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第1章 电子元器件可靠性设计的一般要求 1

1.1 电子元器件可靠性的基本概念 1

1.1.1 电子元器件及分类 1

1.1.2 电子元器件可靠性的基本概念 5

1.1.3 影响电子元器件可靠性的因素分析 7

1.2 电子元器件可靠性设计的基本概念与基本要求 19

1.2.1 基本概念 19

1.2.2 重要性 21

1.2.3 基本要求 22

1.2.4 可靠性设计程序 25

1.3 电子元器件可靠性设计指标 28

1.3.1 稳定性设计指标 28

1.3.2 极限性设计指标 29

1.3.3 产品的失效率、寿命或质量等级指标 30

1.3.4 必须消除或控制的失效模式指标 34

1.4 电子元器件可靠性设计的基本内容 37

1.4.1 功能方面的可靠性设计 37

1.4.2 结构方面的可靠性设计 38

1.4.3 工艺方面的可靠性设计 39

1.4.4 可靠性评价试验设计 41

1.5 电子元器件失效分析的基本技术 46

1.5.1 失效分析基础技术 47

1.5.2 失效信息统计分析的基本方法 48

1.6 电子元器件可靠性设计技术 59

1.6.1 耐高、低温设计技术 59

1.6.2 耐热设计技术 63

1.6.3 耐电应力设计 65

1.6.4 抗机械应力设计技术 71

1.6.5 稳定性设计 73

1.6.6 三防设计技术 83

1.6.7 抗辐射环境设计技术 87

1.6.8 控制低气压失效的可靠性设计 90

1.6.9 防误操作设计技术 90

1.6.10 消除寄生元器件和潜在通路设计 91

1.6.11 最坏情况设计技术 91

1.6.12 优化设计技术 91

1.7 电子元器件可靠性设计阶段的可靠性控制技术 92

1.7.1 基本概念 93

1.7.2 控制的作用 93

1.7.3 控制内容与方法 93

1.8 小结 100

参考文献 102

第2章 单片集成电路可靠性设计 104

2.1 单片集成电路的类别和设计特点 104

2.1.1 类别 104

2.1.2 设计特点 109

2.2 单片集成电路可靠性设计的基本要求和主要内容 112

2.2.1 基本要求 112

2.2.2 主要内容 113

2.3 单片集成电路可靠性设计的基本技术 114

2.3.1 电性能稳定性设计 114

2.3.2 输出保护电路 116

2.3.3 输入保护电路 119

2.4 单片集成电路版图的可靠性设计技术 121

2.4.1 对称性设计方法 121

2.4.2 消除寄生效应的版图设计技术 122

2.4.3 元件的可靠性设计 123

2.5 单片集成电路工艺可靠性设计技术 124

2.6 单片集成电路的ESD设计技术 126

2.6.1 ESD测试模型 126

2.6.2 ESD保护器件 130

2.6.3 ESD保护电路解决方案 133

2.6.4 模拟管脚的ESD保护设计 138

2.6.5 版图设计技术 141

2.6.6 ESD失效分析 144

2.6.7 版图和工艺的考虑 144

2.6.8 ESD失效模拟 146

2.6.9 基于模拟的ESD设计 146

2.6.10 ESD与电路的相互影响 148

2.6.11 未来的ESD工作 149

2.6.12 小结 150

2.7 单片集成电路的可靠性模拟设计 151

2.7.1 可靠性模型 153

2.7.2 可靠性模拟 158

2.7.3 小结 164

2.8 防止CMOS晶闸管（闭锁）效应 165

2.8.1 产生闭锁效应的机理 165

2.8.2 寄生晶闸管效应触发的条件 167

2.8.3 防止晶闸管（闭锁）效应的措施 170

2.8.4 CMOS中P阱和N阱抗闭锁能力的比较 175

2.9 单片集成电路可靠性设计技术应用实例 175

2.9.1 高可靠性EEPROM单元设计 175

2.9.2 一种正负输入的保护电路设计 177

2.9.3 ESD附加掩模 180

2.9.4 EEPROM的误差矫正技术 181

参考文献 184

第3章 混合集成电路可靠性设计与控制 186

3.1 混合集成电路的特点及可靠性要求 186

3.1.1 分类及特点 186

3.1.2 设计特点及可靠性要求 189

3.2 混合集成电路可靠性设计和控制的基本思想 190

3.2.1 基本思想 190

3.2.2 可靠性设计准则 191

3.2.3 基本要求 192

3.3 混合集成电路的可靠性设计方法 192

3.3.1 降额设计 192

3.3.2 热设计 196

3.3.3 耐环境设计 201

3.3.4 简化设计 205

3.3.5 电磁兼容设计 205

3.3.6 健壮设计 205

3.4 混合集成电路的可靠性控制要求 207

3.4.1 电子元器件、原材料控制 207

3.4.2 详细可检查的设计评审细则 209

3.4.3 生产过程控制要求 211

3.5 混合集成电路的失效模式与失效机理 212

3.5.1 概述 212

3.5.2 混合集成电路的主要失效模式 213

3.5.3 电子元器件常规失效 215

3.5.4 电子元器件粘接／焊接失效 215

3.5.5 引线键合失效 217

3.5.6 基板失效 218

3.5.7 封装外壳失效 218

3.5.8 沾污及多余物失效 219

3.5.9 内部水汽含量及残余气氛失效 221

3.6 混合集成电路可靠性设计与控制应用实例 223

3.6.1 电路的简化设计与电子元器件的选择、控制 223

3.6.2 降额设计 224

3.6.3 参数优化设计 224

3.6.4 热设计 224

参考文献 224

第4章 半导体分立器件可靠性设计 225

4.1 半导体分立器件的特点和可靠性要求 225

4.1.1 种类和特点 225

4.1.2 在电子整机系统中的作用 232

4.2 半导体分立器件可靠性设计基本要求 232

4.2.1 可靠性设计方案的考虑 233

4.2.2 可靠性设计指标 233

4.2.3 可靠性评价试验设计 234

4.3 半导体分立器件可靠性设计的主要技术 235

4.3.1 裕度和容限的可靠性设计 235

4.3.2 性能稳定性设计 235

4.3.3 合格晶体的工艺设计 235

4.3.4 抗力学应力设计 235

4.3.5 耐高低温、高湿度环境设计 236

4.3.6 热学设计 236

4.3.7 抗辐射环境设计 237

4.3.8 极限条件下的可靠性设计 237

4.3.9 长寿命设计 237

4.3.10 冗余设计 238

4.4 半导体分立器件可靠性设计技术的应用 238

4.4.1 可靠性设计程序及可靠性控制要求 238

4.4.2 针对主要失效模式开展可靠性设计 241

4.4.3 失效模式与工艺的相关性分析及工艺控制要求 258

4.5 半导体分立器件可靠性设计中的控制要求 268

4.5.1 原材料质量控制要求 268

4.5.2 生产工艺环境控制要求 272

4.5.3 工艺可靠性控制要求 275

4.5.4 工艺检测可靠性控制要求 276

4.5.5 设备、仪器能力的控制要求 276

4.6 GaAs FET器件的可靠性设计实例 276

4.6.1 针对GaAs FET器件的失效模式，采取相应的设计措施 276

4.6.2 GaAs FET的抗辐照特性 279

4.6.3 进行可靠性设计 281

4.7 半导体分立器件可靠性控制方法应用示例 284

4.7.1 变容二极管频率稳定性控制方法 284

4.7.2 硅微波PIN二极管可靠性增长设计实例 286

4.8 半导体分立器件的应用可靠性设计技术 289

4.8.1 降额设计技术 290

4.8.2 容差设计技术 290

4.8.3 防过热设计技术 291

4.8.4 防瞬间过载设计技术 292

4.8.5 防寄生耦合设计技术 292

4.8.6 防静电设计技术 294

4.8.7 抗辐射加固电子系统的设计技术 294

参考文献 296

第5章 连接器可靠性设计 297

5.1 特点和可靠性要求 297

5.1.1 种类和特点 297

5.1.2 在电子设备中的作用及可靠性要求 301

5.2 连接器可靠性设计的基本含义 301

5.3 连接器可靠性设计的基本条件和基本要求 302

5.3.1 基本条件 302

5.3.2 基本要求 303

5.4 连接器可靠性设计的基本内容 306

5.4.1 性能可靠性设计 306

5.4.2 结构可靠性设计 312

5.4.3 工艺可靠性设计 317

5.4.4 可靠性评价试验设计 319

5.5 连接器可靠性设计的主要技术 320

5.5.1 消除失效模式的可靠性设计 320

5.5.2 耐环境可靠性设计 323

5.5.3 耐高温设计 326

5.5.4 耐热设计 327

5.5.5 长寿命设计 328

5.5.6 降额设计 329

5.5.7 优化设计 330

5.5.8 防误操作设计 332

5.5.9 安全设计 332

5.6 连接器可靠性设计应用实例 332

5.7 连接器的原材料选择与质量控制要求 334

5.7.1 金属材料的选择与质量控制要求 334

5.7.2 非金属材料的选择与质量控制要求 338

5.7.3 表面防护方法与要求 340

5.8 连接器可靠性预计 341

参考文献 348

第6章 继电器可靠性设计 349

6.1 继电器的特点和可靠性要求 349

6.1.1 种类和特点 349

6.1.2 在电子设备中的应用和可靠性要求 350

6.2 继电器可靠性设计的基本含义及总体要求 351

6.2.1 基本含义 351

6.2.2 基本条件 351

6.2.3 总体要求 352

6.3 继电器可靠性设计的基本内容 355

6.3.1 性能可靠性设计 355

6.3.2 结构可靠性设计 357

6.3.3 工艺可靠性设计 358

6.3.4 可靠性评价试验设计 359

6.4 继电器可靠性设计的主要技术 360

6.4.1 失效分析技术 360

6.4.2 耐热设计 363

6.4.3 耐冲击振动设计 364

6.4.4 参数稳定性设计 364

6.4.5 耐负载、寿命设计 365

6.4.6 熔封继电器气密性设计 366

6.5 继电器原材料、零部件的选用和生产环境控制要求 366

6.5.1 原材料的选用与质量控制要求 367

6.5.2 零部件的质量控制要求 367

6.5.3 生产环境的控制要求 368

6.6 继电器可靠性设计实例 369

6.6.1 接触系统的可靠性设计 371

6.6.2 磁路系统的可靠性设计 372

6.6.3 其他方面的综合设计方法 373

6.6.4 工序控制要求 373

参考文献 376

第7章 电容器可靠性设计 377

7.1 电容器的特点和可靠性要求 377

7.1.1 种类和特点 377

7.1.2 在电子设备中的应用和可靠性要求 377

7.2 电容器可靠性设计的基本概念和总体要求 378

7.2.1 目的 378

7.2.2 必要性 378

7.2.3 总体要求 379

7.2.4 基本准则 380

7.2.5 新产品研制过程中的可靠性控制流程 380

7.3 电容器可靠性设计的基本内容 383

7.3.1 总体可靠性设计内容 383

7.3.2 性能可靠性设计 384

7.3.3 结构可靠性设计 386

7.3.4 工艺可靠性设计 386

7.3.5 可靠性评价试验设计 389

7.4 电容器可靠性设计的主要技术 390

7.4.1 消除失效模式的可靠性设计技术 390

7.4.2 耐环境设计的总体要求 395

7.4.3 耐高温设计 396

7.4.4 性能稳定性设计 397

7.4.5 长寿命设计 398

7.4.6 降额设计 399

7.4.7 优化设计 399

7.4.8 防误操作设计 399

7.5 原材料零部件的选择与质量控制要求 400

第8章 微特电机可靠性设计 401

8.1 微特电机的特点和可靠性工作要求 401

8.1.1 作用及特点 401

8.1.2 可靠性研究的特点及工作要点 406

8.2 微特电机的故障模式及可靠性分析 408

8.2.1 故障模式及故障树分析 408

8.2.2 薄弱环节分析 416

8.3 微特电机可靠性设计的基本要求 432

8.3.1 基本原则与依据 432

8.3.2 可靠性设计程序 433

8.3.3 可靠性设计指标要求及论证 435

8.4 微特电机可靠性设计的主要内容 435

8.4.1 电性能可靠性设计 435

8.4.2 结构可靠性设计 436

8.4.3 工艺可靠性设计 436

8.4.4 接触可靠性设计 436

8.4.5 电气绝缘可靠性设计 437

8.4.6 可靠性评价试验设计 437

8.5 微特电机可靠性设计技术 437

8.5.1 故障模式分析技术 437

8.5.2 耐环境设计技术 437

8.5.3 功能和价值分析技术 438

8.5.4 热设计技术 438

8.5.5 计算机辅助设计和优化设计技术 439

8.6 微特电机可靠性设计应用实例 439

8.6.1 双余度永磁直流电动机的可靠性设计 439

8.6.2 感应子式永磁步进电动机的可靠性设计 442

8.6.3 无刷直流电动机的可靠性设计 445

8.6.4 双通道旋变发送机轴角编码器可靠性设计 449

8.6.5 正余弦旋转变压器的可靠性设计 451

8.7 微特电机可靠性设计中可靠性控制要求 452

8.7.1 可靠性控制在可靠性设计中的重要作用 452

8.7.2 设计阶段可靠性控制的基本原则和要求 453

8.7.3 制造阶段可靠性控制要求 453

参考文献 464

第9章 声表面波器件可靠性设计 465

9.1 声表面波器件的特点和可靠性要求 465

9.1.1 种类与特点 465

9.1.2 在电子设备中的作用和可靠性要求 466

9.2 声表面波器件可靠性设计的基本概念与基本要求 467

9.2.1 基本概念 467

9.2.2 基本要求和基本程序 468

9.3 声表面波器件的可靠性设计 471

9.3.1 性能稳定性设计 471

9.3.2 结构可靠性设计 482

9.3.3 工艺可靠性设计 483

9.3.4 消除失效模式的可靠性设计 485

9.3.5 耐环境设计 487

9.3.6 耐电应力失效的可靠性设计 487

9.3.7 防误操作设计 488

9.4 声表面波器件可靠性评价试验设计 488

9.5 声表面波器件生产过程的可靠性控制要求 489

9.5.1 基本要求 489

9.5.2 可靠性控制技术与要求 491

9.6 声表面波器件原材料、零部件的选择与质量控制要求 497

9.6.1 原材料参数的控制要求 497

9.6.2 零部件参数的控制要求 500

9.7 声表面波器件封装可靠性控制要求 503

9.7.1 外壳管帽或盖板预处理对可靠性的影响与控制要求 503

9.7.2 封装环境与气氛的可靠性控制要求 503

9.7.3 密封性对可靠性的影响与控制要求 504

9.7.4 多余物的控制方法 504

9.8 声表面波器件生产环境的控制要求 504

9.8.1 洁净度、温湿度的控制 504

9.8.2 防静电工作区的控制 505

9.9 开展可靠性设计攻关，提高产品固有可靠性的实例 506

9.9.1 改进产品结构设计，提高产品的可靠性 507

9.9.2 开展可靠性摸底试验，消除隐患，保证产品设计可靠性 507

9.9.3 进行工艺技术攻关，保证产品可靠性 508

9.9.4 巩固已取得的成果，保持产品的可靠性 509

9.9.5 进行可靠性设计改进后所取得的效果 510

参考文献 510

后记 513