電子元器件可靠性技術(shù)教程

前言

　　可靠性技術(shù)是研究產(chǎn)品全壽命過(guò)程中故障的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，達(dá)到預(yù)防故障，消滅故障，提高產(chǎn)品效能的一門(mén)工程技術(shù)。它興起于20世紀(jì)50年代，60年代得到全面而迅速的發(fā)展并進(jìn)入國(guó)防領(lǐng)域。目前可靠性技術(shù)的研究已從航空、航天、兵器、艦船和核等國(guó)防領(lǐng)域逐漸滲透到通信、交通運(yùn)輸、電力、石油和化工等民用行業(yè)?！　‰S著現(xiàn)代化武器裝備、通信系統(tǒng)、交通設(shè)施、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)以及空間技術(shù)所使用的電子設(shè)備日趨復(fù)雜，所使用的環(huán)境條件愈加惡劣，裝置密度不斷增加，對(duì)電子產(chǎn)品的可靠性也提出了更高的要求。電子元器件（以下簡(jiǎn)稱(chēng)元器件）是電子設(shè)備的基本單元，其可靠性的高低直接影響電子設(shè)備可靠性的高低，因此如何提高元器件的可靠性，設(shè)計(jì)出可靠性高的電子產(chǎn)品，是當(dāng)前急需解決的問(wèn)題?！　≡骷目煽啃杂晒逃锌煽啃院褪褂每煽啃越M成。其中固有可靠性由元器件的生產(chǎn)單位在元器件的設(shè)計(jì)、工藝和原材料的選用等過(guò)程中的質(zhì)量控制所決定，而使用可靠性則主要由元器件使用方對(duì)元器件的選擇、采購(gòu)、使用設(shè)計(jì)、靜電防護(hù)和篩選等過(guò)程的質(zhì)量控制所決定。大量的失效分析數(shù)據(jù)表明，由于固有缺陷導(dǎo)致的元器件失效與使用不當(dāng)造成的元器件失效各占50％左右，因此，在保證元器件固有可靠性的同時(shí)，必須高度重視元器件的使用可靠性的保證。　　本書(shū)共分為10章，圍繞元器件可靠性技術(shù)這一主題，針對(duì)元器件的固有可靠性和使用可靠性技術(shù)進(jìn)行了分類(lèi)介紹。在固有可靠性中主要介紹了元器件的制造工藝、封裝技術(shù)、失效機(jī)理和可靠性試驗(yàn)技術(shù)等。在使用可靠性中主要介紹了元器件的選用控制、使用設(shè)計(jì)方法、靜電防護(hù)、可靠性篩選、破壞性物理分析及失效分析技術(shù)等。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)了理論與工程實(shí)踐相結(jié)合，不僅具有系統(tǒng)的技術(shù)性，還具有較強(qiáng)的工程實(shí)用性，并對(duì)一些前沿的元器件可靠性技術(shù)，如MEMS器件的可靠性現(xiàn)狀及失效機(jī)理等進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)是高等工科院校“質(zhì)量與可靠性”專(zhuān)業(yè)本科生教材，主要圍繞元器件可靠性技術(shù)這一主題，針對(duì)元器件的固有可靠性和使用可靠性的保證技術(shù)進(jìn)行了分類(lèi)介紹。在固有可靠性保證中主要介紹了元器件的制造工藝、封裝技術(shù)、失效機(jī)理、可靠性試驗(yàn)技術(shù)等。在使用可靠性保證中主要介紹了元器件選用控制、使用設(shè)計(jì)方法、靜電防護(hù)、可靠性篩選、破壞性物理分析及失效分析技術(shù)等。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)了理論與工程實(shí)踐相結(jié)合，不僅具有系統(tǒng)的技術(shù)性，還具有較強(qiáng)的工程實(shí)用性，并對(duì)一些前沿的元器件可靠性技術(shù)，如MEMS器件的可靠性現(xiàn)狀及失效機(jī)理等進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。　　本書(shū)也可供大專(zhuān)院校其他專(zhuān)業(yè)本科生、研究生使用及工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。

書(shū)籍目錄

第1章　元器件的分類(lèi)　1.1　現(xiàn)代元器件的發(fā)展里程碑　　1.1.1　第一個(gè)半導(dǎo)體晶體管的誕生　　1.1.2　集成電路的發(fā)明和商業(yè)化　1.2　元器件的分類(lèi)與功能　　1.2.1　電氣元件　　1.2.2　機(jī)電元件　　1.2.3　電子器件　　1.2.4　其他元器件　1.3　MEMS器件　　1.3.1　MEMS壓力與慣性器件　　1.3.2　微流體器件　　1.3.3　微光機(jī)電系統(tǒng)　　1.3.4　生物MEMS器件　　1.3.5　射頻MEMS器件　　1.3.6　MEMS器件的主要失效機(jī)理　本章小結(jié)　習(xí)題第2章　元器件制造技術(shù)　2.1　半導(dǎo)體集成電路芯片制造技術(shù)　　2.1.1　發(fā)展里程碑　　2.1.2　基本工藝　　2.1.3　器件工藝　　2.1.4　芯片加工中的缺陷和成品率預(yù)測(cè)　2.2　混合集成電路工藝　　2.2.1　厚膜工藝　　2.2.2　薄膜工藝　　2.2.3　混合集成電路的失效　2.3　微機(jī)械加工技術(shù)　　2.3.1　體硅加工　　2.3.2　表面微加工　　2.3.3　LIGA工藝　2.4　納米尺度制造　本章小結(jié)　習(xí)題第3章　微電子的封裝技術(shù)　3.1　微電子封裝概述　　3.1.1　封裝的作用　　3.1.2　封裝發(fā)展歷程　　3.1.3　微電子封裝的分級(jí)　　3.1.4　封裝的分類(lèi)　3.2　器件級(jí)封裝工藝　　3.2.1　典型工藝流程　　3.2.2　芯片互連方法　3.3　器件級(jí)封裝的分類(lèi)及其特點(diǎn)　　3.3.1　插裝型封裝　　3.3.2　表面安裝型封裝　　3.3.3　多芯片組件　3.4　封裝技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用　　3.4.1　3D封裝　　3.4.2　系統(tǒng)封裝　　3.4.3　MEMS封裝　3.5　微電子的失效機(jī)理　　3.5.1　熱／機(jī)械失效　　3.5.2　電致失效　　3.5.3　電化學(xué)失效　本章小結(jié)　習(xí)題第4章　元器件可靠性試驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)　4.1　元器件可靠性試驗(yàn)　　4.1.1　元器件可靠性試驗(yàn)的定義　　4.1.2　元器件可靠性試驗(yàn)的分類(lèi)　　4.1.3　元器件可靠性試驗(yàn)方法的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)　第5章　元器件的使用可靠性控制第6章　元器件的降額設(shè)計(jì)第7章　熱設(shè)計(jì)與熱分析第8章　靜電放電損傷及防護(hù)第9章　可靠性篩選第10章　破壞性物理分析與失效分析附錄A電阻器與電位器的分類(lèi)代號(hào)及意義附錄8電容器的分類(lèi)代號(hào)及意義附錄C國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體分立器件的型號(hào)命名附錄D　JM88SCl616型加密存儲(chǔ)器電路鑒定檢驗(yàn)A組電測(cè)試項(xiàng)目附錄E　JM88SCl616型加密存儲(chǔ)器電路鑒定檢驗(yàn)8組物理性能試驗(yàn)項(xiàng)目附錄F　JM88SCl616型加密存儲(chǔ)器電路鑒定檢驗(yàn)C組鑒定檢驗(yàn)項(xiàng)目附錄G　JM88SCl616型加密存儲(chǔ)器電路鑒定檢驗(yàn)D組鑒定檢驗(yàn)項(xiàng)目附錄H　JM88SCl616型加密存儲(chǔ)器電路鑒定檢驗(yàn)E組(輻射強(qiáng)度保證試驗(yàn))鑒定檢驗(yàn)項(xiàng)目附錄l　國(guó)產(chǎn)元器件降額參數(shù)、降額等級(jí)及降額因子附錄J　各類(lèi)元器件破壞性物理分析(DPA)試驗(yàn)項(xiàng)目參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1954年，Bell實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出氧化、光掩膜、刻蝕和擴(kuò)散工藝，這些工藝在今天的集成電路IC（Integreted Circuit）制造中仍在使用。1958年，德州儀器公司的Jack Kilby發(fā)明了集成電路，但是該發(fā)明用于大規(guī)模電路上存在連線上的困難。1958年后期，仙童公司的物理學(xué)家Jean Hoerni開(kāi)發(fā)出一種在硅上制造PN結(jié)的技術(shù)，并在結(jié)上覆蓋了一層薄的硅氧化層作絕緣層，在硅二極管上蝕刻小孔用于連接PN結(jié)。SpragueElectric公司的物理學(xué)家Kurt Lehove開(kāi)發(fā)出使用PN結(jié)隔離元件的技術(shù)，解決了連線問(wèn)題。1959年，仙童公司的Robert Noyce通過(guò)在電路上方蒸鍍薄金屬層連接電路元件來(lái)制造集成電路，從此平面工藝開(kāi)始了復(fù)雜的集成電路時(shí)代，并一直沿用至今?！　?960年Bell實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出外延沉積／注入技術(shù)，即將材料的單晶層沉積／注入到晶體襯底上。1961年，仙童公司和德州儀器公司共同推出了第一顆商用集成電路。1963年，RCA公司制造出第一片由金屬氧化物半導(dǎo)體MOS（Metal O.xide Semiconductor）工藝制造的集成電路，同年仙童公司的Frank Wanlass提出并發(fā)表了互補(bǔ)型MOS集成電路的概念。外延沉積／注入技術(shù)廣泛用于雙極型和亞微米互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）產(chǎn)品的加工。目前CMOS是應(yīng)用最廣泛的、高密度集成電路的基礎(chǔ)。

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