微电子学概论第七节可靠性技术.pdfVIP

Introduction to Microelectronics 第七章可靠性技术 §7.1 失效模式失效模式和失效机失效机理 §7.2 可靠性设计技术 §7.3 可靠性评价技术 §7.4 失效分析技术 §7.5 可靠性实验技术 第七章可靠性技术 随着科学技术的迅猛发展，无论是军事装备还是民用系统，其性能越来越先 进，结构越来越复杂，使用环境要求越来越严格，因此对电子产品的质量和可 靠性的要求也越来越高靠性的要求也越来越高，从而对每个产品中使用的品种繁多的电子元器件的可从而对每个产品中使用的品种繁多的电子元器件的可 靠性提出了更高的要求。 质量和可靠性工作是关系到国民经济发展的大事质量和可靠性工作是关系到国民经济发展的大事，质量和可靠性是密不可分的质量和可靠性是密不可分的， 有高的质量才有高的可靠性，而可靠性的提高反过来又促进了质量的发展。 电子元器件是武器装备的重要基础和战略资源电子元器件是武器装备的重要基础和战略资源，武器装备的性能武器装备的性能、质量和可靠质量和可靠 性与电子元器件紧密相连。 1957年，美国发射“先锋号”卫星，由于一个价值2美元的器件出了故障，造 成3220美元的损失； 1971年，前苏联三名宇航员在“礼炮号”飞船中由于一个部件失灵而丧生； 年11月月2828 日日，，美国航天飞机美国航天飞机 “挑战者号挑战者号”起飞起飞7676秒后爆炸秒后爆炸，，原因是原因是一个密个密 封圈不密封，结果7名宇航员丧生，直接经济损失12亿美元； 1991年，我国“澳星”发射失败，也是由于一个小小的零件发生故障，造成 巨大的大的经济损失和政治影响济损失和政治影响。 第七章可靠性技术 重视可靠性工作，提高电子元器件的可靠性，是电子装备高可靠性水平的保 障，高质量、高可靠性的军用电子元器件在现代航天、航空、航海和武器装备 中起着保证和决定性的作用。 可靠性包括的范围很广，从产品的研制过程来说，包括产品开发研究、设计、 制造、包装、储存、运输和使用维修等各个环节，与产品的结构、材料、加工工 艺、使用环境等条件密切相关。 随着电子产品向高新技术方向发展，不管用于军事或民用，用户对其可靠性指 标的要求越来越严格，使用环境也越来越严酷，迫使可靠性技术必须要有相应的 发展发展。 20世纪90年代以来出现了重要转折，就是变被动的“事后检测”为主动的“事 前预防前预防”，提出了提出了 “内建可靠性内建可靠性”的思想的思想，完成这完成这一转折所依靠的可靠性技术转折所依靠的可靠性技术，就就 是从研究产品的失效机理和失效模型，进行针对失效机理的可靠性设计，利用评估 电路结构和评估技术，进行可靠性试验和失效分析，验证和提高产品的可靠性水平。 §7.1 失效模式和失效机理 第七章可靠性技术 失效模式 微电子器件性能发生急剧或缓慢的变化，这些变化达到一定的程度，器件不能 正常常工作作，这种这种现象称为象称为失效失效。失效模式失效模式是指失效的表指失效的表现形式形式，一般指微电般指微电子失失 效的状态，如开路、短路、漏电和参数漂移等 失效模式有几种不同的分类方法。 按失效的持续性分类按失效的持续性分类，可分为致命性失效可分为致命性失效、间歇失效和缓慢退化间歇失效和缓慢退化。 微电子器件功能完全丧失的失效现象叫致命性失效。根据失效物理的应力-强 度模型，产品所受应力超过其极限强度，产品功能完全消失，不能自行恢复。致 命性失效事先无任何征兆，具有突发性特点，如电子元器件的过电烧毁现象。 由于接触不良等原因，微电子器件性能时好时坏的失效现象称间