失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及。它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。其方法分为有损分析，无损分析，物理分析，化学分析等。早期失效率高的原因是产品中存在不合格的部件；晚期失效率高的原因是产品部件经长期使用后进入失效期。机械产品中的磨合、电子元器件的老化筛选等就是根据这种失效规律而制定的保证可靠性的措施。

1.确定失效问题

为了提高失效分析效率，最好在提出分析申请前，尽可能的把问题定位到具体的网络。故障定位过程中尽可能避免破坏故障现象，保持原始形貌，一般不允许对故障部位重新焊接，慎重使用加热、加压、加电冲击等手段，否则会影响后续的失效分析。

2.失效样品背景信息调查

这部分工作是失效分析的一个重点部分，信息调查要详细全面，尽可能获得第一手信息，必要的时候向生产人员进行适当的求证，确保信息的可靠。主要包括以下内容，失效样品失效发生的阶段：SMT阶段、测试阶段、组装阶段等；失效样品失效的具体测试工站等，具体信息如下可以根据失效样品实际情况适当删减：

1、单板失效的批次信息：条码信息、生产批次、发货合同号；

2、失效率，包括历史失效率，近期失效率（或批次失效率）；

3、PCB相关信息（表面处理，生产厂家，批次等）；

4、相关的器件信息（位号、器件编码、型号、厂家及批次、封装形式、焊端电极成分、镀层构成等），该器件在其他产品或单板上的使用失效率；

5、同类产品的失效情况（具有同类特征：相同的生产、测试和运行环境，相似的单板复杂度）；

6、失效前的经历；

7、失效单板的加工工艺路线，受热过程，返修与维修次数；

8、单板的运输和储存环境、过程与相关信息；

9、单板的运行环境，如温度、湿度、灰尘、盐雾、气候、振动、常规操作等，也包括站点周边环境、重要污染源等；

10、功能测试结果；

3.故障复现和故障位置的定位

对于申请人描述的故障现象，尽可能用万用表等工具复现故障。对产线人员的定位结果要持适度怀疑的态度。故障位置定位优先采外观观察的方法，然后进行电测，故障复现和定位时尽量不要把故障位置作为直接测量点，避免对故障位置施加过大的机械应力和电应力，如果故障复现和定位过程可能会破坏外观形貌，应先进行外观观察和拍照。

4.无损分析

1.外观分析

采用目视或借助放大镜、金相显微镜、立体显微镜等工具，观察失效样品的外观特征，包括但不限于单板尺寸、变形情况、相关的元器件或结构件特点、故障分布、故障位置颜色变化、杂质残留情况、断口特征、焊点外观等等。提示：外观检查对于失效分析很重要，观察要仔细全面，不轻易放过任何疑点。

2.X-ray

主要针对失效位置不能直接观察的样品，用于金属材料及硅片、陶瓷体等的明显异常，对于BGA的连锡、少锡、冷焊、空洞、焊球形状异常和PCB的孔壁镀层薄、孔断、断线和短路等有很好的分析能力。提示：虽然X-RAY对于常见原因导致的BGA开焊捡出能力有限，但作为常规检查手段，X-RAY可能会提供有用的信息，不能轻易放弃不做。

3.C-SAM

主要分析材料分层、空洞等内部缺陷，常用于潮敏器件的爆米花失效、陶瓷元件和PCB的分层等。

4.3D测量仪

用于共面度和精密尺寸的测量，常用于获得PCB或元器件的翘曲信息及壳体的尺寸信息。

注意：损分析过程中，要注意保留图片证据，即使当时没有观察到异常，也要保留完整的图片，以备后面分析时重新审视。

5.对可能的失效原因假设

对收集到的数据进行分析，结合无损分析的结果，进行合理的逻辑推理，初步判定可能的失效机理和原因。推理时思路要开阔，可以根据已有的证据进行大胆假设，不放过所有可能，然后分析哪些证据支持假设，哪些相悖，为了支持假设成立还需要获得哪些证据，对可能的失效机理和原因分出主次。

6.分析和验证

这部分是失效分析工作的重要内容，经常是工作量最大的地方，此过程根据假设的失效机理，针对性的进行分析验证，经常要用到有损分析手段，根据需要进行成分分析和微观分析。一般原则是：

多个怀疑因素可以并行分析，如果不能做到，那么先分析重点怀疑的主要因素，后分析次要因素。

尽量保持失效样本信息的完好性。如果主要因素不容易验证，且验证过程中可能会破坏原有失效样本信息，而次要因素容易验证，且不会破坏原有失效样本信息，那么，可以先进行次要因素的验证，然后进行主要因素的验证。分析和验证的方法一般包括一下内容：

染色起拔：是一种快速判定失效位置的试验方法（用于失效位置不能直接观察的案例）。起拔之后一般可以进行断口形貌分析和成分分析。

切片分析：是一种最常用的显微分析方法。得到的失效信息很多，包括镀层结构，断面位置，焊点形态，金相组织结构以及其微观特征等等。

高倍数显微分析和成分分析。

分析和验证时要大胆假设，小心验证。验证过程务必小心谨慎，证据确凿。

7.给出失效原因和失效机理

据无损分析和有损分析得到的信息，进行综合分析，得出失效机理，并根据失效机理，明确失效原因，确认是物料、设计、制造或环境导致的问题。

8.复现试验

目的是验证失效分析结论的准确性，视具体情况可以省略。

9.改进措施

1、根据失效机理和失效原因给出具体改善措施。

2、改善措施要具体，可以操作；

3、对于生产问题建议要给出临时解决措施和根本解决措施（短期，长期）；

10.后续跟踪

对实施改进措施后的产品情况进行跟踪，验证分析结论的正确性，一般可以设为半年。

相信通过阅读上面的内容，大家对失效分析有更深入的了解。失效分析对产品的生产和使用都具有重要的意义，失效可能发生在产品寿命周期的各个阶段，涉及产品的研发设计、来料检验、加工组装、测试筛选、客户端使用等各个环节，通过分析工艺废次品、早期失效、试验失效、中试失效以及现场失效的样品，确认失效模式、分析失效机理，明确失效原因，最终给出预防对策，减少或避免失效的再次发生。