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。

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

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

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

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 #p#分页标题#e#

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，

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

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

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。