电子元器件的选用.ppt

电子元器件是构成系统或设备的最小单元，它的可靠性直接影响系统的技术性能和可靠性，因此，合理选用性能可靠的电子元器件是提高系统抗干扰能力的有效途径。 * 第2章 电子元器件的选用 电子元器件的选用 电子元器件的选用 1 可靠性与失效 1 电子元器件的选用 3 电子元器件失效机理 2 2.1 可靠性与失效 可靠性：广义的可靠性是指产品在其整个寿命周期内完成规定功能的能力，包括狭义的可靠性和维修性。 狭义的可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。即：在规定的时间内完成规定功能的可能性或概率，它包括以下4层含义： 1 产品的可靠性是与“规定的条件”分不开的。 2 产品的可靠性是与“规定的时间”密切相关的。 3 产品的可靠性是与“规定的功能”密切关系的。 4 产品的可靠性从数学观点就是表示一种概率。 有关失效的基本概念 （1）失效：产品丧失规定的功能。 （2）失效机理：引起失效的物理、化学变化的内在原因。 （3）误用失效：不按规定条件使用的产品引起的失效。 （4）本质失效：由于产品本身固有弱点而引起的失效。 （5）完全失效：产品完全丧失规定功能的失效。 （6）部分失效：产品没有完全丧失规定的功能的失效。 （7）间隙失效：产品失效后，不经修复而在规定的时间 内能自行恢复功能的失效。 2.2 电子元器件失效机理 电子元器件的失效主要是在产品的制造、试验、运输、存储和使用等过程中发生的，与原材料、设计、制造、使用密切相关。 电子元器件的种类很多，相应的失效模式和机理也很多。 失效模式是指失效的外在直观表现形式和过程规律，通常指测试或观察到的失效现象、失效形式，如开路、短路、参数漂移、功能失效等。 失效机理是指失效的物理、化学变化过程，微观过程可以追溯到原子、分子尺度和结构的变化，但与此相对的是它迟早也要表现出的一系列宏观性能、性质变化，如疲劳、腐蚀和过应力等。 从现场失效和试验失效中去收集尽可能多的信息(包括失效形态、失效表现现象及失效结果等)进行归纳和总结电子元器件的失效模式，分析和验证失效机理，并针对失效模式和失效机理采取有效措施，是不断提高电子元器件可靠性水平的过程。 下面介绍电子元器件失效规律 1 集成电路失效模式和机理介绍 集成电路的主要失效模式有功能失效、参数漂移、短路、开路等。集成电路失效模式统计分布见图1 图1 集成电路失效模式分布 集成电路的主要失效机理有： 1）? 过电应力（EOS）：是指元器件承受的电流、电压应力或功率超过其允许的最大范围。 2）? 静电损伤(ESD)：微电子器件在加工生产、组装、贮存以及运输过程中，可能与带静电的容器、测试设备及操作人员相接触，所带静电经过器件引脚放电到地，使器件受到损伤或失效 3）? 闩锁效应（latch-up）：集成电路由于过电应力触发内部寄生晶体管结构而呈现的一种低阻状态，这种低阻状态在触发条件去除或终止后仍会存在。 4）? 电迁移（EM）：当器件工作时，金属互连线内有一定的电流通过，金属离子会沿导体产生质量的运输，其结果会使导体的某些部位出现空洞。 5）? 栅氧击穿：在MOS器件及其集成电路中，栅氧化层缺陷会导致栅氧漏电，漏电增加到一定程度即构成击穿。 6）? 与时间有关的介质击穿（TDDB）：施加的电场低于栅氧的本征击穿强度，但经历一定的时间后仍发生击穿的现象。 7）? 金铝键合失效：由于金-铝之间的化学势不同，经长期使用或200℃以上的高温存储后，会产生多种金属间化合物，如紫斑、白斑等。使铝层变薄、粘附性下降、接触电阻增加，最后导致开路。 8）? “ 爆米花效应 ”: 塑封元器件塑封材料内的水汽在高温下受热发生膨胀，使塑封料与金属框架和芯片间发生分层效应，拉断键合丝，从而发生开路失效。 2 分立器件失效模式和机理介绍 分立器件失效模式主要有短路、开路、参数漂移、壳体破碎等。分立器件失效模式统计分布见图2。 图2 分立器件失效模式分布 分立元件的主要失效机理有： 1）过电应力（EOS）。 2）机械应力和热变应力：元器件在生产、运输、安装和焊接等过程中受到外来的机械和热应力的作用而失效。 3）二次击穿：器件被偏置在某一特殊的工作点时，电压突然跌落，电流突然上升的物理现象。这时若无限流装置及其他保护措施，元器件将被烧毁。 4）热击穿：功率器件芯片与底座粘接或烧结不良，会存在众多大小不等的空洞，导致器件工作时产生的热量不能充分往外传导，形成局部热点而发生击穿的现象。 5）栅氧击穿。 6）金铝键合失效。 3 阻容感元件失效模式和机理介绍 阻容感元件的失效模式主要有参数漂移、短路、壳体破碎、外观不合格等。阻容感元件失效模式统计分布见图3