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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