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目录 1

第1章　概论 1

1.1　可靠性术语和参数 1

1.1.1　可靠性基本概念 1

1.1.2　产品可靠性参数 2

1.2　电子元器件的可靠性表征 4

1.2.1　初始性能及其随时间的变化量 5

1.2.2　环境适应能力 5

1.3.1　试验目的 6

1.3　可靠性试验的目的和分类 6

1.2.4　失效模式、机理及其分布 6

1.2.3　失效率或寿命 6

1.3.2　试验分类及应用对象 7

1.4　可靠性试验技术的发展 10

1.4.1　寿命试验技术的发展 10

1.4.2　高可靠元器件可靠性试验技术的发展 12

参考文献 13

第2章　可靠性数学及应用 14

2.1　寿命分布 14

2.1.1　指数分布 14

2.1.3　对数正态分布 15

2.1.2　正态分布 15

2.1.4　威布尔分布 16

2.2　抽样检验 16

2.2.1　抽样检验的必要性及其目的 16

2.2.2　抽样概率分布 17

2.2.3　抽样特性曲线（OC曲线） 18

2.2.4　计数抽样检验方案 19

2.2.5　LTPD抽样检验 21

2.2.6　AQL抽样检验 25

2.2.7　指数型失效率抽样方案 28

2.2.8　元件失效率鉴定检验抽样 29

2.2.9　固定样本大小抽样检验 30

2.2.10　确定抽样方案示例 31

2.2.11　逐批抽样检验（检查）和周期抽样检验（检查）的实施 32

2.3　试验数据的处理方法 36

2.3.1　最佳线性无偏估计 36

2.3.2　极大似然估计 38

2.3.3　图估计 38

参考文献 40

3.1　寿命与应力的关系 41

3.1.1　寿命与温度关系的阿列尼乌斯模型 41

第3章　寿命试验 41

3.1.2　寿命与温度及非温度应力关系的爱林模型 43

3.1.3　寿命与电压关系的逆幂律模型 44

3.1.4　电解腐蚀寿命与湿度的关系 45

3.2　指数分布寿命试验 45

3.2.1　指数分布寿命试验的意义 45

3.2.2　试验设计 46

3.2.3　试验结果的统计分析 47

3.3.1　进行加速寿命试验的必要性 49

3.3.2　加速寿命试验方法分类 49

3.3　加速寿命试验 49

3.3.3　恒定应力加速寿命试验设计及其实施 50

3.3.4　恒定应力加速寿命试验结果的图估计法 52

3.3.5　加速寿命试验中方程常数及加速系数的估计 64

3.3.6　加速寿命试验案例——高频大功率晶体管3DA76D的加速寿命试验 66

3.4　寿命试验中的一些技术问题 71

3.4.1　试验方法问题 71

3.4.2　测量方法问题 72

3.4.3　试验设备和装置问题 72

3.4.4　保证测量数据的准确性问题 72

参考文献 73

4.1.1　环境试验的作用 74

第4章　环境试验 74

4.1　概述 74

4.1.2　环境试验的类型 75

4.1.3　环境试验发展概况 77

4.2　气候环境试验 78

4.2.1　低温试验 78

4.2.2　高温试验 79

4.2.3　温度变化试验 81

4.2.4　湿热试验 84

4.3.1　冲击试验 87

4.3　机械环境试验 87

4.3.2　碰撞试验 91

4.3.3　跌落与翻倒试验 93

4.3.4　正弦振动试验 95

4.3.5　随机振动试验 97

4.3.6　恒定（稳态）加速度试验 100

4.4　水浸渍试验 102

4.4.1　试验目的 102

4.4.2　试验条件 102

4.4.3　试验程序 102

4.5.1　试验目的 103

4.5　低气压试验 103

4.4.4　有关技术与设备要求 103

4.5.2　试验条件 104

4.5.3　试验程序 104

4.5.4　有关技术与设备要求 104

4.6　太阳辐射试验 105

4.6.1　试验目的 105

4.6.2　试验条件 105

4.6.3　试验程序 106

4.6.4　有关技术和设备要求 106

4.7.2　试验条件 110

4.7　电离辐射试验 110

4.7.1　试验目的 110

4.7.3　试验程序 111

4.7.4　有关技术与设备要求 112

4.8　盐雾腐蚀试验 115

4.8.1　试验目的 115

4.8.2　试验条件 115

4.8.3　试验程序 116

4.8.4　有关技术与设备要求 116

4.9.2　试验条件 117

4.9.1　试验目的 117

4.9　霉菌试验 117

4.9.3　试验程序 118

4.9.4　有关技术与设备要求 120

4.10　沙尘试验 121

4.10.1　试验目的 121

4.10.2　试验条件 121

4.10.3　试验程序 122

4.10.4　有关技术与设备要求 122

4.11.1　试验目的 123

4.11.2　试验条件 123

4.11　地震试验 123

4.11.3　试验程序 125

4.11.4　有关技术与设备要求 126

4.12　声震试验 129

4.12.1　试验目的 129

4.12.2　试验条件 129

4.12.3　试验程序 129

4.12.4　有关技术与设备要求 130

4.13　运输试验 131

4.13.1　试验目的 131

4.13.4　有关技术与设备要求 132

4.13.3　试验程序 132

4.13.2　试验条件 132

4.14　天然环境试验 133

4.14.1　试验目的 133

4.14.2　试验条件 133

4.14.3　试验程序 133

4.14.4　有关技术与设备要求 134

4.15　综合环境试验 136

4.15.1　试验目的 136

4.15.2　试验条件 136

4.15.3　试验程序 137

4.15.4　有关技术与设备要求 138

参考文献 140

第5章　极限应力试验 141

5.1　极限应力试验的概念 141

5.2　进行极限应力试验的目的和作用 141

5.3　极限应力试验的电参数测试 141

5.4　极限应力试验的程序 141

5.5　极限应力试验方法 142

5.5.1　热评价 142

5.5.2　持续温度循环试验 146

5.5.3　步进应力机械冲击试验 148

5.5.4　步进应力恒定加速度试验 149

5.5.6　恒定高应力工作寿命试验 150

5.5.7　步进应力储存寿命试验 150

5.5.8　试验失效样品分析程序 150

5.5.5　步进应力工作寿命试验 150

5.5.9　极限试验方案 156

5.6　案例 156

5.6.1　某高可靠InGaP/GaAs异质结晶体管（HBT）的热分析 156

5.6.2　某航天工程用的微处理器的步进应力恒定加速度试验 157

参考文献 159

6.1.1　鉴定试验目的 160

6.1.2　鉴定试验分类和特点 160

6.1　鉴定试验和元器件质量等级 160

第6章　电子元器件鉴定试验 160

6.1.3　国内外电子元器件的可靠性／质量等级 161

6.2　鉴定试验管理 162

6.2.1　鉴定实验室 162

6.2.2　鉴定形式 163

6.2.3　新品鉴定工作程序 163

6.2.4　工作效果 164

6.3　鉴定试验程序 164

6.3.4　失效判据 165

6.3.3　测试、试验项目及其条件 165

6.3.5　允许失效数 165

6.3.1　鉴定检验批组成 165

6.3.2　鉴定试验样品抽取 165

6.3.6　试验数据处理和出具鉴定报告 166

6.3.7　失效报告与纠正措施报告 166

6.3.8　鉴定合格资格的维持 166

6.4　鉴定试验大纲 166

6.5　鉴定试验方法 166

6.5.1　传统试验方法 166

6.5.2　现代试验方法 167

6.6.1　元器件失效率鉴定试验示例 169

6.6　试验示例 169

6.6.2　元器件质量等级鉴定试验示例 170

第7章　可靠性筛选试验 173

7.1　可靠性筛选试验的意义及其特点和分类 173

7.1.1　可靠性筛选试验的意义和特点 173

7.1.2　筛选试验的分类 174

7.2　常用的可靠性筛选方法 175

7.2.1　检查筛选 175

7.2.2　环境应力筛选 177

7.2.3　寿命筛选 179

7.2.4　特性参数电测筛选 183

7.3　精密老练筛选方法 186

7.4　线性判别筛选方法 187

7.4.1　线性判别筛选的基本原理 187

7.4.2　线性判别式的建立 187

7.4.3　示例——用线性判别法筛选半导体器件3DA76 189

7.5　可靠性物理筛选方法 196

7.5.1　无源元件非线性筛选 196

7.5.2　噪声测量筛选 198

7.6　可靠性筛选方案的设计 199

7.6.1　筛选项目的确定 200

7.6.2　筛选应力强度（水平）的确定 203

7.6.3　筛选时间的确定 206

7.6.4　电参数测量周期的确定 210

7.6.5　筛选参数及判据的确定 210

7.7　可靠性筛选方案的评价 211

7.7.1　筛选淘汰率 211

7.7.2　筛选效率 211

7.7.3　筛选效果 212

7.8　元器件补充筛选（二次筛选） 212

7.8.1　补充筛选（二次筛选）的适用范围 212

7.8.3　补充筛选（二次筛选）的风险性 213

7.8.4　确定元器件补充筛选（二次筛选）程序的原则 213

7.8.2　补充筛选（二次筛选）的局限性 213

7.8.5　元器件补充筛选程序示例 214

参考文献 217

第8章　可靠性增长试验 218

8.1　可靠性增长概念 218

8.1.1　概述 218

8.1.2　可靠性增长过程 219

8.1.3　杜安模型与增长曲线 220

8.2　可靠性增长原理 222

8.2.1　薄弱环节与故障分类 222

8.2.2　故障纠正方式 224

8.2.3　增长管理参数 225

8.3　增长试验概述 226

8.3.1　基本内容 226

8.3.2　试验阶段划分 226

8.3.3 TAAF与FRACAS 226

8.4　试前准备 228

8.4.1　试验大纲与计划 228

8.4.2　试验条件准备 229

8.4.3　试前处理及性能测试 230

8.5　试验的实施 230

8.5.1　试验实施过程 230

8.5.2　试验过程监控 232

8.6　试验总结与评估 233

8.6.1　试验总结报告 233

8.6.2　信息收集与处理 234

8.6.3　增长分析与评估 236

8.6.4　增长试验用例 239

8.7　可靠性增长管理 242

8.7.1　定量控制管理 242

8.7.2　工程监督管理 243

8.7.3　元器件增长管理 243

8.8　可靠性增长的工程应用模式 243

8.8.1　两次试验比较增长模式 244

8.8.2　消除失效模增长模式 245

8.8.3　分阶段试验增长模式 245

8.8.4　依试验序列增长模式 246

参考文献 247

第9章　元器件失效分析和失效机理 249

9.1　电子元器件失效分析技术 249

9.1.1　失效分析的基本概念 249

9.1.2　失效分析的重要意义 249

9.1.3　失效分析的一般程序 250

9.1.4　收集失效现场数据 250

9.1.5　以失效分析为目的电测技术 251

9.1.6　无损失效分析技术 252

9.1.7　样品制备技术 254

9.1.8　显微形貌像技术 257

9.1.9　以测量电压效应为基础的失效定位技术 258

9.1.10　以测量电流效应为基础的失效定位技术 260

9.1.11　电子元器件化学成分分析技术 263

9.2　电子元器件主要失效机理与分析技术 264

9.2.1　常用元件的主要失效机理和分析技术 264

9.2.2　分立半导体器件和集成电路共有的失效部位、机理和分析技术 265

9.2.3　超大规模集成电路（VLSI）的主要失效机理和分析技术 278

9.3.1　电源浪涌，静电放电或电压瞬变引起的失效 281

9.3　电子元器件失效分析案例 281

9.3.2　制造工艺引起的失效 283

9.4　结束语 285

参考文献 285

第10章　破坏性物理分析（DPA） 286

10.1　一般要求 286

10.1.1　应进行DPA的元器件 286

10.1.2　DPA试验依据 287

10.1.3　DPA不合格批的处理 288

10.2.1　一般工作程序 289

10.2.2　DPA抽样和试验项目 289

10.2　工作程序 289

10.2.3　DPA数据记录和信息采集 290

10.2.4　DPA报告 290

10.3　DPA主要项目基本要求 291

10.4　DPA技术实际应用效果案例 292

参考文献 293

第11章　使用状态中元器件失效预测技术 294

11.1　概述 294

11.2　使用状态中的元器件 294

11.2.1　定义 294

11.2.2　元器件现场失效机理 295

11.3.1　过程及类型 296

11.3　使用状态下元器件失效过程模型 296

11.3.2　更新函数 297

11.3.3　更新过程的特性 298

11.3.4　元器件失效率与插座的M（t）函数关系 299

11.3.5　残余寿命和工作时间 300

11.3.6　叠加更新过程 301

11.4　实用模型 303

11.4.1　双模混合指数分布 303

11.4.2　双模混合指数分布的应用 304

11.4.3　元器件位置的M（t）函数精确计算及粗估 305

11.4.4　M（t）的图估程序 305

11.4.5　双模混合指数分布的检验 306

11.4.6　近似精度的修正 307

11.4.7　在应力筛选的应用［7］ 308

11.5　元器件位置可靠性分析实例 308

11.5.1　晶体管可靠性分析 308

11.5.2　晶体管残存寿命 311

11.5.3　集成电路可靠性分析 312

11.5.4　分布检验 313

11.6　组件失效预测 313

11.6.1　M（t）曲线的简化 314

11.6.2　参数估计 315

11.6.3　PCB可靠性分析 316

11.7　蒙特卡罗仿真 318

11.7.1　概述 318

11.7.2　系统模型 318

11.7.3　失效模拟 318

11.7.4　仿真案例 320

11.7.5　失效模拟程序及技术 321

11.8　个体关键元器件的失效预测 323

11.8.1　预测的基本程序 323

11.8.2　现场工作环境调查 323

11.8.3　现场失效样品的失效机理分析 324

11.8.6　预测和同类产品的可靠性试验 325

11.8.4　分析样品的参数测试 325

11.8.5　非破坏性物理分析 325

11.9　现场失效分析实例 326

11.9.1　某小型电台中用的发射管3DA76的失效预测 326

11.9.2　被预测器件的参数测试分析案例 327

11.9.3　主要参数的全温测试案例 328

11.9.4　外观检查例子 329

11.9.5　检漏和水汽的露点检测 330

11.9.6　特殊参数的检测 330

11.10　现场可靠性数据自动收集系统 331

参考文献 333

11.11　结论 333

第12章　试验数据信息智能化管理系统（LIMS） 334

12.1　LIMS系统简介 334

12.1.1　基本概念 334

12.1.2　LIMS技术的发展 334

12.1.3　LIMS硬件和软件要求 335

12.2　LIMS的特点和功能 335

12.3　数据智能化采集处理系统 336

12.4　试验流程管理系统 338

12.5　试验信息管理系统 345

参考文献 350