12封装可靠性与失效分析课件.pptVIP

TU-EPRC 微电子封装可靠性与失效分析 蔡坚 清华大学 jamescai@tsinghua.edu.cn 可靠性基础知识 Reliability is possibility! 可靠性的定义-名词解释 生产率 Productivity 资源的利用效率，即产出与投入的比值。 质量 Quality 产品符合顾客规定要求的程度 。 经久耐用 可靠性（Reliability）产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力。 “规定条件”：环境、负荷、工作方式、使用方法。 环境：温度、湿度、气氛、粒子、机械运动…… “规定时间”：贮存时间和使用时间，即寿命（ 实际上也是 “规定条件”） “完成规定功能”：顾客要求的“全部”功能。 产品失去规定的功能?失效 可靠性和失效的数学定量描述 可靠度：R（t） 产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率： T：产品寿命，N：产品总数，且足够大。 n（t）：从开始工作到t时刻的累积失效数。 失效分布函数 累积失效概率：F（t） 产品在规定的时间t以前累积失效的概率： 失效密度函数 f t 理论上失效概率在时间上的分布。 f t 、F t 和R t 的关系 失效率λ t Lambda t 工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时刻后，单位时间内发生失效的概率 。 失效率＝失效率函数 N为产品的总数，且足够大； n t 为N个产品从开始工作到t时刻的累积失效数。 失效分布函数 F t 、失效密度函数 f t）与失效率? t）的关系： 若? t ? ?常数,则 R t e- ?,失效率愈低,可靠性愈高 f t ? ?e- ?, F t ? 1-e ?. 失效率单位为 % /（103小时），即 　 　每工作1000小时后产品失效的百分数。 非特（Fit）： 适用于半导体器件等高可靠性器件。 　1 Fit 1×10-9/h 1×10-6/1000h 典型的失效率曲线 Δ早期失效期：产品使用的早期，失效率较高且下降很快。主要由于设计、制造、贮存、运输等形成的缺陷，以及调试、起动不当等人为因素所造成的。 Δ偶然失效期：主要由非预期的过载、误操作、意外的天灾以及一些尚不清楚的偶然因素所造成。 偶然失效期是能有效工作的时期，称为有效寿命。 Δ耗损失效期： 失效率上升较快，这是由于产品已经老化、疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等所谓有耗损的原因所引起的 。 产品的寿命 产品寿命：对不可修复的产品是“产品失效前的工作时间或工作次数”，或“无故障工作时间”。 　产品寿命往往研究的是某一批或某一类产品的“总体寿命”。所以在数学上常用的是平均寿命、中位寿命、特征寿命（统计学概念）。 产品的寿命的数学表征 Δ平均寿命 ： 某批产品寿命的算术平均值。 MTTF（Mean Time To Failure），失效前平均工作时间：对于不可修复产品，其失效前工作或贮存的平均时间。 MTBF（Mean Time Between Failures），平均无故障工作时间 对于可修复装置 ：对于可修复产品，为两次相邻失效间的平均工作时间，即平均无故障工作时间。 Δ中位寿命 t0.5 ： 某批产品工作到刚好一半数量失效时的工作时间。 R t0.5 F t0.5 50% 常用的失效分布 1） 韦伯分布 Weibull distribution 2）????正态分布（Normal Distribution） 3）????指数分布（Exponential distribution ） 4）????对数正态分布 （Lognormal distribution ） *指数分布，对数正态分布是韦伯分布的特殊情况。 韦伯分布 分布函数： m为形状参数, ?为位置参数, t0为尺度参数。 正态分布（高斯分布、误差分布） ?：正态分布的标准差; ?：正态分布的平均值。 可靠性试验方法 可靠性试验简介 为评价分析电子产品可靠性而进行的试验称为： 可靠性试验 试验目的 1. 研制阶段用以暴露试制产品各方面的缺陷?改善设计 2. 生产阶段为监控生产过程提供信息?优化工艺 3. 对定型产品进行可靠性鉴定或验收?实现量产 4. 暴露和分析产品在不同条件下的失效规律及失效模式和机理?有针对性地加以改进以提高寿命 5. 为改进产品可靠性，制定和改进可靠性试验方案?为用户选用产品提供依据 对于不同的产品，考虑到不同的使用环境，可以选择不同的可靠性试验方法。 手持电子产品的可靠性要求 动态机械可靠性 动态机械载荷 便携?跌落危险? 新功能（游戏、短信）?键盘、按键的疲劳和弯曲 重量减轻?紧凑包封?机械保护? 叠层封装?封装体质量?，总体尺寸? 小型化?互连尺度??危险性（失效几