法满足要求，那么这个设计从一开始就注定是失败的。

　　3. 在选好器件后，就要考虑在设计应用中避免各种可能的应力对器件的损伤，如ESD防护设计、电浪涌防护设计、热设计、环境应力设计等，考虑到各种可能应力，并进行降额设计或者进行最坏情况分析。另外，还要进行信号完整性分析，EMC兼容设计等，来保证设计的产品的功能可靠性。在这一阶段，FMEA（失效模式影响分析）也是必不可少的步骤。

　　4. 在设计阶段还要考虑产品的可加工性，如生产线的ESD、MSD控制水平是多少，如果生产线最多只能保证100V的ESD水平，那么ESD等级低于100V的器件就不要使用。又如现有的加工条件，不能够保证MSL（潮湿敏感等级）为6的器件的加工，那么也不能够选用。开发工程师在设计产品时往往对产品的可加工性考虑不周，导致产品的生产直通率较低。