失效分析方法主要有哪几种

失效分析方法主要有五种，分别是：

1、外观检查。

外观检查就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB的失效模式。

2、X射线透视检查。

对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷，只好使用X射线透视系统来检查。X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。

3、切片分析。

切片分析就是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB横截面结构的过程。通过切片分析可以得到反映PCB（通孔、镀层等）质量的微观结构的丰富信息，为下一步的质量改进提供很好的依据。

4、扫描电子显微镜分析。

扫描电子显微镜（SEM）是进行失效分析的一种最有用的大型电子显微成像系统，其工作原理是利用阴极发射的电子束经阳极加速。扫描电镜图像景深远远大于光学显微镜，是针对金相结构、显微断口以及锡须等不平整样品的重要分析方法。

5、光电子能谱（XPS）分析。

样品受X射线照射时，表面原子的内壳层电子会脱离原子核的束缚而逸出固体表面形成电子，测量其动能Ex,可得到原子的内壳层电子的结合能Eb,Eb因不同元素和不同电子壳层而异，它是原子的“指纹”标识参数，形成的谱线即为光电子能谱（XPS）。

失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。

失效分析流程

各种材料失效分析检测方法

PCB/PCBA失效分析

PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。

失效模式：

爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。

常用手段

无损检测：

外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像

表面元素分析：

扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS)

显微红外分析(FTIR)

俄歇电子能谱分析(AES)

X射线光电子能谱分析(XPS)

二次离子质谱分析(TOF-SIMS)

热分析：

差示扫描量热法(DSC)

热机械分析(TMA)

热重分析(TGA)

动态热机械分析(DMA)

导热系数(稳态热流法、激光散射法)

电性能测试：　

击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移

破坏性能测试：

染色及渗透检测

一、名词解释：

1、失效：零件在使用时失去规定的性能。

2、失效分析：通常是指对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技术活动，也就是研究失效现象的特征的规律，从而找出失效的模式和原因。

3、韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。

4、应力集中：零件截面有急剧变化处，就会引起局部地区的应力高于受力体的平均应力。

5、故障树分析：分析各种事件之间的逻辑关系，分清正常事件和异常事件，再找出失效原因。

6、断口的宏观分析：是指用肉眼或放大倍数一般不超过30倍的放大镜及实物显微镜，对断口表面进行直接观察和分析的方法。

7、断口的微观分析：借助试验仪器对物质成分微观结构进行分析。

8、磨损与腐蚀：磨损：当相互接触的零件表面有相对运动时，表面的材料粒子由于机械的、物理的和化学的作用而脱离母体，使零件的形状、尺寸或重量发生变化的过程称之为磨损；腐蚀：金属与环境介质发生化学或电化学作用，导致金属的损坏或变质。

9、疲劳断裂：零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象。

10、过载断裂：当工作载荷超过金属构件危险截面所能承受的极限载荷时，构件发生的断裂。

11、氢致脆性断裂：由于氢而导致金属材料在低应力静载荷下的脆性断裂。

二、选择与填空：

1、失效产品的一般类别及失效分析目的：

过量变形失效、断裂失效、表面损伤失效

2、残余应力的定义，分类及消除的方法：

定义：金属加工过程中由于不均匀的应力场、应变场、温度场和组织不均匀性，在变形后的变形体内保留下来的应力。

分类1：⑴残余压应力 ⑵残余拉应力

分类2：⑴热处理残余应力 ⑵表面化学热处理引起的残余应力 ⑶焊接残余应力 ⑷铸造残余应力 ⑸涂镀层引起的残余应力 ⑹切削加工残余应力

消除的方法：⑴去应力退火 ⑵回火或自然时效处理 ⑶机械法

3、过载断裂与疲劳断裂断口的形貌特征？

4、应力集中定义及计算。

5、疲劳断裂的影响因素及预防方法。

影响因素：设计不合理，材料选择不当，加工制造缺陷 ⑴零件的结构形状 ⑵表面状态 ⑶材料及其组织状态 ⑷装配与连接效应 ⑸使用环境 ⑹载荷频谱

预防：⑴延缓疲劳裂纹萌生的时间 ⑵降低疲劳裂纹的护展速率 ⑶提高疲劳裂纹门槛值的长度

6、能识别简单的故障树符号及在故障树中找出故障零部件。

三、简答题：

1、能列举生活中常见的失效现象并说明原因及类别？

失效现象：扭曲、拉长、弹性元件发生永久变形。原因：由于在一定载荷条件下发生过量变形，零件失去应有功能，不能正常使用。

2、能列举产品生产过程中的加工缺陷，并能举出每种缺陷中的几种常见类型？

铸造缺陷：疏松、缩孔、气孔、夹杂物等

锻造缺陷：折叠、裂纹、分层、过烧与过热等

热处理缺陷：氧化、脱碳、过烧过热、内氧化

金属零件冷加工缺陷：表面粗糙、深沟痕、鳞片毛刺

焊接缺陷：焊接裂纹、过烧、气孔、夹渣

3、结合自己的观点阐述失效分析这门课在现实生活中的作用或意义。

⑴失效分析的社会经济效益 a、失效分析造成巨大的经济损失 b、质量低劣、寿命短暂导致重大经济损失 c、提高设备运行和使用的安全性

⑵失效分析有助于提高管理水平和促进产品质量提高

⑶失效分析有助于分清责任和保护生产者利益

⑷失效分析是修订产品技术规范及标准的依据

⑸失效分析对材料科学与工程的促进作用

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