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第1章　元器件的分类 1

1.1　现代元器件的发展里程碑 1

1.1.1　第一个半导体晶体管的诞生 1

1.1.2　集成电路的发明和商业化 1

1.2　元器件的分类与功能 2

1.2.1 电气元件 3

1.2.2　机电元件 7

1.2.3 电子器件 9

1.2.4　其他元器件 16

1.3　MEMS器件 17

1.3.1　MEMS压力与惯性器件 17

1.3.2　微流体器件 19

1.3.3　微光机电系统 19

1.3.4　生物MEMS器件 20

1.3.5　射频MEMS器件 21

1.3.6　MEMS器件的主要失效机理 21

本章小结 22

习题 22

第2章　元器件制造技术 23

2.1　半导体集成电路芯片制造技术 23

2.1.1　发展里程碑 23

2.1.2　基本工艺 23

2.1.3　器件工艺 28

2.1.4　芯片加工中的缺陷和成品率预测 33

2.2　混合集成电路工艺 33

2.2.1　厚膜工艺 34

2.2.2　薄膜工艺 35

2.2.3　混合集成电路的失效 35

2.3　微机械加工技术 35

2.3.1　体硅加工 36

2.3.2　表面微加工 36

2.3.3　LIGA工艺 37

2.4　纳米尺度制造 38

本章小结 39

习题 40

第3章　微电子的封装技术 41

3.1　微电子封装概述 41

3.1.1　封装的作用 41

3.1.2　封装发展历程 41

3.1.3　微电子封装的分级 43

3.1.4　封装的分类 43

3.2　器件级封装工艺 45

3.2.1　典型工艺流程 45

3.2.2　芯片互连方法 47

3.3　器件级封装的分类及其特点 50

3.3.1　插装型封装 50

3.3.2　表面安装型封装 51

3.3.3　多芯片组件 53

3.4　封装技术的发展及应用 55

3.4.1　3D封装 55

3.4.2　系统封装 56

3.4.3　MEMS封装 56

3.5　微电子的失效机理 56

3.5.1　热／机械失效 57

3.5.2　电致失效 60

3.5.3　电化学失效 63

本章小结 65

习题 65

第4章　元器件可靠性试验与评价技术 67

4.1　元器件可靠性试验 67

4.1.1　元器件可靠性试验的定义 67

4.1.2　元器件可靠性试验的分类 67

4.1.3　元器件可靠性试验方法的国内外标准 69

4.2　元器件可靠性基础试验 70

4.2.1　元器件可靠性基础试验的定义 70

4.2.2　可靠性基础试验的分类 71

4.2.3　气候环境应力试验 74

4.2.4　机械环境应力试验 78

4.2.5　与封装有关的试验 80

4.2.6　与密封有关的试验 82

4.2.7　老炼试验 83

4.2.8　与外引线有关的试验 85

4.2.9　特殊试验 86

4.2.10　与标识有关的试验 90

4.2.11　与辐射有关的试验 90

4.2.12　塑封器件特殊的可靠性基础试验 91

4.3　元器件可靠性寿命试验 92

4.3.1　寿命试验的定义和分类 92

4.3.2　指数分布寿命试验方案的确定 93

4.3.3　寿命试验中的一些技术问题 96

4.4　元器件加速寿命试验 98

4.4.1　加速寿命试验的定义 98

4.4.2　加速寿命试验的分类 99

4.4.3　加速寿命试验的理论依据 100

4.4.4　恒定应力加速寿命试验方案的设计与实施 103

4.4.5　加速寿命试验的数据处理 106

4.4.6　加速寿命试验举例 108

4.5　元器件可靠性试验的设计 114

4.6　现代元器件可靠性评价技术 116

4.6.1　现代元器件可靠性评价技术的发展 116

4.6.2　晶片级可靠性评价技术 117

4.6.3　微电子测试结构可靠性评价技术 118

4.6.4　结构工艺质量认证可靠性评价技术 118

4.6.5　敏感参数可靠性评价技术 118

4.7　计算机辅助集成电路可靠性评价技术 119

4.7.1　计算机辅助集成电路可靠性评价技术概述 119

4.7.2　计算机辅助集成电路可靠性评价系统的构成 120

4.7.3　电迁移失效计算机模拟技术 121

4.7.4　热载流子退化计算机模拟技术 123

4.7.5　氧化层击穿失效计算机模拟技术 124

本章小结 125

习题 125

第5章 元器件的使用可靠性控制 126

5.1　元器件可靠性与质量的概念 126

5.1.1　元器件的可靠性 126

5.1.2　元器件的失效率 126

5.1.3　元器件质量与质量等级 127

5.2　元器件的使用质量管理 130

5.2.1　元器件的使用质量管理流程 130

5.2.2　元器件选择 132

5.2.3　元器件采购 132

5.2.4　元器件监制 133

5.2.5　元器件验收 133

5.2.6　元器件二次筛选 134

5.2.7　元器件破坏性物理分析（DPA） 134

5.2.8　元器件失效分析 135

5.2.9　元器件使用 135

5.2.10　元器件电装与调试 136

5.2.11　元器件储存保管和超期复验 136

5.2.12　元器件发放 136

5.2.13　失效或不合格元器件处理 137

5.2.14　元器件评审 137

5.2.15　元器件质量信息管理 137

5.3　元器件选用分析评价及其控制要求 138

5.3.1　元器件选用与分析评价过程 138

5.3.2　元器件优选目录制定和使用 140

5.3.3　军用产品元器件的选择 141

5.3.4　军用元器件选用的控制要求 143

5.4　军用元器件质量保证及其标准 145

5.4.1　军用元器件质量保证概述 145

5.4.2　军用元器件可靠性和质量保证有关标准 147

本章小结 151

习题 151

第6章　元器件的降额设计 152

6.1 降额设计的定义与目的 152

6.2　降额设计的工作内容与基本原则 153

6.2.1　降额设计的工作内容 153

6.2.2　降额设计的基本原则 158

6.3　降额设计的工作过程 159

6.3.1　确定降额准则 159

6.3.2　确定降额等级 159

6.3.3　确定降额参数及多项参数的降额考虑 160

6.3.4　确定降额因子 161

6.3.5　降额计算及分析 161

6.4　降额设计中元器件结温的计算 162

6.4.1　通过热阻计算结温 162

6.4.2　结温的近似计算 163

6.5　降额设计示例 164

6.5.1　模拟电路（运算放大器）降额设计示例 164

6.5.2　电阻器降额设计示例 165

6.5.3　电容器降额设计示例 166

本章小结 166

习题 167

第7章　热设计与热分析 168

7.1　热设计的目的与作用 168

7.2　温度对元器件可靠性的影响 168

7.3　热设计理论基础 169

7.3.1　传热的基本原则 169

7.3.2　传热的基本定律 169

7.3.3　热阻及热阻网络 170

7.3.4　热电模拟 170

7.4　元器件的热匹配设计 171

7.4.1　热不匹配应力的产生 171

7.4.2　热匹配设计的内容 172

7.5　元器件使用中的热设计 173

7.5.1　元器件的自然冷却设计 173

7.5.2　元器件的强迫空气冷却设计 174

7.5.3　元器件的液体冷却设计 174

7.5.4　元器件的安装与布局 175

7.5.5　元器件在印制板上的安装与布局 176

7.5.6　减小元器件热应变的安装方法 176

7.5.7　元器件的热屏蔽与热隔离 177

7.6　功率器件的热设计 178

7.6.1　功率器件热性能的主要参数 178

7.6.2　功率器件的热设计方法 179

7.6.3　功率器件散热系统传热分析 179

7.6.4　散热器的选择与应用 181

7.7　热分析 184

7.7.1　热分析的目的 184

7.7.2　热分析方法 184

7.7.3　热分析步骤及注意事项 186

7.7.4　热分析示例 187

本章小结 191

习题 191

第8章　静电放电损伤及防护 192

8.1　静电的产生 192

8.1.1　摩擦产生静电 192

8.1.2　感应产生静电 193

8.2　静电源 193

8.2.1　人体静电 193

8.2.2　尘埃静电 194

8.3　静电放电模型 195

8.3.1　人体静电放电模型（HBM） 195

8.3.2　带电器件放电模型（CDM） 195

8.3.3 电场感应放电模型（FIM） 196

8.4　半导体器件对静电放电的敏感度 196

8.5　静电放电损伤的特点、失效模式和失效机理 198

8.5.1　静电放电对元器件损伤的特点 198

8.5.2　静电放电对元器件损伤的失效模式和失效机理 199

8.6　静电防护 200

8.6.1　器件生产设计中的防静电措施 200

8.6.2　使用中的防静电措施 201

本章小结 203

习题 203

第9章　可靠性筛选 204

9.1　可靠性筛选的定义与目的 204

9.2　可靠性筛选的特点 205

9.3　可靠性筛选的分类 205

9.4　筛选方法的确定 206

9.4.1　筛选项目的确定 206

9.4.2　筛选应力强度的确定 208

9.4.3　筛选时间的确定 209

9.5　筛选方案的设计 210

9.6　筛选效果的评价 211

9.7　特殊使用条件下的筛选 213

9.7.1 二次筛选 213

9.7.2　升级筛选 216

本章小结 220

习题 220

第10章　破坏性物理分析与失效分析 221

10.1　破坏性物理分析 221

10.1.1　破坏性物理分析的定义 221

10.1.2　破坏性物理分析的目的 221

10.1.3 国内外开展破坏性物理分析的情况 222

10.1.4　破坏性物理分析的工作适用范围及时机 223

10.1.5　破坏性物理分析的工作方法和程序 223

10.1.6　破坏性物理分析试验项目的裁剪 227

10.1.7　破坏性物理分析的结论和不合格处理 228

10.1.8　破坏性物理分析工作实例 229

10.2　失效分析 230

10.2.1　失效分析的目的和作用 230

10.2.2　失效分析的基本原则 231

10.2.3　失效分析工作的基本内容 233

10.2.4　元器件的主要失效模式和失效机理 234

10.2.5　元器件失效分析的基本实施程序 237

10.2.6　半导体集成电路失效分析程序 243

10.2.7　电容器的失效分析程序 244

10.2.8　失效分析常用设备 245

10.2.9　失效分析实例 246

10.3　破坏性物理分析与失效分析的比较 249

本章小结 250

习题 250

附录A 电阻器与电位器的分类代号及意义 251

附录B 电容器的分类代号及意义 252

附录C　国产半导体分立器件的型号命名 253

附录D　JM88SC1616型加密存储器电路鉴定检验A组电测试项目 254

附录E　JM88SC1616型加密存储器电路鉴定检验B组物理性能试验项目 256

附录F　JM88SC1616型加密存储器电路鉴定检验C组鉴定检验项目 258

附录G　JM88SC1616型加密存储器电路鉴定检验D组鉴定检验项目 259

附录H　JM88SC1616型加密存储器电路鉴定检验E组（辐射强度保证试验）鉴定检验项目 262

附录I 国产元器件降额参数、降额等级及降额因子 263

附录J　各类元器件破坏性物理分析（DPA）试验项目 268

参考文献 271