電子PCBA&元器件可靠性設(shè)計(jì)與失效分析

課程大綱

【課程背景】

當(dāng)前，產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不再僅僅追求性能和功能，產(chǎn)品可靠性已成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分。對(duì)于高精密、高可靠性、高技術(shù)含量、高附加值的“四高”電子產(chǎn)品而言，首先對(duì)產(chǎn)品本身的可靠性提出更高要求。

電子產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計(jì)出來(lái)的、制造出來(lái)的、管理出來(lái)的。而電子產(chǎn)品是由PCBA這個(gè)控制中心起關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)模塊，而PCBA又由元器件電子組裝而成。若PCBA或者器件可靠性不過(guò)關(guān)，產(chǎn)品整機(jī)可靠性就無(wú)法保證，因此提升PCBA和元器件這兩個(gè)核心部件的可靠性勢(shì)在必行。

PCBA和元器件既要提升固有可靠性，從PCB與元器件本身材料的設(shè)計(jì)、制造、發(fā)運(yùn)過(guò)程提升可靠性，同時(shí)又要提升使用可靠性，從元器件、PCBA電子組裝制造，到發(fā)運(yùn)物流，直到產(chǎn)品服役售后環(huán)節(jié)，提升其使用可靠性。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)端的可靠性設(shè)計(jì)是“防病”，產(chǎn)品制造或者售后階段失效分析是“治病”，“防病”和“治病”雙管齊下，形成完整的PDCA循環(huán)，從而有效的從整個(gè)產(chǎn)品生命周期全面提升產(chǎn)品可靠性。

【適合對(duì)象】

1.電子硬件、結(jié)構(gòu)、整機(jī)、工藝、新產(chǎn)品導(dǎo)入經(jīng)理主管及工程師；

2.研發(fā)質(zhì)量管理、質(zhì)量總監(jiān)、質(zhì)量經(jīng)理、QA經(jīng)理、項(xiàng)目管理經(jīng)理主管、測(cè)試經(jīng)理、流程體系管理人員；

3.研發(fā)總監(jiān)、經(jīng)理等產(chǎn)品研發(fā)管理人員；

4.產(chǎn)品經(jīng)理、項(xiàng)目經(jīng)理。

【課程收益】

1. **學(xué)習(xí)，學(xué)員可以解說(shuō)可靠性設(shè)計(jì)和失效分析的起源和發(fā)展方向。

2.**學(xué)習(xí)，應(yīng)用可靠性設(shè)計(jì)及失效分析的方法，學(xué)員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)工作中提升產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、降低產(chǎn)品綜合成本。

3.**學(xué)習(xí)，針對(duì)案例問(wèn)題進(jìn)行研討， 學(xué)員可以應(yīng)用一些可靠性設(shè)計(jì)的方法在具體的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中。

4.**學(xué)習(xí)，學(xué)員可以借鑒標(biāo)桿企業(yè)可靠性工程和失效分析應(yīng)用方法，學(xué)員應(yīng)用一些可靠性工程和失效分析落地的方法。

5.**學(xué)習(xí)，學(xué)員可以借鑒標(biāo)桿企業(yè)PCBA DFR GUIDELINE，學(xué)員能夠應(yīng)用PCBA DFR規(guī)范建立的實(shí)操方法，并且應(yīng)用于PCBA可靠性設(shè)計(jì)審查工作中，改進(jìn)可靠性設(shè)計(jì)工作績(jī)效。

【教學(xué)形式】

50%理論講授 30%研討練習(xí) 20%點(diǎn)評(píng)答疑

【課程時(shí)長(zhǎng)】

兩天/12小時(shí)

【課程大綱】

一、高密度、高可靠性PCBA可靠性設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1.PCB制造技術(shù)基礎(chǔ)認(rèn)知

2.PCB疊層設(shè)計(jì)要求：Core疊法與Foil疊法的比較

3.PCB阻焊與線寬/線距

4.PCB板材的選擇：Tg參數(shù)和介電常數(shù)的考慮

5.PCB表面處理應(yīng)用比較：HASL vs ENIG vs OSP

6、PCBA的DFM&DFR工藝的基本原則

1)PCB外形及尺寸      

2)基準(zhǔn)點(diǎn)    

3)阻焊膜              

4)PCB器件布局

5)孔設(shè)計(jì)及布局要求  

6)阻焊設(shè)計(jì)  

7)走線設(shè)計(jì)          

8)表面涂層  

9)焊盤設(shè)計(jì)            

7.案例解析

1)PCB QFP和SOP部分區(qū)域起泡分層失效解析

2)DSP BGA器件焊點(diǎn)早期失效解析

3)PCB器件腐蝕失效案例解析

二、高密度、高可靠性PCBA焊盤設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)

1.焊盤設(shè)計(jì)的重要性

2.PCBA焊接的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.不同封裝的焊盤設(shè)計(jì)

1)表面安裝焊盤的阻焊設(shè)計(jì)

2)插裝元件的孔盤設(shè)計(jì)

3)特殊器件的焊盤設(shè)計(jì)

4.焊盤優(yōu)化設(shè)計(jì)案例解析：雙排QFN的焊盤設(shè)計(jì)

5.熱設(shè)計(jì)在DFR設(shè)計(jì)的重要性

6.高溫造成器件和焊點(diǎn)失效的機(jī)理

7.CTE熱溫度系數(shù)匹配問(wèn)題和解決方法

8.散熱和冷卻的考量

9.熱設(shè)計(jì)對(duì)焊盤與布線的影響

10.常用熱設(shè)計(jì)方案

11.熱設(shè)計(jì)在DFR設(shè)計(jì)中的案例解析

1)陶瓷電容典型開(kāi)裂失效解析

2)BGA在熱設(shè)計(jì)中的典型失效解析

3)Met產(chǎn)品散熱不良導(dǎo)致失效解析

三、PCBA失效分析流程體系以及失效分析設(shè)備儀器

1.失效分析的產(chǎn)生與發(fā)展

2.失效分析流程體系主要內(nèi)容

3.工藝失效分析業(yè)務(wù)范疇

4.DFR&FA業(yè)務(wù)架

-H公司DFR&FA流程圖

5.失效分析的常見(jiàn)誤區(qū)

6.失效分析基礎(chǔ)

7.失效分析主要方法技術(shù)手段

8.失效分析基本過(guò)程和九大通用原則

9.PCBA失效分析儀器設(shè)備

-成像技術(shù)、形貌觀察儀器：立體顯微鏡，金相顯微鏡，掃描電子顯微鏡，x光機(jī)，C－SAM聲學(xué)掃描顯微鏡簡(jiǎn)介

10.PCBA失效分析儀器設(shè)備

-成份技術(shù)：化學(xué)分析（CA），電子能譜/波譜（EDX/WDX），等離子發(fā)射光譜（ICP），液相、氣相色譜（LC），離子色譜（IC），俄歇電子能譜簡(jiǎn)介

11.力學(xué)與熱力學(xué)分析

-物理性能測(cè)試設(shè)備：動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析（DMA），差示掃描量熱法（DSC），熱機(jī)械分析（TMA），動(dòng)態(tài)介電分析（DDA），離子污染測(cè)試儀，可焊性測(cè)試儀，熱重法（TG），溫度測(cè)試儀簡(jiǎn)介

12.表面材料污染、材料微區(qū)成份分析簡(jiǎn)介

13.失效分析設(shè)備儀器介紹-試樣制備設(shè)備簡(jiǎn)介

14.案例： 高速高頻單板PCB NiAu鍍層可焊性問(wèn)題失效解析

四、標(biāo)桿企業(yè)PCBA設(shè)計(jì)指南及失效案例

1.環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)規(guī)則和應(yīng)用

2.結(jié)構(gòu)與熱設(shè)計(jì)規(guī)則和應(yīng)用

3.現(xiàn)場(chǎng)演練：H公司元器件工藝應(yīng)用設(shè)計(jì)指南重點(diǎn)把握和排序

4.案例：SIP元器件封裝可靠性仿真

5.案例：溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致元器件基板斷裂失效分析

6.焊盤設(shè)計(jì)規(guī)則和應(yīng)用

7.PCB工藝設(shè)計(jì)基本要求和應(yīng)用

8.案例：多層PCB通孔失效分析

9.PCB制作要求設(shè)計(jì)規(guī)則和應(yīng)用要點(diǎn)

10.組裝過(guò)程設(shè)計(jì)規(guī)則和應(yīng)用要點(diǎn)

11.案例：高速光傳輸PCBA組裝過(guò)程失效解析  

12.可靠性試驗(yàn)與篩選設(shè)計(jì)規(guī)則和應(yīng)用

13.案例：智能手機(jī)可靠性試驗(yàn)Failure分析

14.案例：高速高頻PCBA可靠性設(shè)計(jì)案例及失效分析

15.案例：E公司可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)用發(fā)展歷程介紹

16.工作坊：現(xiàn)場(chǎng)演練，企業(yè)如何建立自己的DFR GUIDELINE？

五、元器件可靠應(yīng)用、元器件選型及元器件失效案例

1.元器件工程需求符合度分析

2.元器件質(zhì)量可靠性典型需求與分析

1)機(jī)械應(yīng)力

2)可加工性

3)電應(yīng)力分析

4)環(huán)境應(yīng)力分析

5)溫度應(yīng)力分析

6)壽命與可維護(hù)性

3.固有失效率較高元器件改進(jìn)對(duì)策

4.新元器件選用基本原則和要求

5.元器件風(fēng)險(xiǎn)防范（可采購(gòu)性）考慮要素  

6.元器件品質(zhì)（可用性）考慮要素

7.元器件可生產(chǎn)性考慮要素

8.元器件成本考慮要素        

9.元器件在板測(cè)試基本項(xiàng)目

10.元器件品質(zhì)控制體系與規(guī)范介紹

1)體系簡(jiǎn)介

2)元器件規(guī)范類別與查找方法

11.案例研討

1)芯片封裝設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致FT測(cè)試Failure解析

2)表貼保險(xiǎn)管可焊性不良案例解析

3)光傳輸產(chǎn)品集成電路早期短路失效解析

4)電源模塊電阻硫化導(dǎo)致電源模塊早期失效解析

5)I/O調(diào)制器早期失效解析

六、企業(yè)如何推行PCBA&元器件DFR

1.可靠性和失效分析主導(dǎo)責(zé)任部門

2.可靠性和失效分析部門分工和職責(zé)要求

3.可靠性和失效分析執(zhí)行和落實(shí)問(wèn)題

4.兩個(gè)思路和四件事

5.企業(yè)推行三步驟

6.案例：S公司DFX提升咨詢項(xiàng)目介紹