产品失效可能导致企业声誉损害、经济损失甚至安全隐患。产品失效分析是通过系统方法诊断失效根因的技术，帮助识别问题源头并制定预防策略。本文提供从初步评估到根因诊断的全流程指南，结合实用工具和案例，指导从业者高效开展分析，提升产品质量可靠性。
产品失效分析概述
产品失效分析（Failure Analysis）是指对失效部件进行多学科调查，找出失效模式、机理和根因的过程。它适用于电子、机械、材料等领域，核心是根因分析（RCA），即不止停留在表面症状，而是挖掘深层原因。
分析的重要性
- 诊断准确：避免问题复发。
- 成本节约：减少召回风险。
- 创新驱动：优化设计和工艺。
典型失效分析流程图如下：
全流程详解
失效分析流程通常分为五个阶段：问题定义、数据收集、测试诊断、根因确认和报告改进。以下逐步指南。
阶段一：问题定义与初步评估
明确失效描述，包括发生时间、环境和症状。收集背景信息，如使用记录和设计规格。初步检查外观，避免破坏现场。
常见步骤列表：
- 记录失效现象（如断裂、短路）。
- 比较正常与失效样品。
- 建立假设列表。
阶段二：数据收集与样品准备
保存失效现场，采集样品。使用无损检测初步筛查。
| 数据类型 | 收集方法 | 目的 |
|---|---|---|
| 历史数据 | 查阅生产日志、使用报告 | 识别模式 |
| 环境数据 | 测量温度、湿度、负载 | 关联外部因素 |
| 样品数据 | 拍照、封存样品 | 后续测试准备 |
阶段三：详细测试与诊断
运用仪器进行微观分析。常用工具包括SEM（扫描电子显微镜）观察断口、EDS元素分析、FTIR鉴定材料。
SEM在失效分析中的示例图像：
阶段四：根因确认
使用5 Whys、鱼骨图或FMEA确认根因。迭代提问直至核心问题。
例如，断裂失效根因可能是材料疲劳，确认需模拟测试验证。
阶段五：报告与改进
编制报告，包括根因、证据和预防建议。实施变更，如工艺优化。
预防措施指南
根因诊断后，制定预防策略。
- 设计优化：增加安全裕度，避免应力集中。
- 材料选择：选用耐腐蚀、高强度材料。
- 工艺控制：标准化生产，定期检验。
- 监测系统：实施实时监控和预测维护。
- 培训教育：提升操作人员风险意识。
实际案例解读
电子产品短路失效
分析显示焊点氧化根因。通过SEM确认腐蚀，预防措施：改进焊接工艺和环境控制。
机械部件疲劳断裂
根因诊断为循环载荷超限。预防：采用有限元模拟优化设计。
总结
产品失效分析的全流程从问题定义到根因确认和改进，形成闭环管理。通过科学工具和方法，企业能有效预防失效，提升竞争力。建议建立内部RCA团队，或委托专业机构，确保分析彻底可靠。
