產品失效部位定位技術

2.3.2產品失效部位定位技術

2.3.2.1外觀檢查技術

外觀檢查通常採用目檢，可以直接用眼睛觀察或者用10~40倍的放大

鏡或光學顯微鏡。

外觀檢查的作用之一是驗證失效件與標準、規範的一致性。主要內容

有：驗證失效件的標誌(產品代號、產品批號等)，材料(如針腳塗覆是鍍

鎳還是鍍錫)，結構(如產品外殼類型是直插式還是扁平式，有否發光二極

體)，工藝(如產品表面印字是移印還是鐳射印)等。

外觀檢查的作用之二是尋找可能導致失效的疑點。例如，濾波器塑膠

封裝有裂縫，BelMag針腳根部有異物（膠）。

由於Bel之產品失效分析大部分要做去掉外殼的拆封、解剖工作，外

觀檢查的物件可能不再存在，因此，外觀檢查時要做記錄並適當影像。

2.3.2.2機械量度技術

機械量度一般採用經專業儀器校驗人員確定的計量合格的卡尺、投影

儀、厚薄規、針規、高度計、力度計等一系列量規、量具對產品作量測。

並對照產品規格書要求確定其是否合格，或通過量測試的資料分析產品

設計是否合理。
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因此，機械量度的作用也是驗證失效件與標準、規範的一致性以及查

找可能的失效疑點。

2.3.2.3產品拆封、解剖前電性能驗證技術

1.功能測試

產品解剖前電性能驗證技術之一，是功能測試。解剖前功能測試的作

用是確認產品是否失效；解剖過程中多次功能測試的作用是建立參考判

據，得出失效模式和失效分析過程是否引入新的失效因素。功能測試的

主要做法是按照失效件的產品手冊或採購規範規定的電性能要求，使用

規定的測試儀器和設備驗證產品的功能和性能是否正常，確定失效模式。

功能測試一般採用計量合格的測試儀器設備。特殊情況時，需按客戶

要求與產品規範規定要用到一系列的測試夾具與混合電路，如MAU，OSI

HID之類電氣性能測試。

對失效件進行功能測試後，一般可以得出具體的性能失效模式（如

OCL,OPEN,DCR,IL等）並可以按2.1.4節失效模式的定量判據，確認為

完全失效(在測試中，完全失效也稱為功能失效)。

2.附加測試

失效件解剖前電性能驗證技術之二，是附加測試，也稱補充測試。用[url]http://www.KeKaoXing.com[/url]

於驗證環境條件與失效的聯繫，尋找可能導致失效的疑點。例如，對

BelMag做125℃時半個小時的烘焙，再做電測試，以驗證產品在客戶裝

配時所發生故障與溫度之關係。

2.3.2.4X射線照相或即時檢測

當解剖前功能測試結果出來以後，我們需進一步確定其位置。

例如，用萬用表對某種SMD塑封10/100BaseT各針腳之間的電測試，

並與合格品比較，得出異常的數值。對照產品原理圖，可以確定大致位

置，在針腳附近OPEN還是線圈內SHORT。

為進行下一步的失效分析指出方向。以下兩種方法可以適當運用：

a)可用X射線即時檢測系統對其觀察，在螢幕上找出失效點並且將

圖像存電腦或列印作為結論之依據。

b)可用X射線照相設備對放置在感光膠片上的失效件作為時12~18

秒的照射，用顯影液與定影液處理膠片取得內部電路佈線或結構

圖之底片，然後在放大鏡下觀察分析之，並作為結論之依據。

2.3.2.5失效件顯微鏡觀察、照相技術

顯微鏡觀察、照相技術和即時錄影技術可能要在失效分析的全過程中

經常使用，應用這些技術的水平，直接影響失效分析質量、進度和經濟中国可靠性网可靠性、com

效益。顯微鏡觀察、照相和即時錄影的主要作用是：

(a)固定並且確定失效現場。如供應商來貨時包裝不良致產品付運裝

卸時雜亂、損壞。此類照相可為分析研究失效情況，開展失效分析工作，

提供線索和依據。

(b)固定並且確定被檢物體的特徵。為了使失效部位定位，經常要進

行由表及裏的工作，例如，對10/100BaseT要去掉外殼環氧樹脂封裝與

線圈所被覆的矽膠、對ICM產品要除掉金屬罩，這些工作具有破壞性，

或者說具有不可逆性。因此，固定並且確定重要步驟被檢物體的特徵，

將為揭示和證實失效部位或失效機理提供證據。

(c)儲存失效分析資料。為以後的失效分析中快速地鑒別已知和未知

的現象提供證明，避免重複性勞動或無效勞動。

在做光學顯微鏡觀察時，應首先將樣品固定在樣品臺上。理想的樣品

台，應具有上下、左右、前後旋轉和傾斜等調節功能。簡便實用的辦法

是將樣品固定在適量的橡皮泥上。在觀察樣品時，為便於調節焦距，起

始的放大倍數不宜太高，可以從5倍左右開始。照相的內容中，一般要

有失效與合格樣品的全貌照片和局部特寫照片。失效樣品的局部特寫照[url]http://www.KeKaoXing.com[/url]

片應突出失效特徵，並注意以失效樣品相同的放大倍數攝下合格失效件

的全貌和局部。全貌照片除為說明局部和整體的關係之外，還可以說明

樣品的結構。

2.3.2.6失效件解剖技術

解剖技術是暴露更深層次或更為內部問題所必須的技術。

1.解剖的難點

解剖的難點之一是：經解剖後，只暴露指定的層次或部位尋找揭示失

效原因的失效痕跡。

解剖的難點之二是：絕大部分Bel產品的體積較小，操作困難。

解剖的難點之三是：雖然解剖工作相當於逆向的製造加工過程，但許

多情況下，不能採用與製造加工相同的辦法達到解剖的目的。例如，製

造10/100BaseT環氧樹脂的外殼，是將可塑的熱固性環氧樹脂在高溫下

固化。保待一定的溫度，就完成製造加工。但如果解剖時也採用保持一

定溫度的做法，是去不掉環氧樹脂外殼的。所以，解剖工作既不能破壞

原有的失效痕跡，也不應出現雖然保持原有的失效痕跡，但引入了新的

失效因素的情況。

2.解剖的步驟

由於解剖工作有較大的風險性，因此，解剖工作需分三步走。

第一步，要瞭解清楚樣品的製造工藝和內部結構。即參閱與失效件相

對應的產品規格書與工序操作指引等。

第二步，是選取與失效樣品的工藝和結構相同(例如相同製造批次)的

正常產品實施解剖（有條件時可從生產部尋找報廢品多作練習），以實踐

檢驗解剖方案的正確性。

第三步，再對失效樣品作破壞性解剖以尋找失效機理。

3.常用的解剖設備和材料

常用的解剖設備和材料包括；封裝(外殼)開封機、切割機、研磨機、

尖嘴鉗子、斜口剪和一些化學試劑。

4.常用的解剖技術

常用的解剖技術有封裝(外殼)開封、表層剝離和制取剖面

(a)封裝(外殼)開封技術

Bel電子產品的封裝樣式千姿百態(如常見的有扁平、直插、圓形金屬

帽、J型腳、金屬罩)，封裝材料五花八門(如金屬、塑膠、環氧、玻璃、

矽膠)，封裝封口(密封縫)多種多樣(如塑封、Fuse錫封、冷壓、HID緊配

合)。因此，要全面地列出各種封裝的準確的開封方法是有一定困難的，http://可靠性.com

也許沒有必要。但經歸納總結，常用封裝開封技術有直接剪切、磨薄劃

縫、圓形開帽器、等離子腐蝕、化學腐蝕等。

直接剪切是利用基本工具如鉗、剪等，輔之以適當的夾具，小心地將

產品外部封裝材料（一般為塑封）去除，暴露內部結構的一種方法。此

方法方便、快捷，在Bel應用最多。但必須注意的是，操作時，力度不易

受控制，易傷及產品而產生新的失效模式，失效分析員需要經常訓練，

才熟能生巧。

磨薄劃縫技術要點是：研磨密封縫，邊磨邊看至足夠薄，但並不磨透。

清潔樣品表面後．用鋒利的工具(如小刀)劃開密封縫。磨薄劃縫開封法適

用於有密封縫的封裝。如注塑產品。此方法效率太低，除非必要，很少

採用。

圓形開帽器裝置利用切割輪對圓帽做環形切割。在環形切割時，不斷

調節切割深度，直到圓帽在環形切口處被切開。圓形開帽器適用於有空

腔的圓形封裝開封。如Fuse。

工業界也有採用等離子腐蝕的方法用以開封，它是利用高額輝光放電

形成等離子體，以氧氣等氣體做腐蝕劑與被腐蝕材料發生化學腐蝕反[url]http://www.KeKaoXing.com[/url]

應。可以將塑膠、環氧等封裝變成粉末，除去封裝。等離子腐蝕法適用

於塑膠、環氧等封裝的開封（此方法在Bel並未採用，故略）。

化學腐蝕開封也適用於塑膠、環氧等封裝。經常使用的化學藥品是發

煙硝酸或硫酸，將產品投入加熱後沸騰的化學液體中進行腐蝕，幾分鐘

後再取出內部結構件，用無水酒精脫水再清洗乾淨。Bel澳門曾試用過，

但因危險性太大且效果不理想，後停止使用。

(b)元件分離技術

由表及裏、由淺入深是分析瞭解事物本質的常用的方法。要深入地對

Bel產品特別是對ICM產品進行失效分析，必須掌握產品各元件的分離

技術。

分離技術的基本過程是，在對產品的各元件進行判別的基礎上，熟悉

其工藝方法，有針對性地用不同的工具、方法，盡最大可能完整地分離

各元件，逐漸暴露、尋找不合格的組件。通過檢測收集有關分離前後的

資訊，確定失效件的失效部位、失效機理。

(c)制取剖面技術

制取剖面技術大體分為砂紙研磨法、化學腐蝕法和離子刻蝕法。

砂紙研磨是傳統的制取表面技術，其一般過程是將樣品嵌入裝置(澆鑄[url]http://KeKaoXing.com[/url]

或固封)，在研磨機上研磨。通過調行研磨壓力和研磨用金剛石砂紙(如不

用砂紙，可以採用拋光劑)的顆粒大小，控制剖面的質量。研磨壓力大時，

可以節省時間，但容易出現破裂和溫度過高造成的形變。為了較快地完

成研磨，並使預定層次的剖面不帶有研磨的痕跡，應從較大顆粒的砂紙

開始逐漸減小。有時為了方便，也可以直接用手工研磨，諸如分析Toroid

Edge對Hi-Pot的影響時，用砂紙制取磁環剖面後，可以直接在測量顯微

鏡下分析與量取數值。

化學腐蝕與離子刻蝕制取剖面技術，在Bel沒有應用，此處略去。

2.3.2.7產品解剖後外觀檢查、機械性能與電性能驗證技術

獲得樣品上任意懷疑點的機械性能、電性能資訊，往往是證實假設的

失效部位和失效機理的關鍵。解剖後這兩者之驗證技術主要包括外觀檢

測、尺寸量測，電性能測試等技術。對照產品規範書之要求，應用傳統

測量方法即可完成此步驟。