第1章_电子元器件失效分析_可靠性物理

内容简介内容简介本书是“电子元器件质量与可靠性技术”从书之一，较全面地论述并介绍了电子元器件可靠性物理的基础知识和失效分析技术。

全书分为四个部分。

首先阐述了电子元器件失效分析中的理论基础，包括有关原子物理学、材料学、化学、冶金学及元器件的基本工作原理，介绍了与元器件失效相关的制造工艺和技术；第二部分论述了失效的物理模型，介绍了失效分析程序、常用的失效分析方法和技术，以及用于失效分析的较先进的微理化分析技术；第三部分结合具体的元器件：微电子器件、阻容元件、继电器及连接器、光电子器件和真空电子器件，以及元器件的引线和电极系统的失效模式和失效机理加以剖析，提出了提高电子元器件可靠性的措施。

最后阐述了元器件静电放电失效的原理和防护；元器件的辐射效应和抗辐射加固技术。

本书供从事各类电子元器件的研制、生产和使用的科技人员、管理人员、质量和可靠性工作者学习与参考，也可供高等学校电子、电工、光电子、真空电子、材料和信息类等相关专业的师生阅读。

图书目录绪论0.1信息时代与电子元器件0.1.121世纪是信息时代0.1.2信息技术的发展趋势0.1.3电子元器件的发展0.2电子元器件的质量和可靠性0.2.1一代器件、一代整机、一代装备0.2.2电子元器件的定义0.2.3电子元器件可靠性物理研究的内容0.2.4电子元器件的质量和可靠性第1章电子元器件的理论基础1.1固体及半导体导电理论简介1.1.1晶体的基本类型1.1.2晶体的结构1.1.3晶体的能带结构1.1.4n型和p型半导体1.1.5载流子的漂移与扩散1.1.6金属热电子发射和接触电势差1.2基础元件1.2.1电阻器1.2.2电感器1.2.3电容器1.3pn结1.3.1pn结的空间电荷区1.3.2pn结的伏安特性1.3.3pn结的势垒电容和扩散电容1.3.4pn结的击穿1.4晶体三极管1.4.1半导体晶体管的发明1.4.2双极（型）晶体管的静态特性1.4.3双极晶体管的频率特性1.5半导体表面概论1.5.1半导体表面效应1.5.2功函数和氧化层电荷1.6mos场效应晶体管（mosfet）1.6.1mos 晶体管的工作原理1.6.2mos晶体管的电流电压方程1.7半导体的光-电子学效应1.7.1内光电效应1.7.2外光电效应1.7.3受激发射1.8真空电子器件基础1.8.1什么是电子1.8.2自由电子在静电场中的运动1.8.3电子在磁场中的运动1.8.4电子在复合电场和磁场中的运动1.9相图1.9.1一元相图1.9.2二元相图1.9.3共晶相图1.9.4包晶反应及其他反应1.10金属膜及金属化层1.10.1金属膜的电阻1.10.2金属—绝缘体（膜）接触1.10.3金属—半导体的欧姆接触习题与思考题笫2章电子元器件的技术基础2.1平面工艺与集成电路2.1.1硅平面型晶体管2.1.2硅平面工艺的特点2.1.3集成电路的出现2.1.4mos晶体管在大规模集成电路中的重要地位2.1.5微电子工艺技术2.2氧化工艺2.2.1sio2膜的特性2.2.2热生长氧化膜制备2.2.3氧化层错2.3刻蚀技术2.3.1刻蚀工艺流程2.3.2抗蚀剂2.3.3曝光技术2.3.4显影工序2.3.5套刻容差2.3.6刻蚀技术2.3.7干法刻蚀工艺的比较2.4扩散法掺杂技术2.4.1微电子技术对掺杂的要求2.4.2固体中的扩散模型和杂质分布2.4.3扩散系数和扩散机制2.4.4微电子技术中的扩散方法2.4.5测量技术2.5离子注入掺杂技术2.5.1离子注入深度和注入浓度分布2.5.2离子注入设备2.5.3注入损伤和退火2.5.4离子注入层的检测2.5.5离子注入与扩散法掺杂工艺的比较2.6晶体外延生长技术2.6.1外延工艺的作用2.6.2外延设备和反应室中的工作状态2.6.3外延的基本原理2.6.4外延掺杂和杂质浓度分布2.6.5外延缺陷及降低缺陷的方法2.6.6其他外延生长技术2.7表面薄膜气相淀积技术2.7.1物理气相淀积（pvd）技术2.7.2化学气相淀积（cvd）技术2.7.3台阶的覆盖问题2.7.4淀积方法的比较2.8清洁处理2.8.1表面污染及来源2.8.2清洁处理方法的分类2.8.3等离子清洗2.9双极集成电路制造工艺2.10cmos集成电路制造工艺2.11低压气体放电和等离子体2.11.1自持放电2.11.2等离子体的产生方法2.11.3气体放电中的物理和化学现象2.12腐蚀2.12.1原电池的电极和电极反应2.12.2电极电势2.12.3电解2.12.4金属的腐蚀和钝化2.12.5原电池的电化学腐蚀2.12.6金属迁移习题与思考题第3章电子元器件失效的物理模型3.1失效与环境应力3.1.1失效的定量判据3.1.2失效的分类3.1.3环境应力与失效3.1.4环境保护设计3.1.5材料的结构与失效3.2失效物理模型3.2.1界限模型3.2.2耐久模型3.2.3应力-强度模型3.2.4反应速度论——阿列里乌斯(arrhenius)模型3.2.5反应速度论——艾林（eyring）模型3.2.6最弱环模型及串联模型3.2.7并联模型和筷子表模型3.2.8累积损伤（疲劳损伤）模型3.3失效模式与失效机理3.3.1失效机理的各种主要原因3.3.2失效机理和失效模式的相关性3.3.3失效模式和失效机理随时间变化3.3.4失效模式和机理与质量等级的关系3.3.5集成电路的质量等级习题与思考题第4章失效分析和破坏性物理分析4.1电子元器件失效分析的目的及作用4.2失效分析工作的流程和通用原则4.2.1失效分析工作的流程4.2.2电子元器件失效分析的一些原则4.3失效分析报告4.3.1失效的数据收集4.3.2失效分析报告内容4.3.3失效分析报告格式4.3.4失效分析报告的审查、处理和应用4.4失效机理的验证试验和失效模式的统计评估4.4.1失效原因和机理的假设及分析4.4.2失效机理验证工作4.4.3估计失效模式的发生概率和危害性4.5电子元器件失效分析的程序4.5.1电子元器件失效分析程序的步骤4.5.2中国军用标准的微电路失效分析程序4.5.3军用标准中微电路失效分析程序的特点4.5.4微电路失效分析程序的比较4.6破坏性物理分析4.6.1破坏性物理分析的目的和试验项目4.6.2破坏性物理分析的作用与失效分析的关系4.6.3破坏性物理分析的方法和程序4.6.4破坏性物理分析案例习题与思考题第5章电子元器件失效分析方法5.1电子元器件失效分析的常用程序及方法5.1.1元器件的解焊技术5.1.2非破坏性的分析方法5.1.3半破坏性的分析方法5.1.4破坏性分析方法5.1.5综合评价和对策5.2失效分析中几种常用方法介绍5.2.1结截面显示方法5.2.2内涂料去除方法5.2.3钝化层等的去除方法5.2.4材料缺陷的显示方法5.2.5扩散管道显示方法5.2.6判断二氧化硅层针孔的几种方法5.2.7微小区域的探测技术5.3从失效器件的电学特性分析失效5.3.1电连接性检测5.3.2端口的伏安特性检测5.3.3引出端之间的电测试5.3.4晶体管异常输出特性曲线5.3.5mos管异常输出特性曲线5.3.6测试分析时应注意的几个问题5.4电子元器件失效分析技术5.4.1光学显微镜分析技术5.4.2红外显微镜分析技术5.4.3显微红外热像仪分析技术5.4.4声学显微镜分析技术5.4.5液晶热点检测技术5.4.6光辐射显微分析技术5.4.7判断失效部位和机理的方法5.5电子元器件失效分析常用设备5.5.1元器件失效分析的常用设备5.5.2国外可靠性失效分析实验室设备情况习题与思考题第6章微分析技术6.1引言6.2电子显微镜和x射线谱仪6.2.1电子束与固体表面的作用6.2.2扫描电镜（sem）6.2.3电子探针ｘ射线显微分析（edx、xes和wdx）6.2.4电子束测试系统（ebt）6.2.5透射电镜（tem）6.3俄歇电子能谱（ａｅｓ）6.3.1俄歇电子能谱仪的工作原理6.3.2俄歇电子能谱在电子元器件失效分析中的应用6.3.3综合性能分析装置6.4二次离子质谱（sims）6.4.1离子质谱仪6.4.2sims在失效分析中的应用6.5光电子能谱6.5.1ｘ射线光电子能谱(xps,esa)6.5.2紫外光电子能谱（ups）6.6卢瑟夫背散射频谱学（rbs）6.7其他微分析技术6.7.1中子活化分析（naa）6.7.2ｘ射线荧光（xrf）6.7.3激光反射（ｌｒ）6.7.4nra和edx6.8检测缺陷的iddq测试技术习题与思考题笫7章在管理工作中的失效分析和失效分析事例7.1电子元器件失效分析事例7.1.1齐纳二极管的失效分析7.1.2功率晶体管的疲劳寿命7.1.3由尘埃引起的开关接点接触不良的分析7.1.4对由硅污染引起的接触不良现象的分析7.1.5短路原因的分析7.1.6开路原因的分析7.1.7特性劣化原因的分析7.1.8钝化层过薄7.1.9氧化层缺陷7.1.10半导体器件内部可动多余物的失效分析7.2失效分析在工程管理中的应用7.2.1电子元器件和vlsi的制造环境7.2.2vlsi 对硅单晶材料的要求7.2.3液体中微粒子的测定7.2.4半导体的表面检测技术习题与思考题第8章电子元器件的电极系统及封装的失效机理8.1金属膜和金属化层的失效机理8.1.1机械损伤8.1.2非欧姆接触和接触电阻过大8.1.3结尖峰与结穿刺的失效8.1.4铝金属化再结构造成器件失效8.1.5氧化层台阶处金属膜断路8.1.6过合金化造成器件失效8.1.7金属化互连线开路的失效定位方法8.2金属的电迁移8.2.1电迁移现象8.2.2电迁移引起的器件失效模式8.2.3提高抗电迁移能力的措施8.2.4vlsi与电迁移8.2.5vlsi中的铜互连技术8.3引线键合的失效机理8.3.1键合工艺差错造成失效8.3.2内引线断裂和脱键8.3.3金属间化合物使au al系统失效8.3.4热循环使引线疲劳而失效8.3.5内涂料应力造成断丝8.3.6键合应力过大造成失效8.3.7引线键合失效的分析技术8.4电子元器件电极系统焊（压）接的失效8.4.1焊接、压接的失效模式8.4.2焊接的主要失效机理8.4.3消除焊接失效和隐患的措施8.5芯片贴装失效机理8.5.1银浆烧结8.5.2合金焊8.5.3有机聚合物粘接8.5.4芯片粘接失效的分析技术8.6电子元器件封装的可靠性8.6.1电子元器件封装的要求和类型8.6.2封装的失效模式8.6.3金属封装的失效机理8.6.4塑料封装的失效机理8.6.5封装失效的分析技术8.7电极系统和封装的腐蚀8.7.1电子元器件外引线的腐蚀8.7.2电子元器件内引线的腐蚀8.8电子元器件的热应力失效8.8.1热应力来源8.8.2热应力失效8.8.3电子元器件的热匹配设计8.9提高电极系统和封装可靠性的基本保证8.9.1封装8.9.2金属8.9.3其他材料8.9.4内部导体8.9.5封装元件材料和镀涂8.9.6器件镀涂工艺8.9.7芯片的镀覆与安装8.9.8零件镀涂工艺8.9.9返工规定（gjb33a中规定）习题与思考题第9章半导体和微电子器件的失效和可靠性9.1微电子器件的失效模式和失效机理9.1.1集成电路主要失效机理9.1.2半导体器件、集成电路失效模式与相应的失效机理9.2微电子器件的表面失效模式与失效机理9.2.1氧化层中的电荷9.2.2二氧化硅层缺陷对器件性能的影响9.2.3二氧化硅中正电荷对器件性能的影响9.2.4硅-二氧化硅的界面陷阱电荷对器件性能的影响9.3vlsi中金属-半导体接触系统的可靠性9.3.1铝—硅接触系统9.3.2硅化物对器件性能的影响及其可靠性问题9.4微电子器件的体内失效模式和失效机理9.4.1热电效应引起器件的失效9.4.2晶体缺陷对器件性能和可靠性的影响9.5微电子电路超薄栅介质的可靠性9.5.1概述9.5.2薄氧化层的与时间相关的介质击穿9.5.3热载流子效应9.6过电应力失效9.6.1过电应力失效及其判定9.6.2过电应力耐量试验9.6.3微电子器件的过电应力失效案例9.7闩锁效应9.7.1闩锁效应及其机理9.7.2闩锁发生条件9.7.3闩锁的检测方法9.7.4cmos电路的防闩锁设计9.7.5cmos电路闩锁失效的案例9.8动态存储器中的软误差9.8.1产生存储器软失效的两种失效机理9.8.2产生软误差的条件9.8.3降低软误差率的方法9.8.4sram中典型问题的解决方法9.9超大规模集成电路的主要失效机理和分析技术9.9.1超大规模集成电路（vlsi）的主要失效机理9.9.2vlsi漏电和短路的主要失效机理和失效定位技术9.9.3vlsi的失效分析技术的发展趋势习题与思考题第10章阻容元件的失效模式和失效机理10.1电阻器的失效模式与失效机理10.1.1电阻器的主要参数和类别10.1.2电阻器常见失效模式与失效机理10.1.3电阻器失效机理分析10.1.4电阻器的失效分析方法10.2电位器的失效模式与失效机理10.2.1电位器的主要参数和分类10.2.2常见失效模式与失效机理分析10.3电容器的失效模式与失效机理10.3.1电容器的主要参数和失效分析程序10.3.2电容器的解剖和分析方法10.3.3电容器失效模式和失效机理10.3.4电容器失效机理分析10.3.5提高电容器可靠性的措施10.3.6电容器失效分析案例10.4厚膜元件及互连线的失效模式与失效机理10.4.1薄膜元件及互连线的失效模式与失效机理10.4.2厚膜元件及互连线的失效模式和失效机理10.4.3混合电路焊接和封装的失效模式与失效机理习题与思考题第11章继电器和连接器的失效机理分析11.1接触元件的可靠性物理11.1.1接触电阻及其失效11.1.2接点粘结失效的类型及原因11.1.3接点的电腐蚀11.2继电器、连接器和开关的失效模式与失效机理11.2.1电磁继电器的失效模式、失效机理11.2.2连接器及开关的失效模式和失效机理11.3继电器与连接器的失效分析11.3.1失效分析的内容11.3.2失效分析的程序11.3.3继电器失效分析示例习题与思考题第12章光电子元器件的可靠性12.1激光器的可靠性12.1.1激光器基本理论12.1.2固体激光器的失效与可靠性12.1.3半导体激光器的失效与可靠性12.1.4气体激光器的失效与可靠性12.2高功率绿光固体激光器的寿命分析12.2.1二极管泵浦绿光固体激光器系统组成及功能12.2.2二极管泵浦绿光固体激光器的寿命分析12.3红外探测器12.3.1光子探测器12.3.2红外探测器的失效12.4光纤传输系统12.4.1光源12.4.2光无源器件12.4.3光器件的发展与应用12.5光电二极管的失效模式和失效机理12.5.1ingaas/inp光电二极管基本工作原理12.5.2pin是光电二极管基本结构图12.5.3基本工艺及技术12.5.4失效分析的常用程序和方法12.5.5主要失效模式和失效机理12.6光缆的失效模式和失效机理12.6.1工作原理12.6.2分类、基本结构及特性12.6.3光缆的工艺过程及技术12.6.4主要失效模式和失效机理12.6.5失效分析常用方法习题与思考题第13章真空电子器件的可靠性13.1真空电子器件的特点和重要性13.1.1真空电子器件的用途和含意13.1.2真空电子器件的基本特点13.1.3真空电子器件的分类13.2微波管的主要参量13.2.1磁控管的简单工作原理13.2.2微波管的性能参量13.3行波管的失效模式和失效机理13.3.1行波管的简单工作原理13.3.2行波管的可靠性13.3.3失效模式及提高可靠性的技术途径13.3.4失效分析案例（3）13.4真空电子器件阴极的可靠性13.4.1阴极发射材料13.4.2目前国内阴极存在的共性问题13.4.3解决目前阴极问题的措施和技术途径习题与思考题第14章电子元器件的静电放电损伤14.1静电的产生与来源14.1.1静电的特性14.1.2静电的产生14.1.3静电的来源：人和尘埃14.2静电放电模型14.2.1人体模型（hbm）14.2.2带电器件模型（cdm）14.2.3电场感应模型（fim）14.2.4机械模型（mm）14.2.5带电芯片模型（ccm）14.3静电放电灵敏度的测量14.3.1静电放电灵敏度（esds）的测量14.3.2静电敏感元器件的分类14.4静电放电失效模式和失效机理14.4.1静电放电失效模式14.4.2静电放电失效机理14.4.3静电放电（esd）损伤的失效分析方法14.4.4静电放电（esd）损伤的失效案例14.5对esd敏感元器件的失效机理和失效模式14.5.1mos结构14.5.2半导体结14.5.3薄膜电阻器14.5.4金属化条14.5.5采用非导电盖板、经过钝化的场效应结构14.5.6压电晶体14.5.7小间距电极14.6防静电放电失效的防护网络设计14.6.1概述14.6.2防护网络基本单元设计规则14.6.3元器件和混合电路的设计规则14.6.4组件设计考虑14.6.5esds元器件保护网络14.6.6输入防护电路的实验研究14.7静电放电失效的防护措施14.7.1防静电工作区（epa）14.7.2eds敏感元器件使用者的防静电措施14.7.3esds元器件包装、运送和储存过程中的防esd措施14.7.4器件使用时的防静电管理14.7.5防静电器材基本配置14.7.6制造集成电路净化间的静电防护习题与思考题第15章电子元器件的辐射效应15.1辐射环境15.1.1核爆炸环境15.1.2空间辐射环境15.2辐射与物质的相互作用15.2.1半导体材料的辐射效应15.2.2绝缘材料的辐射效应15.2.3电子材料在辐射环境中的敏感性15.2.4物质中的辐射效应15.3辐射对电子元器件性能的影响15.3.1辐射对双极器件性能的影响15.3.2辐射对场效应器件性能的影响15.3.3其他电子元器件的辐射效应15.3.4常用半导体分立器件的耐辐射特性15.3.5固态存储器的单粒子效应和多位翻转失效15.4核辐射对微电子电路的影响15.4.1双极集成电路15.4.2cmos集成电路15.4.3几种数字集成电路的抗辐射特性15.4.4模拟和数模混合集成电路15.5电子元器件抗辐射加固技术15.5.1抗辐射加固的一般方法15.5.2双极型晶体管的抗核加固技术15.5.3双极型集成电路的抗辐射加固技术15.5.4mos器件的抗辐射加固技术15.5.5光缆的抗核加固技术15.6核辐射有关专业名词及技术用语习题与思考题附录a部分微分析法一览表附录b两种表面分析方法的性能比较附录c各种表面分析方法的性能比较参考文献序言/前言前言本书是“电子元器件质量与可靠性技术”丛书之一，重点阐述电子元器件失效分析中的理论基础、失效的物理模型、失效分析的方法和技术、剖析电子元器件的失效模型和失效机理、静电放电失效的防护和抗辐射加固技术。

电子元器件的失效分析随着人们对电子产品质量可靠性的要求不断增加，电子元器件的可靠性不断引起人们的关注，如何提高可靠性成为电子元器件制造的热点问题。

例如在卫星、飞机、舰船和计算机等所用电子元器件质量可靠性是卫星、飞机、舰船和计算机质量可靠性的基础。

这些都成为电子元器件可靠性又来和发展的动力，而电子元器件的实效分析成为其中很重要的部分。

一、失效分析的定义及意义可靠性工作的目的不仅是为了了解、评价电子元器件的可靠性水平，更重要的是要改进、提高电子元器件的可靠性。

所以，在从使用现场或可靠性试验中获得失效器件后，必须对它进行各种测试、分析，寻找、确定失效的原因，将分析结果反馈给设计、制造、管理等有关部门，采取针对性强的有效纠正措施，以改进、提高器件的可靠性。

这种测试分析，寻找失效原因或机理的过程，就是失效分析。

失效分析室对电子元器件失效机理、原因的诊断过程，是提高电子元器件可靠性的必由之路。

元器件由设计到生产到应用等各个环节，都有可能失效，从而失效分析贯穿于电子元器件的整个寿命周期。

因此，需要找出其失效产生原因，确定失效模式，并提出纠正措施，防止相同失效模式和失效机理在每个元器件上重复出现，提高元器件的可靠性。

归纳起来，失效分析的意义有以下5点：（1）通过失效分析得到改进设计、工艺或应用的理论和思想。

（2）通过了解引起失效的物理现象得到预测可靠性模型公式。

（3）为可靠性试验条件提供理论依据和实际分析手段。

（4）在处理工程遇到的元器件问题时，为是否要整批不用提供决策依据。

（5）通过实施失效分析的纠正措施可以提高成品率和可靠性，减小系统试验和运行工作时的故障，得到明显的经济效益。

二、失效的分类在实际使用中，可以根据需要对失效做适当的分类。

按失效模式，可以分为开路、短路、无功能、特性退化（劣化）、重测合格；按失效原因，可以分成误用失效、本质失效、早期失效、偶然失效、耗损失效、自然失效；按失效程度，可分为完全失效、部分（局部）失效；按失效时间特性程度及时间特性的组合，可以分成突然失效、渐变失效、间隙失效、稳定失效、突变失效、退化失效、可恢复性失效；按失效后果的严重性，可以分为致命失效、严重失效、轻度失效；按失效的关联性和独立性，可以分为关联失效、非关联失效、独立失效、从属失效；按失效的场合，可分为试验失效、现场失效（现场失效可以再分为调试失效、运行失效）；按失效的外部表现，可以分为明显失效、隐蔽失效。

电子元器件失效分析技术摘要：在当前市场竞争的刺激下，电子产品趋向小型化、智能化，市场对产品质量的要求越来越高。

电子产品的质量和可靠性密不可分，可靠性研究对保证和提高电子产品的质量非常重要，因此对失效分析的要求也越来越高。

产品失效分析的目的不仅仅是判断失效的性质和原因，更重要的是找到一种有效的方法来主动防止重复失效。

电子元器件的失效分析要模式准确、原因清晰、机理明确、措施有效、模拟再现、外推。

关键词;电子元器件；技术发展；失效分析;在科技时代下，电子技术得以被应用于各个领域，尤其是集成电路的应用范围更是不断扩大，集成电路能否可靠的运行，对电子产品的功能发挥有着至关重要的影响，而为了保证集成电路的运行可靠性，就必须要开展必要的电子元器件失效分析。

一、电子元器件失效分析原则与基本程序1.电子元器件失效分析原则。

电子元器件失效分析一般是基于非破坏性检查所开展的分析活动，具有逐层化特征。

对于电子元器件来说，若失效根源无法通过非破坏性检查进行确定，则需要进一步探究失效根源。

失效分析的整个过程是获得信息的关键环节，为保证电子元器件失效分析合理，降低失效原因遗漏概率，在失效分析过程中必须遵循相关原则：第一，遵循“先制订方案、后进行操作”的原则，在外检后才能进行通电检查；第二，在加电测试过程中，遵循电流“先弱后强”的原则，失效分析应先从外部开始，后进入内部，起初保持静态，之后不断转变为动态化；第三，失效分析应遵循“先宏观、后微观”的原则，要先从普遍化角度开展失效分析，之后再从特殊化角度展开分析。

另外，还要明确失效分析的主次顺序，一般先对主要问题开展失效分析，必要情况下开展破坏性检测。

2.电子元器件失效分析基本程序。

首先，要对失效现象加以确认，做好失效样品制备及保存工作；其次，在对电子元器件进行外部检查和电性分析之后，分析其内部结构并开展可靠性测试，必要时可开展电路评价，之后开封并剥层；最后，对失效点进行准确定位，通过物理分析确定电子元器件失效机理，进而针对失效机理采取有效的纠正措施。

电子元器件失效分析一般的仪器都会一点点的误测率，但既然有五道测试，基本可以消退这种误测，否则就说明你的仪器实在太烂啦！然后就是自动选择机的问题，有没有误动作的可能性，最好找一个比较大的不良品样本，对机器进行测试。

假如上面两项都没有问题，那说明运输和贮存可能初相了问题，当然半导体器件受环境因素的影响是比较小的。

最终就有可能是客户和你们的仪器有肯定差距，从而造成这种状况。

当然还有一种状况，就是本身半导体器件质量有问题，漏电测试是反向加电压，可能就是在测试的过程中器件被击穿的。

目的对电子元器件的失效分析技术进行讨论并加以总结。

方法通过对电信器类、电阻器类等电子元器件的失效缘由、失效机理等故障现象进行分析。

结论电子元器件的质量与牢靠性保证体系一个重要组成部分是失效分析，对电子元器件进行失效分析，才能准时了解电子元器件的问题所在，才能为设备及系统的正常工作带来牢靠保障。

进入21世纪后，电子信息技术成为最重要的技术，电子元器件则是电子信息技术进展的前提。

为了促进电子信息技术的进一步进展，就要提高电子元器件的牢靠性，所以就必需了解电子元器件失效的机理、模式以及分析技术等。

1.失效的含义失效是指电子元器件消失的故障。

各种电子系统或者电子电路的重要组成部分一般是不同类型的元器件，当它需要的元器件较多时，则标志其设备的简单程度就较高；反之，则低。

一般还会把电路故障定义为：电路系统规定功能的丢失。

2.失效的分类依据不同的标准，对失效的分类一般主要有以下几种归类法。

以失效缘由为标准：主要分为本质失效、误用失效、偶然失效、自然失效等。

以失效程度为标准：主要分为部分失效、完全失效。

以失效模式为标准：主要分为无功能、短路、开路等。

以失效后果的严峻程度为标准：主要分为轻度失效、严峻失效以及致命失效。

除上述外，还有多种分类标准，如以失效场合、失效外部表现为标准等，不在这里一一赘述。

3.失效的机理电子元器件失效的机理也有不同分类，通常以其导致缘由作为分类依据，主要可分为下面几种失效机理。

２００６年１月第１卷第１期失效分析与预防创刊号电子元器件失效分析及技术发展恩云飞，罗宏伟，来萍（元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室，广州５１０６１０）［关键词］元器件；集成电路；失效分析［摘要】本文以集成电路为代表介绍了元器件失效分析方法、流程、技术及发展，失效分析是元器件质量、可靠性保证的重要环节，随着元器件设计与制造技术的提高以及失效分析技术及分析工具水平的提高，对元器件失效模式及失效机理的认识逐步加深，失效分析工作将发挥更大的作用。

［中图分类号］７烈０［文献标识码】ＡＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎＣｏｍｐｏｎｅｎｔＦａｉｌｕｒｅ加１ａｌｙｓｉｓＥＮＹｕｎ—ｆｅｉ，ＬＵＯＨｏｎｇ－ｗｅｉ，ＬＡＩＰｉｎｇ（舭砌ｎ４比６Ｄ砌叮如ｒ删嘶确筘如＆却彬咄面忆‰妞ｙ，国口ｎｇｚｂｕ５１０６１０，吼抛）Ｋｅｙｗｏ“ｋ：ｃｏｒｒｌｐｏｎｅｍ；ｉｎｔｅ黜ｄｃｉｎ面ｔ；ｆａｉｌｕｒｅａｎ由ｓｉｓＡｌ玲恻：蹦ｌｕｒｅａＩｌａｌｙｓｉｓｍｅ山０ｄ，ｎｏｗ粕ｄｔｅｃｌｌＴｌｏｌｏｇ）ｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ“ｎⅡＤｄｕｃｅｄｉｎｔｅｎＩｌｓｏｆｉｍｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｆ灿ｒｅ锄ａｌｙｓｉｓｉｓｉＩＩｌｐｏｎａｍｆ研ｃｏｍｐｏｎｅｍｑ１１ａｌｉｔ）ｒａｎｄｒｅｌｉａ：ｂｉＨ哆鹊㈣ｅ．ＡｓｔＩｌｅｄｅｖｅｌ叩Ｈｌｅｍ０ｆｃｏⅡｌｐｏｎｅｎｔｄｅｓｉ印ａｎｄｐｒｏｃｅｓｓ乜ｅｃｌｌＩｌ０１０舒，ｔ１１ｅｄｅｖｅｌ叩Ⅱ把ｍｏｆｆａｉｌｕｒｅａＩ】ｌａｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ锄ｄ黼ｌｕｒｅａＩｌａｌｙｓｉｓｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｆ越ｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｗｉⅡｂｅｍｏｒ｜ｅ粕ｄｍｏＩｅｕｓｅｆｍ．１前言失效分析的目的是通过失效机理、失效原因分析获得产品改进的建议，避免类似失效的发生，提高产品可靠性。

电子元器件的失效分析是借助各种测试技术和分析方法明确元器件的失效过程，分辨失效模式或机理，确定其最终的失效原因。

电子元器件失效分析及其提高可靠性技术研究电子元器件作为现代电子技术中不可或缺的一部分，其可靠性一直是工程师们关注的焦点。

然而，随着复杂度增加，越来越多的问题出现，比如电子元器件失效。

本文旨在探讨电子元器件失效的原因及其提高可靠性技术研究。

一、电子元器件失效的原因在电子元器件的使用过程中，失效几乎是不可避免的。

导致电子元器件失效有以下几个主要原因：1.使用环境不佳某些电子元器件需要在极端温度、湿度或压力下使用，如果使用环境恶劣，就会对电子元器件产生影响，导致它们的性能下降或失效。

2.材料老化由于时间的推移，电子元器件中的材料可以老化，导致它们无法正常工作。

这是一个比较常见的问题。

3.使用寿命到期每个电子元器件都有一定的使用寿命。

一旦达到其使用寿命，那么就可能会出现问题。

这种情况通常发生在电池和显示器上。

4.错误的设计或制造出现电子元器件失效的另一个原因是错误的设计或制造。

如果处理完这些问题的方式不恰当，那么电子元器件就可能无法正常工作。

二、提高电子元器件可靠性的技术研究为了降低电子元器件失效的风险，工程师们一直在努力实践着各种提高电子元器件可靠性的技术研究。

以下介绍几个不错的方案。

1.测试与质量控制在电子元器件制作完成之后，工程师们必须对它们进行测试和质量控制。

这些测试和质量控制可以确保电子元器件以正确的方式工作。

2.优化组装和布局通过优化组装和布局，可以降低电子元器件失效的风险。

在某些情况下，离散元件的组装方式可能更优于集成电路的组装方式。

3.原材料选择电子元器件制造商需要选择合适的原材料，以确保它们的产品质量。

这就涉及到对原材料的严格选择和标准。

4.结构优化电子元器件的结构对其可靠性有很大影响。

如果结构不够牢固，那么电子元器件就很可能出现失效。

工程师们可以通过改变元器件的结构或优化设计来提高其可靠性。

5.环境控制环境控制是提高电子元器件可靠性的另一个关键因素。

通过在制造过程中严格控制环境条件，可以降低电子元器件失效的风险。

电子元器件失效分析第一篇：电子元器件失效分析电子元器件失效分析1.失效分析的目的和意义电子元件失效分折的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象.分辨其失效模式和失效机理.确定其最终的失效原因，提出改进设计和制造工艺的建议。

防止失效的重复出现，提高元器件可靠性。

失效分折是产品可靠性工程的一个重要组成部分，失效分析广泛应用于确定研制生产过程中产生问题的原因，鉴别测试过程中与可靠性相关的失效，确认使用过程中的现场失效机理。

在电子元器件的研制阶段。

失效分折可纠正设计和研制中的错误，缩短研制周期；在电子器件的生产，测试和试用阶段，失效分析可找出电子元器件的失效原因和引起电子元件失效的责任方。

根据失效分析结果。

元器件生产厂改进器件的设计和生产工艺。

元器件使用方改进电路板设汁。

改进元器件和整机的测试，试验条件及程序，甚至以此更换不合格的元器件供货商。

因而，失效分析对加快电子元器件的研制速度.提高器件和整机的成品率和可靠性有重要意义。

失效分折对元器件的生产和使用都有重要的意义.如图所列。

元器件的失效可能发生在其生命周期的各个阶段.发生在产品研制阶段，生产阶段到使用阶段的各个环节，通过分析工艺废次品，早期失效，实验失效及现场失效的失效产品明确失效模式、分折失效机理，最终找出失效原因，因此元器件的使用方在元器件的选择、整机计划等方面，元器件生产方在产品的可靠性方案设计过程，都必须参考失效分折的结果。

通过失效分折，可鉴别失效模式，弄清失效机理，提出改进措施，并反馈到使用、生产中，将提高元器件和设备的可靠性。

2.失效分析的基本内容对电子元器件失效机理，原因的诊断过程叫失效分析。

进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。

失效分析的任务是确定失效模式和失效机理.提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理的重复出现。

因此，失效分析的主要内容包括：明确分析对象。

确定失效模式，判断失效原因，研究失效机理，提出预防措施（包括设计改进)。

电子元器件的失效分析随着人们对电子产品质量可靠性的要求不断增加，电子元器件的可靠性不断引起人们的关注，如何提高可靠性成为电子元器件制造的热点问题。

例如在卫星、飞机、舰船和计算机等所用电子元器件质量可靠性是卫星、飞机、舰船和计算机质量可靠性的基础。

这些都成为电子元器件可靠性又来和发展的动力，而电子元器件的实效分析成为其中很重要的部分。

一、失效分析的定义及意义可靠性工作的目的不仅是为了了解、评价电子元器件的可靠性水平，更重要的是要改进、提高电子元器件的可靠性。

所以，在从使用现场或可靠性试验中获得失效器件后，必须对它进行各种测试、分析，寻找、确定失效的原因，将分析结果反馈给设计、制造、管理等有关部门，采取针对性强的有效纠正措施，以改进、提高器件的可靠性。

这种测试分析，寻找失效原因或机理的过程，就是失效分析。

失效分析室对电子元器件失效机理、原因的诊断过程，是提高电子元器件可靠性的必由之路。

元器件由设计到生产到应用等各个环节，都有可能失效，从而失效分析贯穿于电子元器件的整个寿命周期。

因此，需要找出其失效产生原因，确定失效模式，并提出纠正措施，防止相同失效模式和失效机理在每个元器件上重复出现，提高元器件的可靠性。

归纳起来，失效分析的意义有以下5点：（1）通过失效分析得到改进设计、工艺或应用的理论和思想。

（2）通过了解引起失效的物理现象得到预测可靠性模型公式。

（3）为可靠性试验条件提供理论依据和实际分析手段。

（4）在处理工程遇到的元器件问题时，为是否要整批不用提供决策依据。

（5）通过实施失效分析的纠正措施可以提高成品率和可靠性，减小系统试验和运行工作时的故障，得到明显的经济效益。

二、失效的分类在实际使用中，可以根据需要对失效做适当的分类。

按失效模式，可以分为开路、短路、无功能、特性退化（劣化）、重测合格；按失效原因，可以分成误用失效、本质失效、早期失效、偶然失效、耗损失效、自然失效；按失效程度，可分为完全失效、部分（局部）失效；按失效时间特性程度及时间特性的组合，可以分成突然失效、渐变失效、间隙失效、稳定失效、突变失效、退化失效、可恢复性失效；按失效后果的严重性，可以分为致命失效、严重失效、轻度失效；按失效的关联性和独立性，可以分为关联失效、非关联失效、独立失效、从属失效；按失效的场合，可分为试验失效、现场失效（现场失效可以再分为调试失效、运行失效）；按失效的外部表现，可以分为明显失效、隐蔽失效。

微电子器件的可靠性与失效分析微电子器件是当今电子产品中使用最广泛的一类器件，它们具有体积小、功耗低、性能稳定等优点，被广泛应用于计算机、通信、汽车、医疗等诸多领域。

然而，由于微电子器件的制造工艺往往采用精密加工技术，且器件本身也具有高度复杂性，因此其可靠性成为了一个重要的问题。

本文将介绍微电子器件的可靠性问题，并探究失效分析的方法。

一、微电子器件的可靠性问题所谓微电子器件的可靠性，指的是器件在正常使用条件下，能够持续地保持所要求的性能和功能的能力。

在实际中，微电子器件的可靠性常常受到以下几方面因素的影响。

1. 制造工艺的影响微电子器件的制造工艺往往采用高度精密的加工技术，涉及的制造流程十分繁复。

在制造过程中，如出现微小的工艺误差，可能就会导致器件的性能发生质的变化或失效。

2. 环境条件的影响微电子器件在使用过程中常常受到温度、湿度、振动、尘埃等环境因素的影响。

例如，当器件温度超出规定范围时，会导致器件性能发生变化，甚至失效。

3. 电子应力的影响微电子器件在工作中受到电子流及场强的影响，这些电子应力可能会导致器件内部的电路损坏或其他失效。

二、“失效分析”的意义与方法失效分析是一种通过对失效物体的系统分析，找出失效的原因、途径和机理的方法。

在微电子器件的可靠性问题中，失效分析有着重要的意义。

首先，失效分析能够帮助人们深入了解微电子器件的失效机理，从而避免去重复类似的失误。

其次，失效分析可帮助人们了解微电子器件的弱点，从而对其进行改进和优化。

最后，失效分析能够为微电子器件制造企业提供技术支持，提高产品的质量和性能。

在实际中，失效分析常常采用以下流程：1. 研究失效现象首先，需要对失效情况进行详细的研究，尤其要注意失效的具体表现、影响以及失效的范围和程度等。

同时，还要对失效可能与其它条件或因素有关的问题进行提出。

2. 收集失效物样品收集失效物的样品，并且对其进行清洗和处理，确保样品的原始状态与失效时的状态尽可能的一致。