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第1章 概述 1

1.1 可靠性发展阶段 2

1.1.1 国外可靠性的发展史 2

1.1.2 我国可靠性的发展史 5

1.1.3 可靠性发展的阶段 6

1.2 质量观与可靠性概念 6

1.2.1 当代质量观 6

1.2.2 可靠性的定义 8

1.2.3 经济性和安全性 10

1.3 可靠性工作概述 10

1.3.1 元器件工程 10

1.3.2 可靠性的工作内容 11

1.3.3 可靠性数学 12

1.3.4 可靠性物理 13

1.3.5 可靠性工程 13

1.3.6 可靠性设计和可靠性预计 13

1.3.7 可靠性试验 13

1.3.8 教育交流 14

习题 14

第2章 电子元器件的可靠性数学 15

2.1 可靠性数学的重要性 15

2.1.1 可靠性问题的复杂化 15

2.1.2 电子元器件失效的概率性 16

2.2 可靠性数据的收集 16

2.3 可靠性基本术语和主要特征量 18

2.3.1 可靠度R或可靠度函数R（t） 18

2.3.2 失效概率或累积失效概率F（t） 19

2.3.3 失效率与瞬时失效率λ（t） 19

2.3.4 失效密度或失效密度函数f（t） 20

2.3.5 寿命 21

2.3.6 小结 22

2.4 电子元器件的失效规律 23

2.4.1 浴盆曲线 23

2.4.2 早期失效期 23

2.4.3 偶然失效期 24

2.4.4 耗损失效期 24

2.5 威布尔分布及其概率纸的结构和用法 25

2.5.1 威布尔分布函数 25

2.5.2 威布尔概率纸 28

2.5.3 威布尔概率纸的应用 29

2.6 指数分布——偶然失效期的失效分布 33

2.7 正态分布或高斯分布 34

2.7.1 正态分布规律 34

2.7.2 失效率的状态分布 36

2.7.3 正态分布概率纸 37

2.8 计算机威布尔概率纸的构造及软件分析法 40

习题 43

第3章 可靠性试验 45

3.1 可靠性试验的意义 45

3.1.1 可靠性试验的目的与内容 45

3.1.2 可靠性试验的分类 46

3.1.3 失效判据 51

3.1.4 用于可靠性试验的技术标准 53

3.2 抽样理论及抽样方法 54

3.2.1 抽样检验的理论基础 54

3.2.2 抽样的特性曲线 56

3.2.3 抽样方案及程序 58

3.3 可靠性筛选试验 61

3.3.1 可靠性筛选的种类 61

3.3.2 筛选方法的评价 62

3.3.3 筛选方法的理论基础 63

3.3.4 常见可靠性筛选试验的作用原理及条件 67

3.3.5 筛选项目及筛选应力的确定原则 70

3.3.6 筛选应力大小及筛选时间的确定 71

3.3.7 失效模式与筛选试验方法的关系 72

3.3.8 典型产品可靠性筛选方案 74

3.4 失效分布类型的检验 76

3.4.1 分布拟合流程 76

3.4.2 χ2检验法 77

3.4.3 K-S检验法 79

3.5 指数分布情况的寿命试验 81

3.5.1 试验方案的确定 81

3.5.2 寿命试验数据的统计分析——点估计和区间估计 84

3.6 恒定应力加速寿命试验 90

3.6.1 加速寿命试验的提出 90

3.6.2 加速寿命试验的理论基础 91

3.6.3 加速寿命试验方案的考虑 94

3.6.4 加速寿命试验的数据处理 95

3.6.5 加速系数的确定 99

3.7 电子元器件失效率鉴定试验 100

3.7.1 置信度与失效率 100

3.7.2 试验方案的要求 101

3.7.3 失效率试验程序 102

习题 106

第4章 可靠性物理 107

4.1 失效物理的基础概念 107

4.1.1 失效物理的目标和作用 107

4.1.2 材料的结构、应力和失效 108

4.2 失效物理模型和应用 111

4.2.1 失效物理模型 111

4.2.2 失效物理的应用 115

4.3 氧化层中的电荷 117

4.3.1 电荷的性质与来源 117

4.3.2 对可靠性的影响 118

4.3.3 减少氧化层电荷的措施 120

4.4 热载流子效应 120

4.4.1 热载流子效应对器件性能的影响 120

4.4.2 电荷汞技术 122

4.4.3 退化量的表征 124

4.4.4 影响因素 124

4.4.5 改进措施 125

4.5 栅氧击穿 125

4.5.1 击穿情况 125

4.5.2 击穿机理 127

4.5.3 击穿的数学模型与模拟 128

4.5.4 薄栅氧化层与高电场有关的物理／统计模型 128

4.5.5 改进措施 130

4.6 电迁移 130

4.6.1 电迁移原理 130

4.6.2 影响因素 132

4.6.3 失效模式 133

4.6.4 抗电迁移措施 134

4.6.5 铝膜的再构 134

4.6.6 应力迁移 135

4.7 与铝有关的界面效应 135

4.7.1 铝与二氧化硅 135

4.7.2 铝与硅 136

4.7.3 金与铝 138

4.8 热电效应 138

4.8.1 热阻 138

4.8.2 热应力 139

4.8.3 热稳定因子 140

4.8.4 二次击穿 141

4.9 CMOS电路的闩锁效应 142

4.9.1 物理过程 142

4.9.2 检测方法 143

4.9.3 抑制闩锁效应的方法 144

4.10 静电放电损伤 145

4.10.1 静电的来源 145

4.10.2 损伤机理与部位 146

4.10.3 静电损伤模式 146

4.10.4 静电损伤模型及静电损伤灵敏度 147

4.10.5 防护措施 148

4.11 辐射损伤 148

4.11.1 辐射来源 148

4.11.2 辐照效应 149

4.11.3 核电磁脉冲损伤 150

4.11.4 抗核加固 150

4.12 软误差 150

4.12.1 产生机理 150

4.12.2 临界电荷 151

4.12.3 改进措施 151

4.13 水汽的危害 152

4.13.1 水汽的来源与作用 152

4.13.2 铝布线的腐蚀 152

4.13.3 外引线的锈蚀 153

4.13.4 电特性退化 153

4.13.5 防止腐蚀和性能退化的改进措施 154

4.14 失效分析方法 154

4.14.1 失效分析的目的和内容 154

4.14.2 失效分析程序和失效分析的一般原则 155

4.14.3 常用微观分析设备概述 158

4.14.4 电子元器件的失效机理与分析 160

习题 161

第5章 基础元器件的可靠性 162

5.1 电阻器和电位器、保险电阻的可靠性 162

5.1.1 电阻器 162

5.1.2 电位器 168

5.1.3 熔断电阻器 171

5.1.4 电阻器与电位器的可靠性设计 172

5.1.5 电阻器与电位器的失效机理与分析 173

5.2 电容器的可靠性 180

5.2.1 按材料分类的常见电容器 180

5.2.2 按结构、容值变化等分类的常见电容器 188

5.2.3 可靠性应用 190

5.2.4 电容器的可靠性设计 193

5.2.5 电容器的失效机理与分析 194

5.3 连接类器件的可靠性 201

5.3.1 连接器 202

5.3.2 继电器 205

5.3.3 连接类器件的失效机理与分析 209

5.4 磁性元件的可靠性 215

5.4.1 磁性材料及其应用 215

5.4.2 电感器 217

5.4.3 变压器 218

5.4.4 微特电机 219

5.4.5 磁性元件的失效机理与分析 222

习题 225

第6章 特殊元器件和非工作环节的可靠性 226

6.1 化学、物理电源的可靠性 226

6.1.1 化学电源 226

6.1.2 物理电源 235

6.1.3 化学、物理电源的可靠性设计 240

6.1.4 电池的可靠性测试 243

6.1.5 可靠性应用 246

6.1.6 锂离子电池失效分析 250

6.2 电路中的防护元件 252

6.2.1 瞬变电压抑制二极管 252

6.2.2 压敏电阻器 254

6.2.3 铁氧体磁珠 257

6.2.4 PTC和NTC热敏电阻器 258

6.2.5 电花隙防护器 262

6.2.6 避雷器 263

6.3 电子元器件安装的可靠性 266

6.3.1 引线成形与切断 266

6.3.2 在印制电路板上安装器件 267

6.3.3 焊接 268

6.3.4 器件在整机系统中的布局 269

6.4 电子元器件运输、储存和测量的可靠性 270

6.4.1 运输 270

6.4.2 储存 271

6.4.3 测量 271

6.4.4 举例 272

习题 272

第7章 电子元器件的可靠性应用 273

7.1 防浪涌应用 273

7.1.1 浪涌过电应力的来源 273

7.1.2 电路防护设计 275

7.1.3 TTL电路防浪涌干扰 276

7.2 防噪声应用 278

7.2.1 接地不良引入的噪声 278

7.2.2 静电耦合和电磁耦合产生的噪声 280

7.2.3 串扰引入的噪声 281

7.3 抗辐射应用 281

7.3.1 抗辐射加固电子系统的器件选择 281

7.3.2 系统设计中的抗辐射措施 283

7.4 防静电应用 284

7.4.1 器件使用环境的防静电措施 284

7.4.2 器件使用者的防静电措施 286

7.4.3 器件包装、运送和储存过程中的防静电措施 288

7.5 电子元器件在电路板中的可靠性布局 289

7.5.1 电磁兼容性设计 289

7.5.2 接地设计 291

7.5.3 热设计 291

7.6 电子元器件在电路设计中的可靠性应用原则 293

7.6.1 电路简化应用原则 293

7.6.2 降额应用原则 296

7.6.3 冗余应用原则 297

7.6.4 灵敏度应用原则 299

7.6.5 最坏情况应用原则 300

习题 301

第8章 可靠性管理 302

8.1 产品的可靠性管理 303

8.1.1 可靠性计划 303

8.1.2 设计阶段的可靠性管理 304

8.2 生产的可靠性管理 307

8.2.1 组织与人员管理 307

8.2.2 材料及外协加工件管理 308

8.2.3 仪器设备管理 309

8.2.4 设计、工艺及工艺控制管理 310

8.2.5 文件、记录与信息管理 311

8.2.6 试验评价与失效分析管理 311

8.3 可靠性保证 311

8.3.1 可靠性数据资料管理 312

8.3.2 可靠性监督和保证体系 313

8.3.3 组织保证 313

8.3.4 标准化保证 314

8.3.5 计量工作保证 314

习题 314

附录 K-S检验的临界值Dn，α 315

参考文献 316