电子产品（PCBA&元器件）可靠性设计与失效分析

《电子产品（PCBA&元器件）可靠性设计与失效分析》

课程大纲

【课程背景】

当前，产品或系统的设计不再仅仅追求性能和功能，产品可靠性已成为产品设计中非常重要的组成部分。对于高精密、高可靠性、高技术含量、高附加值的“四高”电子产品而言，首先对产品本身的可靠性提出更高要求。

电子产品的可靠性是设计出来的、制造出来的、管理出来的。而电子产品是由PCBA这个控制中心起关键功能实现模块，而PCBA又由元器件电子组装而成。若PCBA或者器件可靠性不过关，产品整机可靠性就无法保证，因此提升PCBA和元器件这两个核心部件的可靠性势在必行。

PCBA和元器件既要提升固有可靠性，从PCB与元器件本身材料的设计、制造、发运过程提升可靠性，同时又要提升使用可靠性，从元器件、PCBA电子组装制造，到发运物流，直到产品服役售后环节，提升其使用可靠性。需要从售后不良，查找失效原因，找到失效根因，推动前端可靠性设计的提升。产品在设计端的可靠性设计是“防病”，产品制造或者售后阶段失效分析是“治病”，“防病”“治病”双管齐下，形成完整的PDCA循环，从而有效的从整个产品生命周期全面提升产品可靠性。

    从电子产品全生命周期来看，可靠性设计在产品设计中的优点：

1.减少产品设计修改。倡导“第一次把事情做对”，把产品的设计修改都集中在产品设计阶段完成。

2.缩短产品开发周期。据统计，相对于传统产品开发,DFR能够节省30%以上的产品开发时间。

3.降低产品成本。产品开发同时也是面向成本的开发。

4.提高产品质量。在开发原始阶段就得到优化和完善，避免后期制造、装配中、市场上产生的质量问题。

【适合对象】

1.     电子硬件（PCBA）、结构、整机、工艺、品质、新产品导入经理主管及工程师。

2.     生产现场管理及工艺技术人员。

3.     研发总监、经理等研发管理人员。

4.     产品经理、项目经理。

5.     质量经理、质量管理人员等。

【课程收益】

1. 通过学习，学员可以解说可靠性设计和失效分析的起源和发展方向。

2.通过学习，应用可靠性设计及失效分析的方法，学员在产品设计、制造、维护工作中提升产品质量、缩短产品上市时间、降低产品综合成本。

3.通过学习，针对案例问题进行研讨， 学员可以应用一些可靠性设计的方法在具体的产品开发中。

4.通过学习，学员可以借鉴标杆企业可靠性工程和失效分析应用方法，学员应用一些可靠性工程和失效分析落地的方法。

5.通过学习，学员可以借鉴标杆企业PCBA DFR GUIDELINE，学员能够应用PCBA DFR规范建立的实操方法，并且应用于PCBA可靠性设计审查工作中，改进可靠性设计工作绩效。

【教学形式】

50%理论讲授+30%现场练习+20%重难点答疑

【课程时长】

两天/12小时

【课程大纲】

课程导入：

当前企业可靠性工作主要的、常见的问题

产品可靠性和产品质量的关系：区别和联系

产品可靠性出问题的危害：电子产品和系统可靠性事故视频

一、电子产品可靠性与可靠性试验概述

1.      可靠性设计的重要性

2.      系统可靠性设计技术流程

3.      可靠性仿真技术

4.      可靠性试验概述

5.      环境应力筛选(ESS）试验技术

6.      HALT&HASS试验技术

7.      振动试验技术

8.      集成电路加速寿命试验模型介绍

9.      案例研讨：1.BGA焊点热与振动疲劳可靠性评估  2. CSP封装焊接可靠性问题

10.    工作坊：现场演练，企业如何建立自己的可靠性试验室

11.    典型案例：通信产品和能源类产品可靠性试验条件、测试内容、测试方法解析

二、PCBA和元器件可靠性工程应用及发展方向

1.      体系建设

2.      可靠性工作的中心

3.      可靠性工作计划

4.      建立并实施可靠性标准及产品标准

5.      可靠性仿真与数值模拟介绍

6.      可靠性仿真应用案例

7.      可靠性试验技术

8.      电子企业可靠性研究五个方向

9.      标准化建设

三、PCBA&元器件工艺DFR和失效分析FA实践

1.      失效分析的产生与发展

2.      失效分析流程体系主要内容

3.      工艺失效分析业务范畴

4.      案例：Met产品散热测试与优化

5.      DFR&FA业务架

-H公司DFR&FA流程图

6.      失效分析的常见误区

7.      失效分析基础

8.      失效分析主要方法技术手段

9.      失效分析基本过程和九大通用原则

10.    PCBA失效分析仪器设备

-成像技术、形貌观察仪器：立体显微镜，金相显微镜，扫描电子显微镜，x光机，C－SAM声学扫描显微镜简介

11.    PCBA失效分析仪器设备

-成份技术：化学分析（CA），电子能谱/波谱（EDX/WDX），等离子发射光谱（ICP），液相、气相色谱（LC），离子色谱（IC），俄歇电子能谱简介

12.    力学与热力学分析

-物理性能测试设备：动态热机械分析（DMA），差示扫描量热法（DSC），热机械分析（TMA），动态介电分析（DDA），离子污染测试仪，可焊性测试仪，热重法（TG），温度测试仪简介

13.    表面材料污染、材料微区成份分析简介

14.    失效分析设备仪器介绍-试样制备设备简介

15.    案例：通信产品PCBA早期失效解析

16.    案例：汽车电子焊接失效分析

四、典型企业PCBA设计指南及失效案例

1.      环境适应性设计设计规则和应用

2.      结构与热设计规则和应用

3.      现场演练：H公司元器件工艺应用设计指南重点把握和排序

4.      案例：SIP元器件封装可靠性仿真

5.      案例：温度变化产生的应力导致元器件基板断裂

6.      焊盘设计规则和应用

7.      PCB工艺设计基本要求和应用

8.      案例：多层PCB通孔失效分析

9.      PCB制作要求设计规则和应用要点

10.    组装过程设计规则和应用要点

11.    案例：高速光传输PCBA组装过程失效解析   

12.    可靠性试验与筛选设计规则和应用

13.    案例：智能手机可靠性试验Failure分析

14.    案例：高速高频PCBA可靠性设计案例及失效分析

15.    案例：E公司可靠性设计应用发展历程介绍

16.    工作坊：现场演练，企业如何建立自己的DFR GUIDELINE？

五、元器件可靠应用、元器件选型及元器件失效案例

1.      元器件工程需求符合度分析

2.      元器件质量可靠性典型需求与分析

1)      机械应力

2)      可加工性

3)      电应力分析

4)      环境应力分析

5)      温度应力分析

6)      寿命与可维护性

3.      固有失效率较高元器件改进对策

4.      新元器件选用基本原则和要求

5.      元器件风险防范（可采购性）考虑要素 

6.      元器件品质（可用性）考虑要素

7.      元器件可生产性考虑要素

8.      元器件成本考虑要素        

9.      元器件在板测试基本项目

10.    元器件品质控制体系与规范介绍

1)体系简介

2)元器件规范类别与查找方法

11.    案例研讨：某通信模块元器件早期失效解析

12.    案例：某通信E产品元器件可靠性工程分析

六、企业如何推行PCBA&元器件DFR

1.      可靠性主导和牵头的责任部门

2.      部门分工和职责要求

3.      可靠性要求执行和落实问题

4.      两个思路和四件事

5.      企业推行三步骤

6.      案例：某公司DFX辅导项目介绍

课程收尾：内容回顾，五三一行动计划，Q&A

——原华为研发项目管理和质量工程资深管理专家

Ø  华为公司研发项目管理和质量技术管理岗位工作10年

Ø  华为公司IBM IPD咨询项目关键版本亲历者

Ø  研发项目与质量工程领域深入研究20多年

Ø  计算机工程硕士、北京大学EMBA

Ø  工信部高级项目经理、注册项目管理师PMP

Ø  能力成熟度模型集成CMMI认证资深内审员

Ø  出版研发管理类专著《产品研发质量与成本控制》

Ø  中国电器研究院威凯培训学院特聘讲师

Ø  中国质量协会质量高级质量讲师

【个人简介】

何老师在华为任职期间，主导推动和建设了基于IPD流程的IPD-CMMI-QM，IPD-CMMI-PTM, IPD-CMMI-DFX等关键流程。主导建立了以风险识别、评审、导入、跟踪关闭为核心的DFX平台，整合了元器件数据库、工艺可靠性数据库、DFX（面向生命周期的设计）基线/Checklist（查检表）、失效模式经验库等，建立了旗舰产品核心模块质量工程CBB（可重用基础模块）。2004年至2007年，经项目经理资源池进入LPDT培养序列，参与IPD产品研发项目管理流程DRYRUN（IPD3.0-5.0试运行），项目试点和推广，试点研发项目80%以上增量开发项目进度准时率提升了63%，试点版本迭代项目工期缩短了21%。

何老师亲历了华为研发管理由乱到治的关键阶段，亲历华为年销售额从1998年到2008年10年30倍的增长（从约50亿到约1500亿），技术与管理实践经验。在1999年至2006年，固网和无线产品线新产品样品到量产的研发周期缩短了53%，试制阶段产品稳定性提高了65%，售后返修降低了46%，产品返修维护成本降低了57%。

1997年华为只有3000多人，销售额41亿。2007年销售额1120亿，员工人数达8万人，2007年成功登顶中国电子百强第一名，同时海外收入占到总销售额的72%，成为了典型的标杆国际企业。2010年华为荣登世界500强榜单397名，2019年华为已经排在世界500强第61名。2020年8月，《财富》公布世界500强榜，华为排在第49位。这些成就的取得，离不开研发质量工程和研发项目管理业务持续贡献强力加持。

何老师主导的咨询典型项目成果：

1.在太阳洁净能源行业TOP3 企业，研发项目与质量改善项目，使客户产品研发测试周期缩短了1/3，遗留到客户端的缺陷降低了45%，产品生命周期成本降低了37%。

2.在工业自动化、机器人控制领军企业，两家A股上市企业，产品研发项目与质量优化项目, “金牛”产品研发测试缺陷率降低了40-47%，新产品开发周期缩短了20-23%，产品生命周期成本降低了25-29%。

【主讲课程】

Ø  《研发项目管理关键控制方法》

Ø  《产品经理持续精进的五项修炼》

Ø  《集成产品开发（IPD）关键流程与实践》

Ø  《六件套系统构建提升研发阶段产品质量》

Ø  《技术转型管理精进之道》

Ø  《基于价值工程和全生命周期的研发成本管理》

Ø  《产品测试方法和管理实践》

Ø  《基于产品平台的技术战略与规划实践》

Ø  《企业六定法新产品导入技术与管理》

【课程特色】

Ø  实战性:得益于讲师技术到研发管理的工作经历、国际国内标杆企业的最佳实践、多年的研发管理培训和咨询经验、实战案例研讨、讲师点评，疑难解答，解决实际问题。

Ø  实用性：课程中大量研发质量工程与项目管理流程、原理模型、管理模板、示例、样例、检查单演示。

Ø  针对性：逻辑清晰，提纲挈领，紧扣要点，对难点问题重点剖析。

Ø  整合性：研发体系与企业其它体系交互作用，课程中贯穿了整合的思路和方法。

Ø  互动性：启发式教学，在课程中设计大量的案例研讨，情景模拟，角色扮演，现场演练，鼓励学员上讲台展示发表。

【授课风格】

Ø  理论讲解娓娓道来，逻辑性强，问题讲解贴近实践，案例丰富，能够带来很多启发，并很好的指导实际工作。

Ø  激活旧知，拓展新知，风格明快，正能量，有益有趣，既严谨又幽默，研讨深刻生动，鼓励和督促行动。

Ø  现场互动式交流、善于启发式提问，引发思考，深挖原因，提倡多维度思考，多方面寻求解决方案。

Ø  咨询式培训，咨询案例活学活用，经验分享源于实战，易于理解并便于操作执行。借鉴商学院案例教学方法，场景化、情景化教学。

【客户评价】

Ø  “何老师典型的咨询式培训，协助搭建流程、体系，指导模板、表单使用，紧密跟踪辅导IT系统导入，真正实现全流程运作，提升了我们研发质量整体水平。”---中国信科集团兴唐通信科学技术研究所总工

Ø  “研发质量策划及技术评审、质量度量讲解印象非常深刻。何老师课程准备充分，内容丰富，逻辑性强，原理解析清楚，案例贴近实际工作，容易理解和吸收。”---中国电子科技集团公司14所技术总工

Ø  “这次的价值工程及研发成本控制培训效果非常好，价值分析公式V=(F/P)*(P/C)原理和计算过程分析透彻，案例解析清楚，研发管理中成本构成，费用情况，研发项目中财务指标讲述有用有效，何老师为我们研发成本分析和控制提供了很好的思路。”---松下电器研究开发（杭州）有限公司研发副总

Ø  “何老师将产品规划及技术平台，以及技术路标，这些产品战略层面的内容讲得让人耳目一新，拓展了我们的思路和眼界。”---中国电子科技集团公司29所可靠性副总工

Ø  “何老师课程，技术与管理实践相结合，训练与工作任务相结合，答疑与痛点难点相结合，实用实效！”---上海新时达电气股份有限公司运营总裁

Ø  “何老师授课理论与实际结合，增加和我们相关行业或专业的案例解析。何老师拥有扎实的理论基础,同时还具备丰富的实际测试经验,理论与实践相结合,深入浅出的讲解了测试理论和测试方法。”---阳光电源研发中心副总

Ø  “何老师讲课，结合实际经验和我们分享对测试的理解,运用和对未来对测试方法的改进，提高了我们产品测试及装备开发的专业水平，给我们带来了不一样的技术管理讲解，对于研发质量、研发测试都有新的认识和应用。”---汇川技术装备开发部经理