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上篇 原理篇 2

篇首语 2

第一章 静电效应 4

1.1 静电的产生与来源 4

1.1.1 静电的产生 4

1.1.2 静电的来源 7

1.2 静电放电模型 10

1.2.1 带电人体的静电放电模型 10

1.2.2 带电器件的静电放电模型 11

1.2.3 场感应静电放电模型 13

1.3.1 静电放电灵敏度的测量 14

1.3 静电放电灵敏度 14

1.3.2 静电敏感器件的分类 16

1.4 静电放电失效 18

1.4.1 失效模式 18

1.4.2 失效机理 18

1.5 微电子器件的防静电设计 22

1.5.1 MOS器件的防静电设计 22

1.5.2 双极型器件的防静电设计 27

1.5.3 静电保护网络的结构设计 27

第二章 热效应 30

2.1 热阻 31

2.1.1 最高允许结温 31

2.1.2 热阻的定义 32

2.1.3 峰值热阻和瞬态热阻 36

2.2 温度对微电子器件电参数的影响 39

2.2.1 双极晶体管电参数的温度特性 39

2.2.2 MOS器件电参数的温度特性 43

2.3 热不匹配效应 45

2.3.1 热应力来源 45

2.3.2 热应力失效 47

2.4 微电子器件的热设计 50

2.4.1 热匹配设计 50

2.4.2 管芯的热设计 52

2.4.3 管壳的热设计 54

3.1 二次击穿现象 57

第三章 二次击穿效应 57

3.2 二次击穿机构 61

3.2.1 双极晶体管二次击穿机构 61

3.2.2 MOS场效应管二次击穿机构 68

3.3 微电子器件的防二次击穿设计 72

3.3.1 发射极镇流设计 72

3.3.2 内部匹配网络设计 75

3.3.3 收集极镇流设计 76

3.3.4 版图设计 77

3.3.5 工艺上的改进措施 78

第四章 闩锁效应 80

4.1 闩锁现象 80

4.2 闩锁机理 82

4.3 闩锁发生条件 84

4.4 闩锁检测方法 86

4.4.1 电检测方法 87

4.4.2 扫描电镜检测方法 88

4.4.3 激光扫描检测方法 88

4.5 CMOS电路的防闩锁设计 89

4.5.1 版图的防闩锁设计 89

4.5.2 工艺的防闩锁设计 91

第五章 化学效应 92

5.1 微电子器件外引线的腐蚀 92

5.1.1 腐蚀机理 92

5.1.2 腐蚀发生的原因 94

5.1.3 防腐蚀的措施 95

5.2 微电子器件封装的耐湿性 96

5.2.1 塑料封装的耐湿性 96

5.2.2 气密封装的耐湿性 99

5.3 潮湿对芯片可靠性的影响 101

5.3.1 铝金属化布线的腐蚀 101

5.3.2 铝—金接触结构的腐蚀 103

5.3.3 水汽引起芯片电性能劣化 104

5.3.4 芯片的防潮湿保护 106

5.4 微电子器件耐湿性的评价方法 107

6.1.1 核辐射环境 110

6.1 辐射环境 110

第六章 辐射效应 110

6.1.2 空间辐射环境 112

6.2 辐射对微电子器件的作用机理 113

6.2.1 位移辐射效应 113

6.2.2 电离辐射效应 115

6.3 微电子器件的辐射诱发失效 116

6.3.1 辐射对双极型器件性能的影响 116

6.3.2 辐射对MOS器件性能的影响 120

6.3.3 α粒子在大规模集成电路中产生的软误差 122

6.4 微电子器件的辐射加固 125

6.4.1 双极型器件的辐射加固 125

6.4.2 MOS器件的辐射加固 127

6.4.3 减少α粒子产生的软误差的措施 129

下篇 应用篇 131

篇首语 131

第七章 微电子器件选择通则 132

7.1 微电子器件的分类和型号命名 132

7.1.1 分类 132

7.1.2 型号命名 132

7.2 微电子器件的质量等级 139

7.2.1 我国微电子器件的质量等级 140

7.2.2 国外微电子器件的质量等级 143

7.3 微电子器件的选择方法 145

7.3.1 选用符合质量和可靠性保证规范的器件 145

7.3.3 高可靠场合不宜使用的器件类型 147

7.3.2 器件品种型号的选择原则 147

7.3.4 其它选择规则 148

7.4 微电子器件的最大额定值和降额使用 150

7.4.1 最大额定值 150

7.4.2 降额使用 153

第八章 微电子器件可靠性应用通则 159

8.1 微电子器件的防浪涌应用 159

8.1.1 集成电路开关工作产生的浪涌电流 160

8.1.2 接通电容性负载时形成的浪涌电流 162

8.1.3 断开电感性负载时产生的浪涌电压 163

8.1.4 驱动白炽灯时产生的浪涌电流 168

8.1.5 供电电源引起的浪涌电压 170

8.1.6 接地不当引起器件损坏 174

8.1.7 TTL电路防浪涌干扰应用 175

8.2 微电子器件的防静电应用 179

8.2.1 器件使用环境的防静电措施 179

8.2.2 器件使用者的防静电措施 182

8.2.3 器件包装、运送和储存过程中的防静电措施 185

8.2.4 器件使用时的防静电管理 186

8.3 微电子器件的防噪声应用 187

8.3.1 接地不良引入的噪声 188

8.3.2 静电耦合和电磁耦合产生的噪声 190

8.3.3 串扰引入的噪声 192

8.4.4 反射引起的噪声 194

8.4 微电子器件的抗辐射应用 196

8.4.1 抗辐射加固电子系统的器件选择 196

8.4.2 系统设计中的抗辐射措施 198

8.5 防护元件 202

8.5.1 瞬变电压抑制二极管 202

8.5.2 压敏电阻 204

8.5.3 铁氧体磁珠 208

8.5.4 PTC和NTC热敏电阻 210

8.5.5 电花隙防护器 213

8.6 微电子器件电路布局的可靠性设计 215

8.6.1 电子线路的可靠性设计原则 215

8.6.2 常用集成电路的应用设计规则 218

8.6.3 印制电路板的布线设计 223

8.7 微电子器件的可靠性安装 229

8.7.1 引线成形与切断 229

8.7.2 在印制电路板上安装器件 230

8.7.3 焊接 233

8.7.4 器件在整机系统中的布局 234

8.8 微电子器件的运输、储存和测量 235

8.8.1 运输 235

8.8.2 储存 236

8.8.3 测量 237

第九章 集成运算放大器可靠性应用 240

9.1 集成运放的选择 240

9.2.1 极限参数 243

9.2 集成运放的可靠性相关系数 243

9.2.2 稳定性参数 244

9.2.3 噪声参数 244

9.3 集成运放的过应力失效与预防 245

9.3.1 输入过电压损伤及其预防 245

9.3.2 电源故障及其预防 250

9.3.3 输出端故障及其预防 251

9.4 集成运放的自激及其消除 252

9.4.1 自激的产生 253

9.4.2 自激的消除 254

9.5 集成运放的安装和筛选 258

9.5.1 输入漏电流的隔离 258

9.5.2 电源的交流旁路 259

9.5.3 运放的接地 260

9.5.4 运放的屏蔽 260

9.5.5 运放的二次筛选 261

第十章 集成稳压器可靠性应用 263

10.1 集成稳压器的选择 263

10.1.1 集成稳压器的分类 263

10.1.1 集成稳压器的选用 266

10.2 集成稳压器的可靠性相关参数 267

10.2.1 稳定性参数 268

10.2.2 极限参数 268

10.2.3 噪声参数 270

10.3.1 保护电路 271

10.3 集成稳压器的安全保护 271

10.3.2 使用中的安全保护 273

第十一章 CMOS电路可靠性应用 278

11.1 CMOS电路概述 278

11.1.1 CMOS电路的特点 278

11.1.2 CMOS电路的分类 281

11.1.3 CMOS电路的可靠性相关参数 283

11.2 CMOS电路的防闩锁应用 284

11.3 CMOS电路的防静电和防浪涌应用 290

第十二章 功率晶体管可靠性应用 299

12.1 双极型功率晶体管的可靠性应用 299

12.1.1 双极型功率管的最大额定值 299

12.1.2 双极型功率管的安全工作区 302

12.1.3 双极型功率管的安全保护 306

12.2 VMOS功率晶体管的可靠性应用 312

12.2.1 VMOS功率管的特点 312

12.2.2 VMOS功率管的最大额定值和安全工作区 316

12.2.3 VMOS功率管的安全保护 318

12.3 微波GaAs场效应功率管的可靠性应用 324

12.4 散热器的使用 328

12.4.1 散热器的选配 329

12.4.2 散热器的安装 334

参考文献 340

参考书目 345

引用标准 347