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、艦船和核等國防領(lǐng)域逐漸滲透到通信、交通運輸、電力、石油和化工等民用行業(yè)。　　隨著現(xiàn)代化武器裝備、通信系統(tǒng)、交通設(shè)施、工業(yè)自動化系統(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（以下簡稱元器件）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)計出可靠性高的電子產(chǎn)品，是當(dāng)前急需解決的問題?！　≡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、工藝和原材料的選用等過程中的質(zhì)量控制所決定，而使用可靠性則主要由元器件使用方對元器件的選擇、采購、使用設(shè)計、靜電防護(hù)和篩選等過程的質(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，必須高度重視元器件的使用可靠性的保證。　　本書共分為10章，圍繞元器件可靠性技術(shù)這一主題，針對元器件的固有可靠性和使用可靠性技術(shù)進(jìn)行了分類介紹。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。本書在編寫過程中強調(diào)了理論與工程實踐相結(jié)合，不僅具有系統(tǒng)的技術(shù)性，還具有較強的工程實用性，并對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)行了簡要介紹。

內(nèi)容概要

　　本書是高等工科院?！百|(zhì)量與可靠性”專業(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。本書在編寫過程中強調(diào)了理論與工程實踐相結(jié)合，不僅具有系統(tǒng)的技術(shù)性，還具有較強的工程實用性，并對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)行了簡要介紹?！　”緯部晒┐髮Ｔ盒Ｆ渌麑I(yè)本科生、研究生使用及工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。

書籍目錄

第1章　元器件的分類　1.1　現(xiàn)代元器件的發(fā)展里程碑　　1.1.1　第一個半導(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　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　　3.1.4　封裝的分類　3.2　器件級封裝工藝　　3.2.1　典型工藝流程　　3.2.2　芯片互連方法　3.3　器件級封裝的分類及其特點　　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　元器件可靠性試驗與評價技術(shù)　4.1　元器件可靠性試驗　　4.1.1　元器件可靠性試驗的定義　　4.1.2　元器件可靠性試驗的分類　　4.1.3　元器件可靠性試驗方法的國內(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)計第7章　熱設(shè)計與熱分析第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代號及意義附錄8電容器的分類代號及意義附錄C國產(chǎn)半導(dǎo)體分立器件的型號命名附錄D　JM88SCl616型加密存儲器電路鑒定檢驗A組電測試項目附錄E　JM88SCl616型加密存儲器電路鑒定檢驗8組物理性能試驗項目附錄F　JM88SCl616型加密存儲器電路鑒定檢驗C組鑒定檢驗項目附錄G　JM88SCl616型加密存儲器電路鑒定檢驗D組鑒定檢驗項目附錄H　JM88SCl616型加密存儲器電路鑒定檢驗E組(輻射強度保證試驗)鑒定檢驗項目附錄l　國產(chǎn)元器件降額參數(shù)、降額等級及降額因子附錄J　各類元器件破壞性物理分析(DPA)試驗項目參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1954年，Bell實驗室開發(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開發(fā)出使用PN結(jié)隔離元件的技術(shù)，解決了連線問題。1959年，仙童公司的Robert Noyce通過在電路上方蒸鍍薄金屬層連接電路元件來制造集成電路，從此平面工藝開始了復(fù)雜的集成電路時代，并一直沿用至今?！　?960年Bell實驗室開發(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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