电子元器件失效分析技术 恩云飞,来萍,李少平 编著 著 专业科技 文轩网

第一篇电子元器件失效分析概论
第1章电子元器件可靠性（2）
1.1电子元器件可靠性基本概念（2）
1.1.1累积失效概率（2）
1.1.2瞬时失效率（3）
1.1.3寿命（5）
1.2电子元器件失效及基本分类（6）
1.2.1按失效机理的分类（7）
1.2.2按失效时间特征的分类（7）
1.2.3按失效后果的分类（8）
参考文献（8）
第2章电子元器件失效分析（9）
2.1失效分析的作用和意义（9）
2.1.1失效分析是提高电子元器件可靠性的必要途径（9）
2.1.2失效分析在工程中有具有重要的支撑作用（10）
2.1.3失效分析会产生显著的经济效益（10）
2.1.4小结（11）
2.2开展失效分析的基础（11）
2.2.1具有电子元器件专业基础知识（11）
2.2.2了解和掌握电子元器件失效机理（12）
2.2.3具备必要的技术手段和设备（12）
2.3失效分析的主要内容（13）
2.3.1明确分析对象（14）
2.3.2确认失效模式（14）
2.3.3失效定位和机理分析（14）
2.3.4寻找失效原因（14）
2.3.5提出预防和改进措施（15）
2.4失效分析的一般程序和要求（15）
2.4.1样品信息调查（16）
2.4.2失效样品保护（16）
2.4.3失效分析方案设计（16）
2.4.4外观检查（17）
2.4.5电测试（17）
2.4.6应力试验分析（18）
2.4.7故障模拟分析（18）
2.4.8失效定位分析（18）
2.4.9综合分析（21）
2.4.10失效分析结论和改进建议（21）
2.4.11结果验证（21）
2.5失效分析技术的发展及挑战（22）
2.5.1定位与电特性分析（22）
2.5.2新材料的剥离技术（22）
2.5.3系统级芯片的失效激发（22）
2.5.4微结构及微缺陷成像的物理极限（22）
2.5.5不可见故障的探测（23）
2.5.6验证与测试的有效性（23）
2.5.7加工的全球分散性（23）
2.5.8故障隔离与模拟软件的验证（23）
2.5.9失效分析成本的提高（23）
2.5.10数据的复杂性及大数据量（23）
2.6结语（24）
参考文献（24）
第二篇失效分析技术
第3章失效分析中的电测试技术（26）
3.1概述（26）
3.2电阻、电容和电感的测试（27）
3.2.1测试设备（27）
3.2.2电阻测试方法及案例分析（27）
3.2.3电容测试方法及案例分析（29）
3.2.4电感测试方法及案例分析（31）
3.3半导体器件测试（32）
3.3.1测试设备（32）
3.3.2二极管测试方法及案例分析（34）
3.3.3三极管测试方法及案例分析（39）
3.3.4功率MOS的测试方法及案例分析（42）
3.4集成电路测试（46）
3.4.1自动测试设备（46）
3.4.2端口测试技术（47）
3.4.3静电和闩锁测试（49）
3.4.4IDDQ测试（51）
3.4.5复杂集成电路的电测试及定位技术（52）
参考文献（53）
第4章显微形貌分析技术（54）
4.1光学显微观察及光学显微镜（54）
4.1.1工作原理（54）
4.1.2主要性能指标（55）
4.1.3用途（56）
4.1.4应用案例（56）
4.2扫描电子显微镜（57）
4.2.1工作原理（57）
4.2.2主要性能指标（59）
4.2.3用途（60）
4.2.4应用案例（60）
4.3透射电子显微镜（61）
4.3.1工作原理（61）
4.3.2主要性能指标（62）
4.3.3用途（63）
4.3.4应用案例（64）
4.4原子力显微镜（65）
4.4.1工作原理（65）
4.4.2主要性能指标（66）
4.4.3用途（66）
4.4.4应用案例（67）
参考文献（68）
第5章显微结构分析技术（70）
5.1概述（70）
5.2X射线显微透视技术（70）
5.2.1原理（70）
5.2.2仪器设备（78）
5.2.3分析结果（79）
5.2.4应用案例（80）
5.3扫描声学显微技术（84）
5.3.1原理（84）
5.3.2仪器设备（90）
5.3.3分析结果（90）
5.3.4应用案例（91）
参考文献（92）
第6章物理性能探测技术（94）
6.1光探测技术（94）
6.1.1工作原理（94）
6.1.2主要性能指标（96）
6.1.3用途（96）
6.1.4应用案例（97）
6.2电子束探测技术（99）
6.2.1工作原理（99）
6.2.2主要性能指标（101）
6.2.3用途（101）
6.2.4应用案例（101）
6.3磁显微缺陷定位技术（102）
6.3.1工作原理（102）
6.3.2主要性能指标（105）
6.3.3用途（106）
6.3.4应用案例（106）
6.4显微红外热像探测技术（108）
6.4.1工作原理（108）
6.4.2主要性能指标（111）
6.4.3用途（111）
6.4.4应用案例（111）
参考文献（113）
第7章微区成分分析技术（114）
7.1概述（114）
7.2俄歇电子能谱仪（114）
7.2.1原理（114）
7.2.2设备和主要指标（115）
7.2.3用途（117）
7.2.4应用案例（120）
7.3二次离子质谱仪（121）
7.3.1原理（121）
7.3.2设备和主要指标（123）
7.3.3用途（125）
7.3.4应用案例（126）
7.4X射线光电子能谱分析仪（128）
7.4.1原理（128）
7.4.2设备和主要指标（129）
7.4.3用途（131）
7.4.4应用案例（132）
7.5傅里叶红外光谱仪（133）
7.5.1原理（133）
7.5.2设备和主要指标（135）
7.5.3用途（138）
7.5.4应用案例（142）
7.6内部气氛分析仪（142）
7.6.1原理（142）
7.6.2设备和主要指标（143）
7.6.3用途（146）
7.6.4应用案例（146）
参考文献（147）
第8章应力试验技术（148）
8.1应力影响分析及试验基本原则（148）
8.2温度应力试验（150）
8.2.1高温应力试验（150）
8.2.2低温应力试验（151）
8.2.3温度变化应力试验（152）
8.3温度—湿度应力试验（152）
8.3.1稳态湿热应力试验（152）
8.3.2交变湿热应力试验（153）
8.3.3潮湿敏感性试验（154）
8.3.4应用案例（154）
8.4电学激励试验（155）
8.5振动冲击试验（157）
8.6腐蚀性气体试验（159）
参考文献（160）
第9章解剖制样技术（161）
9.1概述（161）
9.2开封技术（162）
9.2.1机械开封（162）
9.2.2化学开封（163）
9.2.3激光开封（165）
9.3芯片剥层技术（167）
9.3.1去钝化层技术（167）
9.3.2去金属化层技术（169）
9.4剖面制样技术（170）
9.4.1金相切片（170）
9.4.2聚焦离子束剖面制样技术（171）
9.5局部电路修改验证技术（173）
9.6芯片减薄技术（174）
参考文献（176）
第三篇电子元器件失效分析方法和程序
第10章通用元件的失效分析方法和程序（180）
10.1电阻器失效分析方法和程序（180）
10.1.1工艺及结构特点（180）
10.1.2失效模式和机理（183）
10.1.3失效分析方法和程序（186）
10.1.4失效分析案例（189）
10.2电容器失效分析方法和程序（190）
10.2.1工艺及结构特点（191）
10.2.2失效模式和机理（194）
10.2.3失效分析方法和程序（195）
10.2.4失效分析案例（199）
10.3电感器失效分析方法和程序（201）
10.3.1工艺及结构特点（201）
10.3.2失效模式和机理（203）
10.3.3失效分析方法和程序（203）
10.3.4失效分析案例（204）
参考文献（205）
第11章机电元件的失效分析方法和程序（206）
11.1电连接器失效分析方法和程序（206）
11.1.1工艺及结构特点（206）
11.1.2失效模式和机理（209）
11.1.3失效分析方法和程序（214）
11.1.4失效分析案例（215）
11.2继电器的失效分析（222）
11.2.1工艺及结构特点（222）
11.2.2失效模式和机理（226）
11.2.3失效分析方法和程序（229）
11.2.4失效分析案例（231）
参考文献（237）
第12章分立器件与集成电路的失效分析方法和程序（239）
12.1结构及工艺特点（239）
12.1.1分立器件的主要结构及其生产工艺（239）
12.1.2集成电路的主要结构及其生产工艺（243）
12.2失效模式和机理（246）
12.2.1分立器件的失效模式（246）
12.2.2集成电路的失效模式（247）
12.2.3分立器件的主要失效机理（249）
12.2.4集成电路的主要失效机理（250）
12.3失效分析方法和程序（254）
12.3.1分立器件的失效分析方法和程序（254）
12.3.2集成电路的失效分析方法和程序（256）
12.4失效分析案例（265）
12.4.1分立器件的失效分析案例（265）
12.4.2集成电路的失效分析案例（266）
参考文献（269）
第13章混合集成电路的失效分析方法和程序（271）
13.1定义和分类（271）
13.1.1混合集成电路的定义（271）
13.1.2混合集成电路的分类（272）
13.2主要结构、工艺及要求（274）
13.2.1电路基本结构（274）
13.2.2厚膜成膜基片（275）
13.2.3薄膜成膜基片（276）
13.2.4多层布线基片（278）
13.2.5内装元器件（282）
13.2.6元器件组装与互连（282）
13.2.7外壳封装（283）
13.3主要失效模式和机理（285）
13.3.1厚膜基片及互连失效（285）
13.3.2薄膜基片及互连失效（287）
13.3.3元器件与厚膜导体的焊接失效（288）
13.3.4元器件与厚膜导体的黏结失效（290）
13.3.5元器件与薄膜基片的焊接失效（291）
13.3.6基板与外壳的焊接失效（292）
13.3.7气密性封装失效（292）
13.3.8功率电路过热失效（294）
13.4失效分析方法和程序（295）
13.4.1失效样品接收（295）
13.4.2失效信息调查（296）
13.4.3失效分析方案制定（296）
13.4.4非破坏分析（296）
13.4.5破坏分析（297）
13.4.6失效分析报告的编写（298）
13.5失效分析案例（298）
参考文献（300）
第14章半导体微波器件的失效分析方法和程序（302）
14.1工艺及结构特点（302）
14.1.1微波分立器件的工艺及结构特点（302）
14.1.2微波单片集成电路的工艺及结构特点（303）
14.1.3微波组件的工艺及结构特点（307）
14.2失效模式和机理（307）
14.2.1微波分立器件的主要失效模式和失效机理（307）
14.2.2微波单片集成电路的主要失效模式和失效机理（308）
14.2.3微波组件的主要失效模式和失效机理（309）
14.3失效分析方法和程序（310）
14.4失效分析案例（311）
参考文献（314）
第15章板级组件的失效分析方法和程序（315）
15.1印制板工艺技术概述（315）
15.1.1印制电路技术概论（315）
15.1.2印制电路板失效的主要原因与机理分析（319）
15.2电子组装技术概述（320）
15.2.1电子组装工艺概述（320）
15.2.2焊点形成过程与影响因素（322）
15.2.3焊点缺陷的主要原因与机理分析（323）
15.3板级组件失效分析基本流程（325）
15.4焊点失效分析方法（326）
15.5板级组件的失效分析案例（327）
15.5.1阳极导电丝（CAF）生长失效（327）
15.5.2焊盘坑裂失效（330）
15.5.3孔铜断裂失效（335）
参考文献（337）
第16章电真空器件的失效分析方法和程序（338）
16.1工艺结构及工作原理（338）
16.1.1行波管的工艺结构和工作原理（338）
16.1.2磁控管的工艺结构和工作原理（340）
16.1.3速调管的工艺结构和工作原理（343）
16.2失效模式和机理分析（345）
16.2.1行波管的失效模式及机理分析（346）
16.2.2磁控管的失效模式及机理分析（348）
16.2.3速调管的失效模式及机理分析（351）
16.3失效分析方法和程序（353）
16.4失效分析案例（360）
参考文献（363）
第四篇电子元器件失效预防
第17章电子元器件失效模式及影响分析方法（366）
17.1FMEA技术背景（366）
17.2电子元器件FMEA方法（369）
17.2.1概述（369）
17.2.2分析目的（369）
17.2.3分析计划（370）
17.2.4分析程序（370）
17.2.5详细要求（371）
17.3元器件FMEA应用案例（378）
17.3.1微波功率管FMEA功能单元划分（378）
17.3.2微波功率管引线键合系统的FMEA分析（381）
17.4小结（382）
参考文献（383）
第18章电子元器件故障树分析方法（384）
18.1绪论（384）
18.1.1FTA技术的背景（384）
18.1.2元器件FTA的主题内容（385）
18.1.3元器件FTA的适用范围（385）
18.2模块级产品FTA方法（386）
18.2.1分析目的（386）
18.2.2一般分析程序（386）
18.2.3基于功能逻辑关系的故障树构建（386）
18.2.4故障树简化和模块分解（387）
18.2.5故障树分析（388）
18.3元器件FTA方法（389）
18.3.1元器件FTA的目的（389）
18.3.2基于失效物理的元器件故障树构建（389）
18.3.3元器件故障树简化和模块分解（392）
18.3.4元器件故障树定性分析（392）
18.4元器件FTA的应用（394）
18.4.1针对质量问题归零的元器件FTA方法（394）
18.4.2针对可靠性设计的元器件FTA方法（395）
18.4.3元器件FTA应用案例（396）
参考文献（400）
第19章工程应用中电子元器件失效预防方法（401）
19.1潮敏防护（401）
19.1.1潮敏失效（401）
19.1.2潮敏在使用上的防护方法（403）
19.1.3案例（407）
19.2机械损伤防护（409）
19.2.1元器件机械损伤的主要表现（409）
19.2.2元器件机械防护措施（412）
19.2.3案例（413）
19.3腐蚀防护（416）
19.3.1腐蚀机理（416）
19.3.2元器件腐蚀防护措施（417）
19.3.3案例（418）
19.4ESD防护（420）
19.4.1静电的特点及静电防护要求（420）
19.4.2实践中的静电防护及管理措施（423）
19.4.3案例（424）
19.5闩锁防护（426）
19.5.1闩锁效应（426）
19.5.2闩锁发生条件（427）
19.5.3闩锁防护方法（429）
19.5.4案例（433）
19.6假冒翻新防护（434）
19.6.1概述（435）
19.6.2识别技术及案例（437）
19.6.3防范及控制措施（439）
19.7其他防护（440）
19.7.1混装工艺防护（441）
19.7.2灰尘的防护（443）
参考文献（445）
附录A英文缩略词及术语（446）
附录B主要符号表（451）