可能的失效原因和机理的假设及分析

Ignativs

2.4可能的失效原因和机理的假设及分析

在作分析前，必须依据目前已掌握的资讯，已积累的经验，对可能的

失效原因和机理进行假设及分析。这样做是为了明确工作方向，缩小怀

疑范围，以求制定切合实际的失效分析程式或方案，做到用时短、费用

低、结论正确。

一般地说，可能的失效原因存四大类，即失效件本质问题、误筛问题、

误用问题和意外损伤。每一大类问题可以得分为多个小类。每个小类也

许能假设出几种失效机理。

在做失效分析时，首先要确认失效现象。调查失效背景後，根据失效

现象，假设发生失效的各种可能的部位。确认部位後，再假设各种可能

的失效机理，按照本质问题、误筛问题、误用问题、意外损伤问题四个

路径设计验证试验。





2.4.1产品本质问题

在规定的条件下使用产品，由於产品本身固有的弱点或缺陷而引起的

失效问题被称为本质问题。分析失效件本质问题，假设各种可能失效机

理的工作，需要对失效件设计、材料、工艺、检验等方面有全面相深入

的了解。当多种因素造成一种模式时，采用鱼骨图也许便於掌握因果关 http://www.KeKaoXing.com


系和主次关系。

例如下图所示，





图：


按照工程要求，仅仅给出失效件本质失效原因是不够的，还要明确失

效的性质是个别性的(偶然的)还是批次性的(可以重现或再次发生的)。

1.与批有关的缺陷和具有批次性的失效件问题

由於设计或制造、试验或检验过程所引起的缺陷如果是可以重现的，

这种缺陷被称为与批有关的缺陷。如CAR-SQA02100，P/N5303-0154-02

在生产线冲压成型时操作工压反方向，成批共16800PCS全部有质量问

题而报废。

当产品本身固有的缺陷是与批有关的缺陷时，就可以认为失效的性质

是批次性的。如果与批有关的缺陷是可以筛选剔除的，经筛选後的同批

器件可以继续使用，如果没有有效的筛选方法，同批器件不应该继续使

用。当失效件的失效性质是批次件问题时，如果只是取下失效件，简单

地换上一个同批器件，将导致相同的失效再次发生(虽然可能不是立即发生)。

2.失效件早期失效的判据和处理

失效分析人员对失效件属於早期失效的判据是什麽？早期失效的性

质是个别性的、偶然的还是批次性的、可以重现或再次发生的？

早期失效的概念来源於浴盆曲线。

我们知道，仅管有很好的产品设计,并通过认可的成熟的工艺来制造,

产品也有可能失效。大多数早期失效主要有三种类型，即：有缺陷的零

部件、制造工艺错误和有工艺应力。如果这类因素存在，将带来潜在的

缺陷，而此种缺陷通过常规的试验不易出现，也不易鉴别，但是，随着

使用时间的增长，可能使产品突然失效。根据产品累积失效的资料指

出：潜在缺陷通常引导产品早期失效，当产品经过早期失效阶段，通常

就是可靠的。如下图（1）所示的产品典型寿命周期曲线，通常表示为

一浴盆曲线.由图可看出：产品寿命分为三段，即：早期，有效寿命期和

磨损期。



期，产品使用期间，各种因素作用，此期间失效率较高，用T1代 欢迎访问中国可靠性网 KeKaoxing.com


表。经过一段时间後，失效率很小，即偶发期用T2表示。随着时间增加

故障率开始增加，即磨损故障区，用T3表示。

虽然，工业界对浴盆曲线有些不同观点，例如失效率不断下降、早期

失效期应由先升後降的初始期替代，偶然失效期应由畸变期和无失效期

替代，但早期失效的概念还在应用。以浴盆曲线的理论，处於浴盆曲线

失效率由高向低过程的失效件(拐点之前)属於早期失效。通过试验得到失

效产品母体的浴盆曲线拐点的时间和应力，可以得出早期失效的定量判

据。一般地说，处在早期失效阶段的产品母体，还有出现相同失效现象

的可能，通过筛选，可以剔除。由於通过试验获取拐点的难度较大，在

得到失效件属於早期失效结论时要推敲。

在一些情况下，可以采用通过足够强应力(例如，满足工程要求的时间

应力、电应力、温度应力)，对失效产品的母体实施考核子试验的方法，

取得在工程要求下产品失效的规律性用於处理失效问题。

这种方法的优点是针对性强。但必须注意，得到的规律性可能只适用

於特定的工程、某一批产品或某种范围的产品，没有普遍意义。所以，
在做失效分析时，很多时候我们仅对库存中与客投诉产品相同型号作有

针对性的应力处理，如IRScreen。





2.4.2误筛问题

产品作为合格品出厂後，根据工程使用的要求，可能还要由用户的或

者独立的试验室做补充筛选试验，俗称筛选试验。这种试验发生在厂家

的质量保证工作告—段落，产品作为元件正式装机之前。补充筛选试验

的目的可能是为了剔除早期失效，验证产品在出厂前的筛选试验或是为

剔除不适应特殊应用环境的个别产品，挑选性能符合特定要求的产品。

补充筛选试验对正常的产品应是无损的，对有潜在缺陷的产品有加速

暴露的作用。但是，也有在补充试验中将正常的产品损坏的问题，这类

问题被称为误筛问题。误筛问题可以再分成许多小类。

例如：

(a)设备故障。如设备的电压指示与实际值不符。

(b)操作失误。如引线接反。




(c)环境不良。电压、温度波动；静电防护不良。

(e)标准有错。如规定的试验温度过高。

在判断一种失效问题是产品本质问题还是误筛问题时，经常采用对比

试验的方法。找到差别，再从差别入手、继续分析。例如：选取相同批

次已经补充筛选合格的产品，选取相同厂家的不同生产批次的产品，选

取由不同的设备补充筛选合格的不相同的厂家的相同产品型号的产品，

让这3种状态的产品同时经历相同状态(例如相同的设备、操作、环境、

试验条件)後，如3种产品的失效模式相同，则需要重点分析误筛问题（这

比较适用於分析供应商来料）。

曾经，Malaysia的客户就投诉Bel的ICM产品在客正式批量生产前的

可靠性试验中失效。对此，我们一定要详细了解其试验系统。





2.4.3误用问题

误用问题也就是不按规定条件使用产品而引起的误用失效问题，需要

说明的是，使用问题不等於误用问题。因为“使用问题”一词含有在使

用过程中出现问题的意思，表示出现问题的场合，并未明确失效原因。

而使用过程中出现问题，既可能是因产品本质失效，也可能是因误用失

效。在末做失效分析之前，不能定论。

误用问题包括选择和应用两个方面。由於选择和应用不适当造成产品 中国可靠性网


失效所占有的比例较大，因此详细地调查选择和应用十分重要。





2.4.4意外损伤

意外损伤是指偶然出现的外界应力造成产品失效。例如在客户有时会

投诉ICM产品接地脚断，或是产品在搬运途中损伤。这种损伤容易判别，

不具有普遍性。