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第1章 可靠性物理的基本概念 1

1.1 可靠性物理的含义 1

1.2 失效及失效类型 2

1.3 可靠性物理及其发展 4

1.4 影响可靠性的关键因素 5

1.4.1 电子材料 5

1.4.2 应力与环境 9

1.5 可靠性物理研究的内容及意义 14

参考文献 15

第2章 失效物理模型 17

2.1 界面模型 17

2.2 耐久模型 18

2.3 应力－强度模型 19

2.4 基于反应速度论的模型 20

2.5 最弱环模型 22

2.6 并联模型 22

2.7 累积损伤模型 23

2.8 竞争失效模型 23

参考文献 24

主要符号表 25

第3章 微电子器件失效机理及数理模型 27

3.1 工艺结构和工作原理 27

3.1.1 二极管的工艺结构和工作原理 27

3.1.2 三极管的工艺结构和工作原理 27

3.1.3 功率MOSFET的工艺结构和工作原理 28

3.1.4 集成电路的工艺结构和工作原理 29

3.2 主要失效模式 30

3.2.1 失效模式的定义 30

3.2.2 主要失效模式 30

3.3 失效机理及数理模型 32

3.3.1 与芯片有关的失效机理 33

3.3.2 与封装有关的失效机理 61

3.3.3 与应用有关的失效机理 65

参考文献 78

英文缩略词及术语 79

主要符号表 79

第4章 微波器件失效机理及数理模型 83

4.1 硅微波器件失效机理及数理模型 84

4.1.1 硅微波功率晶体管的工艺结构和工作原理 85

4.1.2 硅微波器件的主要失效模式 92

4.1.3 硅微波功率管的失效机理及数理模型 93

4.2 GaAs微波器件失效机理及数理模型 99

4.2.1 GaAs器件的工艺结构和工作原理 100

4.2.2 GaAs器件及MMIC的主要失效模式 103

4.2.3 GaAs器件及MMIC的失效机理及数理模型 104

4.3 GaN微波器件失效机理及数理模型 113

4.3.1 GaN器件的工艺结构和工作原理 115

4.3.2 GaN器件的主要失效模式 119

4.3.3 GaN器件的失效机理及数量模型 120

参考文献 128

英文缩略词及术语 132

主要符号表 133

第5章 光电子器件失效机理及数理模型 134

5.1 半导体激光器的失效机理及数理模型 134

5.1.1 工艺结构和工作原理 135

5.1.2 半导体激光器主要失效模式 136

5.1.3 半导体激光器的失效机理及数理模型 138

5.2 发光二极管的失效机理及数理模型 146

5.2.1 发光二极管器件结构及工艺 147

5.2.2 发光二极管主要失效模式 148

5.2.3 发光二极管的失效机理及数理模型 150

5.3 红外焦平面探测器的失效机理及数理模型 168

5.3.1 器件结构及工艺 169

5.3.2 主要失效模式 171

5.3.3 失效机理及数理模型 172

参考文献 176

英文缩略词及术语 181

主要符号表 182

第6章 高密度封装电路失效机理及数理模型 183

6.1 高密度封装电路结构 184

6.1.1 HIC分类及封装结构 184

6.1.2 MCM分类及封装结构 189

6.1.3 SiP组件分类及封装结构 196

6.2 主要失效模式 203

6.2.1 导致电路失效的应力 203

6.2.2 HIC失效模式 204

6.2.3 MCM失效模式 213

6.2.4 SiP失效模式 220

6.3 失效机理及数理模型 225

6.3.1 双金属键合界面退化 225

6.3.2 芯片焊接退化失效 227

6.3.3 芯片破裂 227

6.3.4 芯片过热损伤 229

6.3.5 导电胶粘接老化失效 230

6.3.6 金属布线腐蚀失效 231

6.3.7 薄膜多层互连退化 232

6.3.8 TSV互连开路短路 234

6.3.9 叠层裸芯片破裂 235

6.3.10 芯片倒装焊（FC）互连凸点退化 236

6.3.11 PoP封装翘曲及焊点疲劳 237

参考文献 238

英文缩略词及术语 240

主要符号表 240

第7章 真空电子器件失效机理及数理模型 243

7.1 行波管失效机理及数理模型 243

7.1.1 行波管工艺结构和工作原理 243

7.1.2 行波管主要失效模式及失效原因 247

7.1.3 失效机理及数理模型 251

7.2 速调管失效模式和失效机理 257

7.2.1 速调管工艺结构和工作原理 257

7.2.2 速调管主要失效模式 261

7.2.3 速调管主要失效机理和失效原因 262

参考文献 267

主要符号表 267

第8章 MEMS失效机理及数理模型 268

8.1 MEMS结构特点及其工作原理 268

8.1.1 MEMS的概念及范围 268

8.1.2 MEMS结构分类 269

8.1.3 MEMS工艺特点 270

8.2 主要失效模式和失效机制 272

8.3 失效机理及数理模型 274

8.3.1 粘连 274

8.3.2 断裂 286

8.3.3 材料疲劳 293

8.3.4 蠕变 295

8.3.5 磨损 298

参考文献 299

英文缩略词及术语 301

主要符号表 301

第9章 电阻器失效机理及数理模型 303

9.1 工艺结构和工作原理 303

9.1.1 薄膜电阻器的工艺结构和工作原理［2］ 303

9.1.2 厚膜电阻器的工艺结构和原理 304

9.1.3 电位器的工艺结构和工作原理［3］ 305

9.2 电阻器的主要失效模式 307

9.3 电阻器的失效机理及数理模型 308

9.3.1 金属膜电阻器的失效机理及数理模型 308

9.3.2 碳膜电阻器的失效机理及数理模型［6］ 311

9.3.3 厚膜电阻器的失效机理及数理模型 313

9.3.4 电位器的主要失效机理及数理模型 316

参考文献 317

第10章 电容器失效机理及数理模型 318

10.1 电容器的工作原理和工艺结构 318

10.1.1 铝电解电容器的工艺及结构特点 319

10.1.2 钽电解电容器的工艺及结构特点 320

10.1.3 陶瓷电容器的工艺及结构特点 323

10.2 电容器的主要失效模式 323

10.3 电容器的失效机理及数理模型 324

10.3.1 铝电解电容器的失效机理及数理模型［5］ 324

10.3.2 钽电解电容器的失效机理及数理模型［6］ 327

10.3.3 陶瓷电容器的失效机理及数理模型 329

参考文献 335

第11章 继电器、接插件失效机理及数理模型 336

11.1 工艺结构和工作原理 336

11.1.1 继电器结构和工作原理 336

11.1.2 接插件结构和工作原理 337

11.2 主要失效模式［2］ 340

11.2.1 继电器失效 341

11.2.2 接插件失效 344

11.3 失效机理及数理模型［2］ 347

11.3.1 接触不良及电阻特性 347

11.3.2 接点粘接失效 355

11.3.3 接点的电腐蚀 356

参考文献 357

英文缩略词及术语 358

主要符号表 358

第12章 磁性元件失效机理及数理模型 360

12.1 工艺结构和工作原理 360

12.1.1 铁氧体软磁材料 361

12.1.2 永磁材料 362

12.2 主要失效模式 364

12.2.1 烧毁 364

12.2.2 磁饱和 365

12.2.3 失磁 366

12.3 失效机理及数理模型 366

12.3.1 损耗 367

12.3.2 过热 370

12.3.3 励磁涌流 371

12.3.4 退磁 373

参考文献 376

主要符号表 378

第13章 PCBA失效机理及数理模型 380

13.1 工艺结构和工作原理 380

13.1.1 通孔插装技术 380

13.1.2 表面组装技术 381

13.2 主要失效模式 384

13.2.1 焊点开路 384

13.2.2 焊点间短路 385

13.2.3 PCB内部短路 385

13.2.4 PCB镀覆孔开路 385

13.2.5 PCB爆板 386

13.2.6 焊点表面裂纹 387

13.2.7 焊点脱落 387

13.2.8 枕头效应 388

13.2.9 立碑 389

13.2.10 腐蚀短路 390

13.3 失效机理和数理模型 390

13.3.1 焊点蠕变 390

13.3.2 低周热疲劳 392

13.3.3 高周振动疲劳 396

13.3.4 焊料电迁移 402

13.3.5 Kirkendall空洞 408

13.3.6 板面枝晶生长 409

13.3.7 导电阳极丝 411

13.3.8 ENIG黑焊盘 413

13.3.9 锡须 415

13.3.10 金脆 420

13.3.11 爬行腐蚀 421

参考文献 422

英文缩略词及术语 424

主要符号表 425