作者：Jamie Clawson、Dave Mixon、Gary Runyon  
    充分掌握数据和以用户为导向，这是电子产业迅速发展取得成功的关键。故障分析与产品分析实验室*的目的是解释那些看似无法解释的故障，并作出判断，得到关于元件和产品故障的数据。实验室针对故障成因进行科学的研究, 帮助客户了解在制造和现场出现的问题。 
    实验室工作人员很像犯罪现场调查人员，要使用各种工具和技术，确定导致元件和元件故障的原因。在元件和元件的装配期间，有很多因素可能导致故障，例如，生产过程的管理、静电放电（ESD）保护措施，或者搬运和存储方法。除了实际进行测试和检验，分析人员往往还要研究一个元件的历史，或者为了查出问题的真相，需要进行破坏性试验。 
    实验室的客户包括公司内部的客户，例如公司的电子制造服务（EMS）业务以及他们的客户，一些独立的客户（许多这样的客户并不属于电子行业），会提出比较独特和复杂的要求，他们在产品开发或者元件测试中使用了特殊的分析设备。这些研究的意义在于找到改正错误的捷径。关于故障根本原因的最初设想，在测试过程常常会证明是错误的。同样，在推出新产品（NPI）时，把综合故障分析和环境测试结合起来，能够验证一个设计是否有问题，或者指出在技术上必需修改的地方。本文概括了实验室人员已经研究过的一些有代表性的问题，以及他们在进行分析时所用的方法。 

是真货还是赝品？ 
    故障并不一定都是元件或者元件的缺陷而造成的。组件是否是原装真品越来越成为重要的问题。下列情况表明，确定一个旧元件是否像所说的那样，对制造商、原始设备生产商和销售商而言都是难题。 
 
图1X光分析假冒元件的结果。
    在第一个例子中，产品测试过程中故障率很高。随后进行的维修表明，问题与某个集成电路有关。实验室最初的重点是确定这些集成电路在制造或者搬运过程中是否损坏了。分析步骤如下： 
用X光检查集成电路，确定它内部是否有缺陷； 
加大X光，并对集成电路看得见的缺陷作出评估； 
去掉集成电路封装的顶部，用金相显微镜对零件进行检查。 
    快速X光检查初步显示，集成电路上少了焊线并且多出了焊线，而且，这些元件不是集成电路制造商检测通过的批次。所以，实验室又购买了新的元件（图1）。
     第二个例子就更清楚。我们要求实验室人员评估一些灰色市场的集成电路，确定它们是否能用。用X光检测它的内部结构，发现一些元件没有焊线或者没有芯片，表明组件不属于集成电路制造商经过检验的批次（图2）。所以，实验室要向制造商直接采购新元件。 



图2用X光检查缺少芯片的假冒元件 

     第三个例子的结果就不同了。和第二个例子一样，一个客户计划采购灰色市场上的旧元件，并且希望通过芯片检查看看集成电路是否是原装的正品。在这种情况下，客户要求独立的销售商在采购这些元件之前要做足准备工作。在分析三个样品时，先是目测观察，可以看到集成电路顶部有激光蚀刻的制造商商标。产品型号说明，所有三个元件都是同样的RAM器件。用X光检查这三个集成电路，没有检查到任何异常。接下来，我们用浓硝酸来去掉封装。每一块芯片都用140倍金相显微镜进行观察。虽然它们说是某个制造商的集成电路，但是，芯片上却没有这家制造商的标志和元件编号。刻在芯片上的是另一个制造商的标志，日期为1995年，编号和版权也不一样。芯片上还刻有“美国制造”字样和美国国旗 （图3）。我们对两个制造商的使用说明书列出的数据做了比较。 

图3刻在芯片上数据、商标和特殊标记对于确定产品是否是真品十分重要。
     结论是，元件中含有另一个制造商1995年制作的假芯片。这个元件的数据表与第一个制造商为确认芯片而发送的元件数据表相同。虽然内部芯片的标志与IC外部商标志不匹配，但是，一些公司把这些元件半成品转售给第三方也是很平常见的事情。销售商会把零件销售给终端客户，并提供一个准确的可靠性评估。 

     罪魁祸首是过程管理吗？ 
     第四个例子是分析一个重复出现的制造缺陷。在样品分析中，在线测试（ICT）数据显示，BGA焊点中有几个明显的开裂。在最初的制造过程中，它没有通过最后的测试。把它送到单独的实验室，用X光对焊点做进一步的测试和确认**。元件通过了检查，但却没有通过后面的ICT测试。 
     用显微镜初步检查可以发现，印刷线路板（PWB）元件的导通孔和焊盘的电镀有缺陷。目标BGA和对照BGA是用砂轮片从电路板元件中切割下来的。在用显微镜进行观察时，外排焊球的外观与常见的有一些不同（图4） 。两个BGA都是用慢速固化型环氧树脂装配，可以做焊球的显微切片。从焊球的显微切片可以看到，在目标BGA里，在PWB焊盘镀镍层上，八个焊球中有六个焊球底部的焊点开裂。还看到一些焊点有气泡，锡铅焊料外表呈粗粒状。而对照的BGA有一个焊球在PWB焊盘镀的两层镍之间开裂。