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爱因迪生的专栏

失效分析现在已经成为了热门技术。业界也有不少专家在讲授失效分析知识。总的来说,失效分析在一般人的眼中,是很高深莫测的一门学问。


这以失效分析方面的专家动辄就拿昂贵的仪器,拿高深IC的解剖来说事不无关系。事实上,有的仪器他们可能也没用过,只有美国的大机构才用得起。


学院派的专家就不用说了,他们由于没有工作经验,所以只能讲解一些理论,他们的主要东西基本上是靠照搬美国的理论来的。所以,大理论一听,真的很高深。而一些研究所的专家,可能用过一些仪器(但是他们用得也不全),也做过一些解剖,但是,很少有企业用到那些仪器。


即使是一些有工作经验的专家出来传授失效分析知识,也不能免俗,总是以那些高深的分析和解剖为主要讲解内容。(我不清楚他们是有所保留,还是觉得不讲高深一点镇不住人)


在我看来,一味地强调高深的失效分析,不顾中国企业现状,就像没有教会人走路就先教人跑步一样。


中国电子行业现在的状况可以说是可靠性非常差。即使一些大公司有可靠性相关部门,很多大公司对可靠性测试花了大投入,但是对失效分析不够重视,失效分析人员沦为修理人员。而可靠性测试的理论基础也是基于发达国家的理论过来的,所以有时并不是那么符合我国,因为我国的技术水平以发达国家不在同一个层面,所以出的问题也不是同层面的问题。中国人有个很大的缺点,就是喜欢形式主义,所以不管是大公司还是小公司,在失效分析和可靠性方面,空有形式,少有实质。


可靠性领域,有两个榜样。美国和日本。美国以严格全面的测试保证可靠性。日本却是更重视失效分析。当然,美国失效分析也是老大,但是日本相对来说更重视实用的失效分析(当然日本也重视可靠性实验)。美国是技术巨无霸,可靠性测试方面日本也没办法达到那样的水平,所以日本实事求是地选择失效分析为重点,不断完善,从而使品质不断提升。


日本的电子产品曾经是劣质品的代名词,但是后来很多地方,特别是家电,赶上了甚至超越了美国。日本的电子产品成为了价廉物美的代名词。日本没有美国的大手笔投入来搞那么全面的可靠性测试,所以其可靠性成本也比美国低。但是,他们通过失效分析,不断提升了品质,所以物美。


举一个实际的例子。


塑封IC刚开始时,可靠性是很差的。当然,IC美国是老大,日本的IC更差。所以日本的电子产品大多要靠进口美国的IC。一开始,美国对塑封IC的可靠性差,认为是理所当然的。他们称要用高可靠性的IC,就要用陶瓷封装的IC,因为那是通过严格的测试的。但是,日本的失效分析专家做了实实在在的测试、失效分析、DPA(破坏性物理实验,以良品解剖为核心),把失效的问题找出来了,通过不断的改善,使日本的塑封IC可靠性也大大提高。美国后来才反过来学习日本的经验,从而提升了他们的塑封IC可靠性,最后重新超越日本。(有几个地方都是这样,美国一开始很厉害,但是日本采用了更合适的方法超过了美国,美国后来重新检讨改进,重新超越日本。比如美国在目标管理和绩效考核进行得如火如荼的时候,日本推行全面质量管理,结果最后日本胜出,美国领悟过来后,抛掉目标管理和绩效考核,才重新赶超日本的)。


   我国的电子业水平,和美国和日本比起来有如天壤之别。我国的电子业基础十分落后,可靠性水平也很差,除了廉价和技术含量低的产品能够抢占不少市场份额外,高端产品(比如IC和复杂元件),几乎是国外产品的天下。我们现在的水平,比日本起步时候的水平(相对水平)还差得多。那么,可靠性方面,我们应该学日本模式还是学美国模式更合适呢?


就是问一个外行也知道,我们基础差,学日本比学美国更合适。也就是说,脚踏实地地做失效分析,更加重视失效分析,对提升我国的电子产业可靠性更合适。而且要注意,我们跟日本比起来,差距巨大,也不能照搬日本的全部模式。可惜中国很多企业走的是美国模式的道路。不过那是好高骛远,不切实际。就像自己只有拖拉机,不去学开拖拉机的技术,反而想学开飞机的技术,结果飞机没开着,拖拉机也没开好。比如说,现在失效分析的专家动辄就拿解剖IC说事(其实有时他们也没解剖过),可是在中国很多企业根本就没条件。


中国政府对基础产业的扶持力度远远不够,虽然总是有吹牛的类似政策出台,但总是雷声大雨点小。他们宁愿花大量的金钱去搞泡沫经济,去拉动鸡的屁的高速发展,也不愿意花稍微多一点的钱来支持基础产业的发展(新闻上都是忽悠你的)。大型企业在类似的政策“熏陶”下,浮躁十足。大家看了就知道了,那些稍微大一点的电子公司,包括牛皮吹得响哄哄的HE(化名,以下同),最后几乎都搞房地产去了,或者炒股去了。或者好大喜功,根本不够强的时候就想做大做强,比如LX。大有什么用?想做大,首先要做强再说。中国有几个企业真正的强的?HW(还好,老板讨厌泡沫经济,不过HW同样有恶性竞争、依靠拉关系等的问题)也没资格出来吹牛。不过这些公司基本上都在吹牛自己有多强。可是看看他们生产出来产品,那个技术水平和可靠性,真的没资格吹牛自己有多强,只能说相对的强。中国的元器件企业,与先进国家的比起来更是差得太远了。


中国电子产品除了技术落后,基础薄弱,其实最大的问题还是可靠性的问题。可靠性上不去,再大都做不强。中国现在还缺乏在各方面都非常正面的大企业(有的广告吹得好产品做得差,有的浮躁,有的恶性竞争,有的在供应商处是国际大流氓)。我认为中国电子产业未来的希望在中小企业——民营企业为主体的群体,也是创造真正价值的主力(国有企业的产值和创造的价值以水分为主,不足以信)。政府必须更加公平的对待民营企业。但是,作为民营企业本身,对政府不要抱有幻想,而是靠做强,自己强大了,政府自然而然会重视你。


可靠性是中国很多中小企业发展的主要瓶颈。同样是普通的整机产品,技术都很公开了,中国的产品与欧美日本等发达国家的产品输就输在可靠性上。这里先说明一下,我所说的中小企业是指员工人数一万人以下,年销售额100亿以下的企业,也就是说,中国的绝大多数企业是属于我所说的中小企业范畴。根据我多年的工作经验,加上和众多同行的交流,和众多供应商的交流,我意识到,中小企业的可靠性有很大的提升空间,而且提高可靠性并不是那么高深莫测。因为大多数中小企业可靠性方面已经误入歧途了。踏踏实实地做失效分析,而且不用做那么高深的失效分析,就能大大提升产品可靠性。


以下是我针对不同种类的元件分别说明。


一、高端元件,比如说IC及一些大功率分立器件、技术含量高的无源器件。这些器件,国内的厂家生产不出来,或生产出来的可靠性很差。所以,大多靠进口。


如果有整机厂家(中小企业)这些元件失效了,有的公司送给一些分析机构做很专业的失效分析,同时,对来料进行复杂的检验,甚至筛选。这种公司,一般人会怎么想?是不是对他们很佩服?我告诉你,这种企业,一般应用这些高端元件时可靠性是很差的。为什么?


高端元件一般是欧美公司生产的,他们的技术水平很高,可靠性测试非常严格,所以,生产出来的元件,只要应用得当,是很可靠的。整机厂对这种元件来料测试或筛选,跟厂家的测试比起来,有如天壤之别,所以是不可能测出问题来的。但是,为什么有整机厂要做来料测试呢?而且还请专业机构做失效分析呢。那就说明,他们用这些元件时失效率过高。


失效率高是什么原因?请那些失效分析机构做的分析报告很专业,很能震撼人。可是问题解决了没有?没有。分析机构只会告诉你解剖看到的现象。然后,对于是什么原因造成的,他们最多会给一些推测,当然,推测的原因中包含了很多的可能。可是,他们没办法告诉你真正的原因。


真正的原因是什么?根据我的行业经验,这些高端元件,失效率高,首当其冲的原因就是采购到了冒牌货!冒牌货的问题解决了,高端元件的可靠性问题就解决了一大半。高端元件由于价值高,所以,冒牌货很多。在市场上,冒牌货比正品还要多得多。所以,很多公司一直在用冒牌货却不知道。当然,最恐怖的是,如果设计工程师的BOM上(或物料库中)都不规定品牌,这种公司的元件质量一定会烂得很。


所以,高端元件,中小企业去请人做失效分析没意义,来料测试也解决不了问题,关键是要控制采购渠道。一般只有通过代理商,或声誉好的贸易商进货,才能保证正货。


很多公司的采购会说,我们的量小,代理商不会给我们供货。当然,个别很大的代理商确实会挑剔客户,但是,现在代理商也不少了,这家不行那家行嘛。很多情况下,就是没有真心地跟人家合作而已。其实,只要每月的采购额10万以上,就有很多代理商愿意做。而且现在是金融危机,很多代理商都放低了姿态。不过要提醒的是,不要吊死在大代理商身上,因为他们比较势利,一旦供货紧张的时候,他们对中小客户是很差的。可以选定几家代理商集中采购高端元件,这样对大家都有好处。


有的中小企业另外一个极端是,要求所有的元件都从代理商处采购。我可以告诉你,有这个要求的中小企业,一定在用很多冒牌货!很奇怪是吧?很简单,因为不要说中小企业,就是大企业,完全从代理商处供货都是不现实的。那么,为什么有的中小企业“做到”这点了呢?因为这个“做到”不是真的做到,而是通过巧立名目,通过上有政策下有对策“做到”的。比如说,很多贸易商自称是代理商,于是整机厂家认可了他们,更有甚者,一些代理商伪造代理证,忽悠整机厂的人(采购有时真被忽悠了,有时是假装被忽悠了)。所以,形式主义要不得,要实事求是。要求供货由代理商为主,贸易商为辅的策略。而且,对于这些贸易商一定要是声誉好的,同时给他们灌输不能供冒牌货的观点,有严格的惩罚措施。


解决了货源问题,就解决了高端元件一半以上的问题。之后就是应用可靠性的问题。比如说防静电做得好不好,焊接工艺好不好,这些都不需要做失效分析就应该管控的。上面这些问题解决了,就可以更深入地把设计中的不合理问题暴露出来了。以前的话,这些元件一出问题,可以怪到来料不良。现在,都是正规货了,我说过,这些高端元件的可靠性是非常高的,如果是正货,很多问题其实是设计不当引起的。所以,就可以敦促设计工程师检讨自己的设计。如果确实还是认为是元件问题,那好,交给代理商返回给原厂做失效分析。因为代理商是有这个义务的。不过即使是原厂分析,一般也会说是应用问题(很多时候这是事实),而具体怎么造成的还是得自己分析。比如说,分析结果告诉你是过电应力,为什么会过电应力呢?可能性就千奇百怪了,自己要分析才行。原厂的元件会不会出问题呢?当然有可能。没有哪个公司的东西绝对不出问题的。但是要注意,原厂出问题的概率一般会很低,如果一个整机厂的高端元件好多次问题(比如所有的高端元件的问题加起来,一年达10次批次性的问题这么多),那么我可以告诉你,基本上是因为应用有问题,而不是厂家出问题。否则,这些厂家早就倒闭了。因为大厂家的器件是有很多大客户用的,他们的器件真的出了大批量事故,他们会损失巨大。每年出一两次的话他们有可能就赔死。


所以,对于中小企业来说,高端元件失效的问题一般是很浅层次的问题,还轮不到对这些高端元件做深入的分析这种水平。除非你们的这些高端元件基本不出问题,偶尔才出问题时,说明你们的元件应用应该是比较可靠了,这时想进一步提升可靠性,就要进行失效分析。什么才叫可靠性好呢?有的人认为他们的可靠性已经“很好”了,事实上,高端元件,知名品牌的失效率是几个ppm或几十ppm的数量级。而有的中小企业的有的高端元件的失效率达几百ppm、甚至几千ppm(相当于千分之几),这种水平的失效率,无疑是冒牌货或应用问题,还轮不上去怀疑正牌厂家的元件的可靠性的时候。


失效分析专家讲失效分析,动辄就是IC的解剖。事实上,中小企业来说,这些东西还用不上。只要会看人家的失效分析报告就可以了。高端元件控制货源、工艺、设计应用才是最有效率的提高可靠性的方法。


二、次高端元件。比如普通二三极管等分立元件,还有一些较为复杂的被动元件。这些次高端元件的特点是,技术有一定的难度,门槛较高,但是价格又一般般。这种元件,虽然欧美企业依然是做得最好,但是由于价格不是很高,所以欧美企业在逐渐越来越不重视这些元件,甚至放弃生产,所以,反而有的地方被日本赶超了。同时,由于技术上不是很难,所以台湾、香港和内地也有不少企业在生产。


这类元件价格不高、用量也不是很大,所以总体来说,采购额不是很高。这时,采购名牌厂的正牌货就有点难。这种元件一个办法是集中采购,放在和高端元件同样的代理商那里。另外,如果没办法集中采购,而单独找代理商人家又不愿意做时。愿意做的小贸易商又有冒牌货的风险。这时侯怎么办?我认为,以其冒着用冒牌货的风险,不如用牌子没那么大但是有正规货源的产品。比如台湾、香港和内地也有一些名牌企业(二线企业)生产这些东西质量也还可靠,这些元件的代理商一般都要求没那么高,采购额没那么大都愿意做。二线企业的元件失效分析还是要由厂家分析。这些厂家生产出来的东西可靠性还有待提高,并且有些性能也有待提高,可以通过要求他们做失效分析,不断提升可靠性。当然,有时,这些企业,特别是国内的企业,做失效分析时比较形式主义,这时要穷根究底,逼迫他们发现真正的问题,从而真实地改善质量。当然,通过厂家的失效分析报告,如果是应用问题,也要找自己公司在应用方面的实际问题。


三、通用标准元件。比如贴片电阻贴片电容。这些元件从性能上来说属于最简单的元件,但是生产需要一定的门槛,因为必须大规模生产才能有利润。


这种元件用量大,市场上有大量竞争对手,可靠性水平一般都比较高。包括国内的一些名牌厂家的质量也不错了。所以,这种元件除了选择好的品牌,杜绝冒牌货(也有冒牌货)外,就是要小心工艺和设计问题了,以上的问题做好了,可靠性一般就能上去。


四、门槛低的元件,是指生产这种元件投入不大,也没有技术门槛,生产厂家特别多。要注意,这种元件门槛低不等于元件本身真的很简单。比如说,晶振本身是个很复杂的元件,可是晶振生产的门槛很低,因为小厂家可以买晶元等元件回来,剩下的只是做装配封装而已。另外包括一些定制件门槛也低,比如变压器。


门槛低的元件,反而是最容易出问题的元件。就是因为门槛低,所以市场上鱼龙混杂。说实在话,这种“简单”的元件反而是中小企业中失效率最高的元件。解决了这些元件的失效问题,企业的整机失效率将会大大提高。


很多搞失效分析的专家基本上认为这种元件不值一提,所以最多是一笔带过。可是,对中小企业来说,最实用的知识,最快提升公司产品可靠性的,就是解决好这些“简单”元件的问题。而且对这些元件进行失效分析和解剖,一般是可行的。不像IC,事实上国内没几家能够解剖。


中小企业失效分析人员的主要精力花在解决这些“简单”元件,深入分析和调查,就能取得很大的成效。


比如下面这些元件,门槛很低(很小的厂都能生产),但是,确实是很多公司的老大难质量问题:晶体(无源)晶振(有源)、发光二极管(LED)、数码管、液晶显示器(LCD)、变压器、贴片功率电感、电源模块、电声器件、接插件、开关、线绕电阻、电位器、电机、风扇、印制电路板、线材加工、外协加工件(比如单板),等等。


这种元件,能用好品牌的就要用好品牌的。当然,有时受采购量、货期、成本等影响,未必买得到好品牌的。这时,退而求其次,也要选择比较可靠,有改善实力的厂家。如果选的是很差的厂家,即使你技术协议做得再漂亮,罚款措施再严,也无法得到可靠性好的元件(所谓扶不起的阿斗)。做可靠性测试、做筛选也提高不了可靠性。因为在可靠性很差的企业,产品失效不符合浴盆曲线,可能是直线,更恐怖的是前低后高的曲线,比如很多潜在的不良后期才暴露出来。


一旦选择了合适的供应商,元件出了问题,就要脚踏实地地做失效分析了。很多公司的毛病是,元件出了问题,生产、技术、质量、采购、供应商之间就开始扯皮,扯来扯去,甚至换了不少供应商,就是没有把问题解决掉。特别是搞绩效考核的公司,所有的人都拼命推脱责任,效率及其低下。


元件出了问题,分析原因。找出改善办法,比追究谁的责任重要多了。做失效分析也只能看出失效现象和失效机理,但是真正的失效根源,是很复杂的,很多时候是各种原因交织在一起(越差的公司原因就越多)。解决的办法有时也要多方面入手。


一般公司失效分析最大的毛病就是,没有实地调查、没有多收集资料、没有验证,想形式主义地就得出了原因,得出了改善措施。到最后,问题还是没真正解决。特别是调查跟踪非常重要,能发现坐在会议室想破脑壳也想不出来的问题。


现在业界对这种“简单”元件的失效分析,大家交流较少,我倒是希望看见更多的同行,一起来交流这些方面的经验,这是失效分析最有用最有效率的地方——成本很低,但是收效巨大。中国整个电子行业,就是要靠不断的脚踏实地地做失效分析,提升可靠性,才有增强我国电子产品的实力。做强了,就一定会有很多做大的机会。光大而不强,没有任何意义。


失效分析能够暴露公司的设计、工艺、人为等方方面面的问题。同时,即使是元件本身的问题,也要和供应商一起分析和解决问题。不要一味地让供应商出个分析报告改善就完事了。供应商内部也有很多形式主义,只有干实事的心态去做事,才能发现真正问题。中国的普通供应商质量意识还不够高,分析问题也还不够专业或踏实。那么,可以通过失效分析,不断地推动中国供应商的进步。


失效分析没有那么高深莫测,把普通的元件失效分析做好了,产品的可靠性就能大幅度提升。曾经有个例子,有个同事,说我们公司没做失效分析,我当时就好笑,反驳道,我把元件不良的原因找出来了,改善了,那不就是失效分析么?或许在他的心目中,只有解剖IC之类的才叫失效分析。这也不怪他,因为那些专家一讲失效分析就是IC解剖。


   

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网友评论
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  • chenlihua个榜样。美国和日本。美国以严格全面的测试保证可靠性。日本却是更重视失效分析。当然,美国失效分析也是老大,但是日本相对来说更
  • 2011/8/19 23:50:09回复
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  • 黄小姐DING
  • 2011/8/17 11:03:30回复
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  • chen失效分析
  • 2011/8/6 21:14:07回复
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  • 大鹏顶着用!!!
  • 2011/8/5 11:38:12回复
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  • chenlihua失效分析方面的专家动辄就拿昂贵的仪器
  • 2011/8/3 20:36:35回复
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