失效分析

失效分析（FA, Failure Analysis）是"破案"——从现象倒推机理，找到根因才能对症下药。

本页按三段式走：先看流程、手段与机理库（概念）→ 再按"三问"选分析手段（会用）→ 最后弄清"先非破坏""间歇为何指向界面""根因为何要能解释批次"（原理）。

DQE 体系见 DQE 概览与验证体系；测试方法见可靠性与环境测试。

一、失效分析的基本流程

① 失效现象描述（越具体越好：什么时候、什么条件、什么表现）
        ↓
② 复现与确认（能否稳定复现？）
        ↓
③ 非破坏性分析（外观、电测、X-ray、显微观察）
        ↓
④ 破坏性分析（开封、切片、SEM/EDS）
        ↓
⑤ 机理判定（这是什么原因导致的？）
        ↓
⑥ 根因追溯（设计？物料？工艺？使用？）
        ↓
⑦ 改善措施 + 验证（复测确认）

核心原则：先非破坏，后破坏 —— 破坏性分析不可逆，必须留证据。

二、常见失效模式（按现象分类）

电性 / 显示类

现象	可能原因
完全无显示（无背光）	背光驱动故障、LED 开路、电源故障
背光亮但黑屏	T-CON、主板、面板驱动、FPC 虚接
竖线 / 竖带	源极驱动 IC、COF 绑定不良、数据线断
横线 / 横带	栅极驱动、GOA 电路、扫描线断
花屏 / 闪屏	内部信号干扰、时序异常、连接不良
局部亮/暗块	驱动通道异常、局部 Mura
亮点 / 暗点	像素 TFT 失效、液晶缺陷
闪烁	调光异常、电源纹波、时序不稳

光学类

现象	可能原因
Mura（云斑）	间隙不均、受力、膜片褶皱、背光不均
漏光	边框遮光不足、偏光片/间隙问题
偏色 / 色斑	偏光片退化、背光色偏、面板缺陷
亮度衰减	LED 光衰、偏光片老化
画面发黄	偏光片/PVA 退化（湿热导致）
光晕加重	分区控光异常、光学扩散失效

结构 / 机械类

现象	可能原因
异响	结构件松动、膜片位移
变形 / 翘曲	热应力、材料问题、固定过约束
外壳开裂	材料脆化、应力集中
转轴松动	阻尼衰减、结构磨损
进灰	密封不良

三、分析手段（工具库）

手段	用途	破坏性
目视 / 放大镜	外观、焊点、明显异常	非破坏
显微镜（OM）	微观结构、绑定形貌	非破坏
X-ray	内部焊点、绑定、气泡	非破坏
电性能测试	通断、电压、电流、阻值	非破坏
热成像（IR）	热点定位（短路/过载）	非破坏
显微红外（Lock-in IR）	微弱热点定位（高灵敏）	非破坏
SEM（扫描电镜）	微观形貌（nm 级）	破坏（需开封）
EDS（能谱）	元素成分分析	破坏
FIB / 切片（Cross-section）	截面结构	破坏
开封（Decapsulation）	打开封装看芯片	破坏
液晶屏拆解	分层检查	破坏

实践中 80% 的问题靠前 5 项（非破坏）就能定位。

四、常见失效机理（进阶）

1. 绑定失效（Bonding Failure）

机理	说明
ACF 吸湿	湿热后导电粒子氧化 → 接触电阻上升
热应力开裂	温度循环下 ACF 与玻璃膨胀差异 → 开裂
粒子压碎不足	绑定压力不够 → 初始接触不良
对位偏移	相邻线路短路

典型表现：竖线、时好时坏（温度相关）。

2. ESD / EOS 损伤

类型	说明
ESD	静电放电击穿（电压高、能量小）→ 局部烧毁
EOS	电过应力（电压/电流超限，时间长）→ 大范围损伤

典型表现：驱动 IC 失效、特定通道异常。

3. 湿气腐蚀

环节	说明
偏光片退化	PVA 吸水 → 偏振性能下降 → 漏光/发黄
金属腐蚀	湿气 + 电场 → 电极腐蚀断路
离子迁移	湿气下金属离子迁移 → 短路

典型表现：湿热测试后大面积异常、边缘发黄。

4. 电迁移（Electromigration）

大电流密度下金属原子迁移 → 形成空洞或丘状凸起（hillock）→ 断路/短路
常见于电源线路、驱动 IC 内部

5. 热失效

机理	说明
热载流子	高温高场下器件退化
焊点疲劳	温度循环导致焊点裂纹
材料老化	LED 光衰、有机材料劣化

6. 机械失效

机理	说明
疲劳断裂	反复应力（振动、插拔）
应力集中	结构尖角处开裂
蠕变	长期受力变形

五、根因分析工具（8D 与 5Why）

5Why 分析法

从现象连续追问"为什么"直到根因：

现象：湿热测试后出现竖线
  为什么？ → 源极驱动某通道开路
  为什么？ → COF 与玻璃绑定处接触不良
  为什么？ → ACF 导电粒子氧化
  为什么？ → 水汽进入绑定区
  为什么？ → 绑定区边缘密封不足  ← 根因

8D 报告结构

步骤	内容
D1	成立小组
D2	描述问题（5W2H）
D3	临时对策（围堵）
D4	根本原因分析
D5	永久对策
D6	实施与验证
D7	预防再发（标准化）
D8	团队表彰与结案

六、失效分析的关键原则

原则	说明
保留现场	不要急着拆解/清洗，先拍照记录
先非破坏	能用 X-ray 就不切片
可复现优先	能复现的问题最好定位
对照组	与良品对比才能判断"异常"
单一变量	分析时避免引入新变量
数据留证	全程记录（时间、条件、图像）
避免过度解读	有证据才下结论

七、会用：按"三问"选择分析手段

手段的选择不是"越高级越好"，而是被三个问题依次约束。

第一问：这个失效"能不能稳定复现"？
   □ 能复现 → 有条件做对照实验（改一个变量看是否变化）
   □ 不能复现 → 先做"加严逼迫"（温度、时长、边界条件），
     并把现场条件（温度/时长/内容/接口）记录完整
第二问：你要看的是"点"还是"面"？
   □ 要定位"哪里有异常" → 面扫描类：热成像（热点）、X-ray（内部结构/气泡/焊点）、
     显微观察（绑定形貌）
   □ 要判断"参数是否偏离" → 电测（通断/阻值/电压）+ 与**良品对照**
第三问：是否必须"破坏"才能看到答案？
   □ 由前两问仍不能定位 → 才考虑开封、切片、SEM/EDS
   □ 一旦进入破坏性分析，先做完整记录（照片、编号、测点、初始参数）
     —— 破坏不可逆，之后无法回头再取证据

配置对照组的纪律：

做法	为什么
同时保留良品	没有对照就无法判断"什么是异常"
同批次、同工序对比	区分"个体问题"与"批次问题"
记录初始状态（分析前）	避免把"分析引入的变化"当成原因
单变量推进	一次只引入一个差异，否则无法归因

原理（一）：为什么"先非破坏"是硬约束

失效分析的证据是**不可再生**的：
   开封、切片、去封装都会改变样品结构、污染表面、破坏原本的连接状态
→ 而分析过程本身往往需要反复"回头看"：
   先看到现象 → 提出假设 → 再回去取新证据
→ 一旦提前破坏，"回头取证据"这条路就被永久关闭
→ 所以顺序不是"习惯"，而是由"证据的不可逆性"决定的：
   目视/放大镜 → 电测 → X-ray/热像 → 显微 → （最后）开封/切片/SEM/EDS
→ 这也解释了为什么"保留现场、先拍照"被列为第一原则：
   它保护的是**后续所有假设的可验证性**

原理（二）：为什么"间歇性、温度相关"的失效几乎都指向界面

界面（焊接点、ACF 绑定、连接器、插接件）的共同特点：
   由**不同材料**压接/焊接在一起
→ 不同材料的热膨胀系数不同 → 温度变化时界面承受剪切应力
   同时界面处常有氧化物、吸湿与污染 → 接触电阻对状态敏感
→ 于是失效表现为"时好时坏"：
   温度高时接触不良、温度低时恢复；或轻压/轻掰会变化
→ 与之对照，**体材料缺陷**（TFT 断线、像素失效）表现为位置固定、
   与温度无关
→ 因此"是否随温度/压力变化"是一条高价值的分类依据：
   会变 → 优先查界面；不变 → 查体结构
→ 这也是 [驱动 IC 与封装](driver-ic-and-packaging.md) 里
  "竖线且压一压会变 = 绑定类"的同一条逻辑

原理（三）：为什么"根因"必须能解释批次

失效的定位有两个层次，缺一个都不算闭环：
   ① 发生原因（Occurrence）：为什么这个产品会产生这个缺陷
      —— 例：绑定压力窗口过窄
   ② 流出原因（Escape）：为什么它没被检出就流了出去
      —— 例：点灯检测工位只查了部分区域 / 老化时间不足
→ 只解决 ① 会让"同类缺陷仍可能流出"；
  只解决 ② 会让"同类缺陷继续产生"
→ 因此 8D 里的对策必须成对出现：**设计/工艺改善 + 检测与拦截改善**
→ 并且检验标准是"能否解释批次性"：
   若根因是"该台装配偏差"，就不该只发生在一批上；
   若一批集中出现，根因必然在"工序/物料/参数"这类共因上

📋 判据接口：本页属工程与制造类 —— 依此页结论做判定时，除通用条件外还必须附带判据字段集 · 工程与制造类所列字段（共 7 项）：这个结论是"这台的设计问题"，还是"这一批的共因"？缺任一项，结论不可复核，只能作降级表述。

关键概念速查

术语	英文	含义
失效分析	FA	Failure Analysis
失效模式	Failure Mode	表现形态
失效机理	Failure Mechanism	物理原因
根因	Root Cause	根本原因
X 射线检测	X-ray	内部结构检查
能谱分析	EDS	元素成分
扫描电镜	SEM	微观形貌
电过应力	EOS	电气过载损伤
静电放电	ESD	静电击穿
电迁移	Electromigration	金属原子迁移
8D	Eight Disciplines	问题解决流程

失效分析 ​

一、失效分析的基本流程 ​

二、常见失效模式（按现象分类） ​

电性 / 显示类 ​

光学类 ​

结构 / 机械类 ​

三、分析手段（工具库） ​

四、常见失效机理（进阶） ​

1. 绑定失效（Bonding Failure） ​

2. ESD / EOS 损伤 ​

3. 湿气腐蚀 ​

4. 电迁移（Electromigration） ​

5. 热失效 ​

6. 机械失效 ​

五、根因分析工具（8D 与 5Why） ​

5Why 分析法 ​

8D 报告结构 ​

六、失效分析的关键原则 ​

七、会用：按"三问"选择分析手段 ​

原理（一）：为什么"先非破坏"是硬约束 ​

原理（二）：为什么"间歇性、温度相关"的失效几乎都指向界面 ​

原理（三）：为什么"根因"必须能解释批次 ​

关键概念速查 ​

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