01板级失效分析的目的和作用

失效分析是板级可靠性工作中的一项重要内容，开展失效分析工作需要具备一定的测试与分析设备。各类分析设备都有其性能特点、应用范围和灵敏度。根据失效分析的需求和要求，需要综合采用各种分析技术和分析手段，以确定失效的位置、失效的程度、失效产生的原因和机理等。

板级失效分析关系到很多专业知识的分析理论，也需要用到到各种各样的分析装置，分析经验在失效分析中也起着很重要的作用。

板级失效分析包括对元器件、PCB、焊点的失效情况进行调查分析、失效模式的鉴别、失效特征的描述、假设和确定失效模式，提出纠正措施和预防新失效的发生等。

板级失效分析是对根据性能失效判据判定为失效的元器件、焊点、过孔、走线等板级对象有关的失效现象进行事后检查与分析的工作。板级失效分析的目的是发现并确定板级失效的失效原因、机理，以反馈给设计、制造、使用方，防止失效的再次发生，达到最终提高电子产品板级可靠性的目的。

板级失效分析的作用包括如下内容：

（1）通过失效分析得到改进硬件设计、工艺设计、可靠应用的理论与方法。

（2）通过失效分析找到引起失效的物理现象，得到可靠性预测的模型。

（3）为可靠性试验（加速寿命试验、筛选试验）条件提供理论依据和实际分析手段。

（4）在处理过程中遇到工艺问题时，确定是否是批量性问题，为是否需要批次性召回和报废提供依据。

（5）通过失效分析得出的纠正措施可以提高电子产品的成品率和可靠性，减少电子产品运行时的故障，获得经济效益。

板级失效分析的技术方法与手段主要有：外观检查、金相切片分析、光学显微镜分析技术、红外显微镜分析技术、声学显微镜分析技术、扫描电子显微镜技术、电子束测试技术、X射线分析技术、染色与渗透试验技术等。

在板级失效分析应用中，需要根据失效问题的对象、类型、现象和机理来综合使用这些技术方法中的一种或多种，完成失效分析工作。

图1  封装内部分层的C-SAM扫描分析结果

02板级失效分析的原则和流程

一般情况下失效样品数量极少，都是经过长期试验或一定时间使用后获得的，由于失效样品中包含造成失效的重要信息，失效分析过程的很多方法和手段具有破坏性和不可恢复性，所以，为了防止在失效分析过程中丢失证据或引入新的失效机理，失效分析应当按一定的原则和流程进行。

板级失效分析的基本原则：

（1）先进行外部分析，后进行内部分析；

（2）先进行无损性分析，后进行破坏性分析；

 (3)先收集、分析失效发生的背景及相关信息，后分析失效部位，以避免丢失与失效相关的痕迹，或者引入新的损伤而使得失效机理的判断不准确。在失效分析时进行的大多数的测试分析都是一次性的，很难重复再现，所以在每步的操作时候应该加倍小心，认真观察。

 (4)失效分析的复现和闭环原则。 当要得出针对某一个失效现象的失效结论时，要能够通过实验和测试等手段复现该失效的发生，才算失效分析严格完成闭环，这样的结论才是严谨可信的。

图2  模拟SMT焊接过程PCB动态曲翘测量

但在板级失效分析的过程中确实存在某些失效无法复现的现象，通过设计改进、工艺改良或设备更换，失效消失了，但是无法复现最初的失效现象。这主要是因为电子产品的板级失效往往是多因素综合作用的结果造成的，一果多因、一因多果是普遍的现象，所以板级失效的分析是难度很高的综合性工作。