針對不同類型材料 失效分析方法超全匯總

失效分析基本概念

定義：對失效電子元器件進行診斷過程。

1、進行失效分析往往需要進行電測量并采用先進的物理、冶金及化學(xué)的分析手段。

2、失效分析的目的是確定失效模式和失效機理，提出糾正措施，防止這種失效模式和失效機理的重復(fù)出現(xiàn)。

3、失效模式是指觀察到的失效現(xiàn)象、失效形式，如開路、短路、參數(shù)漂移、功能失效等。

4、失效機理是指失效的物理化學(xué)過程，如疲勞、腐蝕和過應(yīng)力等。

不同類型材料失效分析檢測方法：

1、 PCB/PCBA失效分析

PCB作為各種元器件的載體與電路信號傳輸?shù)臉屑~已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)品的最為重要而關(guān)鍵的部分，其質(zhì)量的好壞與可靠性水平?jīng)Q定了整機設(shè)備的質(zhì)量與可靠性。

失效模式

爆板、分層、短路、起泡，焊接不良，腐蝕遷移等。

常用手段

無損檢測：

外觀檢查，X射線透視檢測，三維CT檢測，C-SAM檢測，紅外熱成像

表面元素分析：

掃描電鏡及能譜分析（SEM/EDS）

顯微紅外分析（FTIR）

俄歇電子能譜分析（AES）

X射線光電子能譜分析（XPS）

二次離子質(zhì)譜分析（TOF-SIMS）

熱分析：

差示掃描量熱法（DSC）

熱機械分析（TMA）

熱重分析（TGA）

動態(tài)熱機械分析（DMA）

導(dǎo)熱系數(shù)（穩(wěn)態(tài)熱流法、激光散射法）

電性能測試：　

擊穿電壓、耐電壓、介電常數(shù)、電遷移

破壞性能測試：

染色及滲透檢測

2、 電子元器件失效分析

電子元器件技術(shù)的快速發(fā)展和可靠性的提高奠定了現(xiàn)代電子裝備的基礎(chǔ)，元器件可靠性工作的根本任務(wù)是提高元器件的可靠性。

失效模式

開路，短路，漏電，功能失效，電參數(shù)漂移，非穩(wěn)定失效等

常用手段

電測：連接性測試 電參數(shù)測試 功能測試

無損檢測：

開封技術(shù)（機械開封、化學(xué)開封、激光開封）

去鈍化層技術(shù)（化學(xué)腐蝕去鈍化層、等離子腐蝕去鈍化層、機械研磨去鈍化層）

微區(qū)分析技術(shù)（FIB、CP）

制樣技術(shù)：

開封技術(shù)（機械開封、化學(xué)開封、激光開封）

去鈍化層技術(shù)（化學(xué)腐蝕去鈍化層、等離子腐蝕去鈍化層、機械研磨去鈍化層）

微區(qū)分析技術(shù)（FIB、CP）

顯微形貌分析：

光學(xué)顯微分析技術(shù)

掃描電子顯微鏡二次電子像技術(shù)

表面元素分析：

掃描電鏡及能譜分析（SEM/EDS）

俄歇電子能譜分析（AES）

X射線光電子能譜分析（XPS）

二次離子質(zhì)譜分析（SIMS）

無損分析技術(shù)：

X射線透視技術(shù)

三維透視技術(shù)

反射式掃描聲學(xué)顯微技術(shù)（C-SAM）

3 、金屬材料失效分析

隨著社會的進步和科技的發(fā)展，金屬制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技以及人們的生活各個領(lǐng)域的運用越來越廣泛，因此金屬材料的質(zhì)量應(yīng)更加值得關(guān)注。

船用柴油機曲軸齒輪

失效模式

設(shè)計不當(dāng)，材料缺陷，鑄造缺陷，焊接缺陷，熱處理缺陷

常用手段

金屬材料微觀組織分析：

金相分析

X射線相結(jié)構(gòu)分析

表面殘余應(yīng)力分析

金屬材料晶粒度

成分分析：直讀光譜儀、X射線光電子能譜儀（XPS）、俄歇電子能譜儀（AES）等

物相分析：X射線衍射儀（XRD）

殘余應(yīng)力分析：x光應(yīng)力測定儀

機械性能分析：萬能試驗機、沖擊試驗機、硬度試驗機等

拉伸試驗材料斷裂面掃描電鏡圖像

4 、高分子材料失效分析

高分子材料技術(shù)總的發(fā)展趨勢是高性能化、高功能化、復(fù)合化、智能化和綠色化。因為技術(shù)的全新要求和產(chǎn)品的高要求化，而需要通過失效分析手段查找其失效的根本原因及機理，來提高產(chǎn)品質(zhì)量、工藝改進及責(zé)任仲裁等方面。

失效模式

斷裂，開裂，分層，腐蝕，起泡，涂層脫落，變色，磨損失效

常用手段

成分分析：

傅里葉紅外光譜儀（FTIR）

顯微共焦拉曼光譜儀（Raman）

掃描電鏡及能譜分析（SEM/EDS）

X射線熒光光譜分析（XRF）

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）

裂解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（PGC-MS）

核磁共振分析（NMR）

俄歇電子能譜分析（AES）

X射線光電子能譜分析（XPS）

X射線衍射儀（XRD）

飛行時間二次離子質(zhì)譜分析（TOF-SIMS）

熱分析：

差示掃描量熱法（DSC）

熱機械分析（TMA）

熱重分析（TGA）

動態(tài)熱機械分析（DMA）

導(dǎo)熱系數(shù)（穩(wěn)態(tài)熱流法、激光散射法）

裂解分析：

裂解氣相色譜-質(zhì)譜法

凝膠滲透色譜分析（GPC）

熔融指數(shù)測試（MFR）

斷口分析：

掃描電子顯微鏡（SEM），X射線能譜儀（EDS）等

物理性能分析：

硬度計，拉伸試驗機， 萬能試驗機等

5 、復(fù)合材料失效分析

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料組合而成。具有比強度高，優(yōu)良的韌性，良好的環(huán)境抗力等優(yōu)點，因此在實際生產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用。

失效模式

斷裂，變色失效，腐蝕，機械性能不足等

常用手段

無損檢測：

射線檢測技術(shù)（ X 射線、γ 射線、中子射線等），工業(yè)CT,康普頓背散射成像（CST）技術(shù)，超聲檢測技術(shù)（穿透法、脈沖反射法、串列法），紅外熱波檢測技術(shù)，聲發(fā)射檢測技術(shù)，渦流檢測技術(shù)，微波檢測技術(shù)，激光全息檢驗法等。

成分分析：

X射線熒光光譜分析（XRF）等，參見高分子材料失效分析中成分分析。

熱分析：

重分析法（TG）、差示掃描量熱法（DSC）、靜態(tài)熱機械分析法(TMA)、動態(tài)熱機械分析（DMTA）、動態(tài)介電分析（DETA）

破壞性實驗：

切片分析（金相切片、聚焦離子束（FIB）制樣、離子研磨（CP）制樣）

6 、涂層/鍍層失效分析

左IC分層失效 、右涂層樣品界面點腐蝕失效

失效模式

分層，開裂，腐蝕，起泡，涂/鍍層脫落，變色失效等

常用手段

成分分析：

參見高分子材料失效分析

熱分析：

參見高分子材料失效分析

斷口分析：

體式顯微鏡（OM）

掃描電鏡分析（SEM）

物理性能：

拉伸強度、彎曲強度等

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