第九章元器件（半导体）的可靠性及选择ppt课件

我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物可靠性设计可靠性设计V.电子元器件的可靠性电子元器件的可靠性可靠性设计V.电子元器件的可靠性1我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计2本章内容本章内容1.元器件的失效特征2.元器件的失效机理3.元器件的失效分析技术4.元器件的选择和应用2023/8/1可靠性设计2本章内容2我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1.元器件的失效特征元器件的失效特征1.元器件的失效特征3我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计4概念概念元元器器件件包包括括半半导导体体分分立立元元器器件件、集集成成电电路路元元器器件件、电电阻阻器器、电电容容器器、石石英英晶晶体体振振荡荡器器、连连接接器器、开开关关、电电缆缆、光光导导纤纤维和继电器等。维和继电器等。失失效效特特征征，主主要要指指元元器器件件的的失失效效规规律律，失效形式等。失效形式等。2023/8/1可靠性设计4概念元器件包括半导体分立元器件、4我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计5元器件的失效规律元器件的失效规律浴盆曲线（浴盆曲线（Bathtub curve ）人人们们在在长长期期的的生生产产实实践践中中发发现现新新制制造造出出来来的的电电子子元元器器件件，在在刚刚投投入入使使用用的的时时候候，一一般般失失效效率率较较高高，叫叫做做早早期期失失效效。经经过过早早期期失失效效后后，电电子子元元器器件件便便进进入入了了正正常常的的使使用用期期阶阶段段，一一般般来来说说，在在这这一一阶阶段段中中，电电子子元元器器件件的的失失效效率率会会大大大大降降低低。过过了了正正常常使使用用阶阶段段，电电子子元元器器件件便便进进入入耗耗损损老老化化期期阶阶段段，意意味味着着寿寿终终正正寝寝。这这个个规规律律，恰恰似似一一条条浴浴盆盆曲曲线线，人人们们称称它为电子元器件的效能曲线。它为电子元器件的效能曲线。2023/8/1可靠性设计5元器件的失效规律浴盆曲线（Bat5我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计6元器件的失效规律元器件的失效规律2023/8/1可靠性设计6元器件的失效规律6我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计7元器件的失效规律元器件的失效规律早期失效期早期失效期特特征征多多发发生生在在元元器器件件制制造造和和计计算算机机及及其其应应用用系系统统或或电电子子设设备备刚刚安安装装运运行行的的几几个个月月内内，一般为几百小时。一般为几百小时。失效原因：失效原因：设计不当设计不当元器件本身的缺陷元器件本身的缺陷安装工艺不可靠安装工艺不可靠环境条件恶化环境条件恶化克克服服的的办办法法：元元器器件件筛筛选选、严严控控质质量量和和安安装装工艺、老化后再使用。工艺、老化后再使用。2023/8/1可靠性设计7元器件的失效规律早期失效期7我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计8元器件的失效规律元器件的失效规律稳定工作期（正常寿命期、正常使用期）稳定工作期（正常寿命期、正常使用期）特特征征元元器器件件突突然然性性失失效效较较少少，而而暂暂时时性性故故障障较较多多。故故障障率率可可降降低低到到一一个个较较低低的的水水平平，且且基基本本处处于于稳稳定定状状态态，可可以以近近似似故故障障率率为为常常数。持续时间较长。数。持续时间较长。失效原因：应力引起失效原因：应力引起2023/8/1可靠性设计8元器件的失效规律稳定工作期（正常8我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计9元器件的失效规律元器件的失效规律衰老期（耗损期）衰老期（耗损期）特特征征失失效效率率大大大大增增加加，可可靠靠性性急急剧剧下下降降，接近报废。接近报废。失失效效原原因因：元元器器件件的的物物理理变变化化、老老化化和和机机械械磨损、疲劳磨损等。磨损、疲劳磨损等。克克服服办办法法：应应用用系系统统到到了了这这个个时时期期，应应大大修修，更更换换一一批批失失效效的的元元器器件件。常常采采用用定定期期维维修修、更换等手段进行预防降低系统故障率。更换等手段进行预防降低系统故障率。2023/8/1可靠性设计9元器件的失效规律衰老期（耗损期）9我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计10元器件的失效形式元器件的失效形式分类：分类：突然失效突然失效退化失效退化失效局部失效局部失效全局失效全局失效2023/8/1可靠性设计10元器件的失效形式分类：10我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计11元器件的失效形式元器件的失效形式突然失效突然失效也也称称为为“灾灾难难性性失失效效”。这这是是元元器器件件参参数数急急剧剧变变化化或或因因元元器器件件制制造造工工艺艺不不良良，环环境境条条件件变化而导致短路或开路所造成的。变化而导致短路或开路所造成的。如如器器件件因因焊焊接接不不牢牢造造成成开开路路，或或因因灰灰尘尘微微粒粒使使器器件件管管脚脚短短路路，电电容容器器因因电电解解质质击击穿穿造造成成短路等。短路等。2023/8/1可靠性设计11元器件的失效形式突然失效11我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计12元器件的失效形式元器件的失效形式退化失效退化失效也也称称为为“衰衰变变失失效效”。这这是是因因元元器器件件制制造造公公差差，温温度度系系数数变变化化、材材料料变变质质、电电源源电电压压波波动动、工工艺艺不不良良、电电应应力力变变化化、随随机机影影响响和和老老化化过过程程引引起起的的，使使元元器器件件参参数数逐逐渐渐变变化化，性性能变差。能变差。2023/8/1可靠性设计12元器件的失效形式退化失效12我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计13元器件的失效形式元器件的失效形式局部失效局部失效退退化化失失效效使使系系统统性性能能变变化化，使使局局部部功功能能失失效效，称之为局部失效。称之为局部失效。如如数数码码寄寄存存器器因因机机器器温温度度过过高高，使使某某一一位位触触发器性能变差，导致该数码寄存器局部失效。发器性能变差，导致该数码寄存器局部失效。2023/8/1可靠性设计13元器件的失效形式局部失效13我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计14元器件的失效形式元器件的失效形式全局失效全局失效一一个个突突然然失失效效会会使使整整个个系系统统失失效效，这这种种失失效效称为全局失效。称为全局失效。如如时时序序控控制制电电路路的的晶晶体体振振荡荡器器两两端端的的电电容容突突然然短短路路，使使该该晶晶振振损损坏坏，造造成成整整个个微微机机无无法法工作，即整体失效。工作，即整体失效。2023/8/1可靠性设计14元器件的失效形式全局失效14我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.元器件的失效机理元器件的失效机理元器件的失效直接受温度、湿度、电压、机械、电磁元器件的失效直接受温度、湿度、电压、机械、电磁场等因素的影响。场等因素的影响。2.元器件的失效机理15我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计16环境因素对元器件可靠性的影响环境因素对元器件可靠性的影响1.温度影响温度影响1）温度变化对半导体器件的影响）温度变化对半导体器件的影响 半半导导体体器器件件与与温温度度有有直直接接关关系系。尤尤其其是是双双极极型型半半导导体体器器件件，组组成成这这类类元元器器件件的的基基本本单单元元P-N结结，对对温温度度变变化化很很敏敏感感。当当P-N结结反反偏偏时时，由由少少数数载载流流子子形形成成的的反反向向漏电流受温度变化影响，其关系为漏电流受温度变化影响，其关系为 由上式看出，温度每升高由上式看出，温度每升高10，ICO将增加一倍。将增加一倍。2023/8/1可靠性设计16环境因素对元器件可靠性的影响116我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计17环境因素对元器件可靠性的影响环境因素对元器件可靠性的影响1.温度影响温度影响1）温度变化对半导体器件的影响）温度变化对半导体器件的影响这种变化将导致如下结果：这种变化将导致如下结果：晶晶体体管管放放大大器器的的工工作作点点产产生生漂漂移移。这这是是形形成成运运放放零零点漂移的主要原因。点漂移的主要原因。电流放大系数电流放大系数 发生变化，造成放大器增益不稳定。发生变化，造成放大器增益不稳定。导导致致晶晶体体管管的的特特性性曲曲线线发发生生变变化化，使使其其所所允允许许的的动动态范围发生变化。态范围发生变化。2023/8/1可靠性设计17环境因素对元器件可靠性的影响117我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计18环境因素对元器件可靠性的影响环境因素对元器件可靠性的影响1.温度影响温度影响1）温度变化对半导体器件的影响）温度变化对半导体器件的影响温度与允许功耗有如下关系：温度与允许功耗有如下关系：Pcm为为最最大大允允许许功功耗耗；Tjm为为最最高高允允许许结结温温；T为为使使用用环环境温度；境温度；RT为热阻。为热阻。温度的升高将使晶体管的最大允许功耗下降。温度的升高将使晶体管的最大允许功耗下降。2023/8/1可靠性设计18环境因素对元器件可靠性的影响118我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计19环境因素对元器件可靠性的影响环境因素对元器件可靠性的影响1.温度影响温度影响1）温度变化对半导体器件的影响）温度变化对半导体器件的影响环环境境温温度度升升高高将将直直接接引引起起元元器器件件温温度度升升高高，从从而而引引起最高工作电压下降。起最高工作电压下降。温度过高，将使元器件的温度过高，将使元器件的P-N结被击穿而损坏。结被击穿而损坏。由由于于P-N结结的的正正向向压压降降受受温温度度的的影影响响较较大大，所所以以双双极极型型半半导导体体器器件件TTL、HTL等等IC的的电电压压传传输输特特性性和和抗抗干扰度也与温度密切相关。干扰度也与温度密切相关。2023/8/1可靠性设计19环境因素对元器件可靠性的影响119我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计20环境因素对元器件可靠性的影响环境因素对元器件可靠性的影响1.温度影响温度影响2）温度变化对电阻的影响）温度变化对电阻的影响 温温度度变变化化对对电电阻阻的的影影响响主主要要是是温温度度升升高高时时，电电阻阻内内热热噪噪声声加加剧剧，阻阻值值偏偏离离标标称称值值，允允许许耗耗散散功功率率下下降降等等。如如RXT系系列列的的碳碳膜膜电电阻阻在在温温度度升升高高到到100时，允许的耗散功率仅为标称值的时，允许的耗散功率仅为标称值的20%。3）温度变化对电容的影响）温度变化对电容的影响 温温度度变变化化对对电电容容的的影影响响主主要要是是引引起起电电容容介介质质损损耗耗变变化化，从从而而影影响响其其寿寿命命。温温度度每每升升高高10时时，电电容容器器的的寿寿命命就就降降低低一一半半，同同时时还还引引起起电电路路阻阻容容时时间间常常数数等等参参数数的的变变化化，甚甚至至发发生生因因介介质质损损耗耗过过大大而而热热击穿的情况。击穿的情况。2023/8/1可靠性设计20环境因素对元器件可靠性的影响120我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计21环境因素对元器件可靠性的影响环境因素对元器件可靠性的影响2.湿度影响湿度影响湿湿度度过过高高，当当含含有有酸酸性性的的尘尘埃埃落落到到线线路路板板或或配配电电盘盘上上时时，将将迅迅速速腐腐蚀蚀元元器器件件焊焊点点与与接接线线处处，造造成成焊焊点点脱脱落落，接接头头断开，引起接触性故障。断开，引起接触性故障。湿湿度度过过高高，也也是是引引起起漏漏电电耦耦合合的的主主要要原原因因。当当具具有有导导电电性性的的尘尘埃埃落落到到线线路路板板上上时时，将将使使线线路路板板表表面面的的绝绝缘缘性性能能变变化化，若若电电压压由由漏漏电电耦耦合合到到低低压压器器件件，将将造造成成电电压压击击穿穿故障。故障。湿度过高，还会使密封较差的元器件受到腐蚀而退化。湿度过高，还会使密封较差的元器件受到腐蚀而退化。湿湿度度过过低低，如如相相对对湿湿度度低低于于40%时时，空空气气被被认认为为是是干干燥燥的的。当当相相对对湿湿度度低低于于20%时时，极极易易产产生生静静电电，人人不不敢敢接接触触机机器器，一一碰碰机机器器就就会会引引起起电电子子元元器器件件击击穿穿，特特别别是是 MOS器件击穿损坏，或造成机器误动作。器件击穿损坏，或造成机器误动作。总之，系统运行环境应严格控制湿度。总之，系统运行环境应严格控制湿度。2023/8/1可靠性设计21环境因素对元器件可靠性的影响221我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计22环境因素对元器件可靠性的影响环境因素对元器件可靠性的影响3.电压影响电压影响施施加加到到元元器器件件上上的的电电压压稳稳定定性性是是保保证证元元器器件件正正常常运运行行的的重重要要条条件件。过过高高的的电电压压会会增增加加元元器器件件的的热热损损耗耗，甚甚至至造造成成电电压压击击穿穿。例例如如，对对电电容容器器来来说说，其其失失效效率率正正比比于于电电容容电压的电压的5次幂。次幂。2023/8/1可靠性设计22环境因素对元器件可靠性的影响322我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计23环境因素对元器件可靠性的影响环境因素对元器件可靠性的影响4.振动、冲击影响振动、冲击影响机机械械振振动动与与冲冲击击会会使使一一些些内内部部有有缺缺陷陷的的元元器器件件加加速速失效，造成灾难性故障。失效，造成灾难性故障。机机械械振振动动会会使使焊焊点点、压压线线点点发发生生松松动动，导导致致接接触触不不良良；若若振振动动导导致致接接线线产产生生不不应应有有的的碰碰连连，会会引引起起更更严严重重的的后后果果，造造成成短短路路事事故故。振振动动会会使使元元器器件件移移位位，变形及相互碰撞，引起分布参数变化。变形及相互碰撞，引起分布参数变化。机机械械振振动动、冲冲击击还还会会引引起起紧紧固固件件脱脱落落或或松松动动，甚甚至至撞击其他零部件，造成零件损坏。撞击其他零部件，造成零件损坏。因因此此应应避避免免振振动动、冲冲击击的的发发生生，当当无无法法避避免免较较大大的振动冲击源时，应采取防振、减振措施。的振动冲击源时，应采取防振、减振措施。2023/8/1可靠性设计23环境因素对元器件可靠性的影响423我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计24环境因素对元器件可靠性的影响环境因素对元器件可靠性的影响5.电磁场影响电磁场影响电电磁磁场场会会瞬瞬间间造造成成很很大大的的电电压压脉脉冲冲，或或出出现现“火火花花”，会会对对系系统统的的感感性性或或容容性性负负载载产产生生严严重重影响，会影响到整个电路上的电压。影响，会影响到整个电路上的电压。此外，人身上也会积累电荷，发生静电放电。此外，人身上也会积累电荷，发生静电放电。电电磁磁场场的的高高频频瞬瞬态态电电压压、浪浪涌涌电电压压、谐谐波波畸畸变变和和大大电电流流冲冲击击会会产产生生很很强强的的噪噪声声干干扰扰，会会使使计计算机信息出错，还会使元器件损坏。算机信息出错，还会使元器件损坏。2023/8/1可靠性设计24环境因素对元器件可靠性的影响524我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计25环境因素对元器件可靠性的环境因素对元器件可靠性的影响影响6.腐蚀腐蚀腐蚀，有空气腐蚀或氧化、电解液腐蚀等种类。腐蚀，有空气腐蚀或氧化、电解液腐蚀等种类。大大气气中中含含有有各各种种酸酸盐盐及及化化工工、冶冶炼炼等等工工业业生生产产中中排排出出的的有有害害气气体体，如如SO2、H2S、CO2、CO和和臭臭氧氧等等。这这些些腐腐蚀蚀性性气气体体会会使使计计算算机机及及其其应应用用系系统统或或电电子子设设备备金金属属化化表表面面氧氧化化腐腐蚀蚀，使使接接插插件件接接触触情情况况恶恶化化，使使半半导导体体元元器器件件管管脚脚和和电电子子线线路路引引起起腐腐蚀蚀，还还会会使使半导体稳定性受到破坏。半导体稳定性受到破坏。电电解解液液对对金金属属有有着着很很强强的的腐腐蚀蚀和和氧氧化化作作用用，会会造造成成接接头头与与插插座座之之间间，元元器器件件与与插插座座或或焊焊接接孔孔之之间间电电阻阻加加大大，电电流流减减小小，引引起起间间歇歇故故障障，严严重重时时会会造造成成断断路。路。2023/8/1可靠性设计25环境因素对元器件可靠性的影响625我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计26元器件的失效机理元器件的失效机理半导体元器件的失效机理半导体元器件的失效机理半导体缺陷引起的失效半导体缺陷引起的失效SiO2层中正电荷引起的失效层中正电荷引起的失效SiO2层层缺缺陷陷（如如针针孔孔、划划伤伤、钻钻蚀蚀、断断裂裂等等）引起的失效引起的失效二次击穿引起的失效二次击穿引起的失效金金属属化化系系统统（电电极极）引引起起的的失失效效，占占半半导导体体失失效的首位效的首位贴贴片片或或焊焊片片失失效效，如如掉掉片片、热热阻阻增增大大，使使性性能能退化退化封装失效、气密性差等封装失效、气密性差等2023/8/1可靠性设计26元器件的失效机理半导体元器件的26我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计27元器件的失效机理元器件的失效机理阻容元器件的失效机理阻容元器件的失效机理电介质击穿电介质击穿发生化学或电解腐蚀发生化学或电解腐蚀离子迁移离子迁移纸介质的脱水作用纸介质的脱水作用有机膜、云母、玻璃等介质发生电晕有机膜、云母、玻璃等介质发生电晕电解质如钽、电解铝出现蒸发电解质如钽、电解铝出现蒸发界面极性界面极性2023/8/1可靠性设计27元器件的失效机理阻容元器件的失27我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计28元器件的失效机理元器件的失效机理阻容元器件的失效机理阻容元器件的失效机理纸、有机膜、云母、玻璃等介质出现污染纸、有机膜、云母、玻璃等介质出现污染纸介质加水分解纸介质加水分解云母等介质发生热劣化云母等介质发生热劣化云母、有机膜的残余应力松弛云母、有机膜的残余应力松弛云母、玻璃陶瓷出现伸缩云母、玻璃陶瓷出现伸缩云母、玻璃介质热疲劳云母、玻璃介质热疲劳云母介质发生电弧云母介质发生电弧纸、玻璃、陶瓷、钽等介质出现电介质泄露纸、玻璃、陶瓷、钽等介质出现电介质泄露2023/8/1可靠性设计28元器件的失效机理阻容元器件的失28我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计29元器件的失效机理元器件的失效机理金属件的失效机理金属件的失效机理疲劳（占疲劳（占36.3%）脆断（占脆断（占12.6%）腐蚀（占腐蚀（占12%）应力腐蚀（占应力腐蚀（占3.8%）磨损（占磨损（占6%）韧性断裂（占韧性断裂（占7.9%）其他（占其他（占21.4%）2023/8/1可靠性设计29元器件的失效机理金属件的失效机29我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.元器件的失效分析技术元器件的失效分析技术3.元器件的失效分析技术30我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计31失效分析的概念失效分析的概念失失效效分分析析的的目目的的绝绝不不仅仅是是评评价价系系统统及及其其组组成成单单元元的的可可靠靠性性水水平平，更更重重要要的的是是提提高高系系统统的的可可靠靠性性水水平平。因因此此，必必须须对对系系统统及及其其组组成成单单元元和和元元器器件件进进行行失失效效分分析析，所所形形成成的的失失效效分分析析技技术术构构成成了了系系统统可可靠靠性性技技术术的的一一项项重重要内容。要内容。要要保保证证和和提提高高系系统统和和设设备备的的可可靠靠性性，必必须须选选择择高高可可靠靠性性的的元元器器件件。要要提提高高元元器器件件的的可可靠靠性性，必必须须了了解解其其失失效效的的本本质质、失失效效的的模模式式及及故故障障机机理理，以以便便采采取取有有效效的的措施。措施。系系统统和和设设备备可可靠靠性性设设计计需需要要提提供供元元器器件件及及材材料料的的失失效效率、失效模式和故障模式及其严重性的信息。率、失效模式和故障模式及其严重性的信息。2023/8/1可靠性设计31失效分析的概念失效分析的目的31我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计32失效分析的概念失效分析的概念对对于于电电子子元元器器件件的的可可靠靠性性设设计计来来说说，最最能能暴暴露露问问题题的的方方法法还还是是进进行行各各种种试试验验。在在这这些些最最接接近近实实际际使使用用条条件件的的试试验验中中，许许多多隐隐患患和和薄薄弱弱环环节节都都会会显显示示出出来来，参参加加试试验验的的组组件件、部部件件，子子系系统统，甚甚至至整整个个系系统统都都可可能能会会不不同同程程度度地地丧丧失失其其应有的功能，即应有的功能，即失效失效。失失效效分分析析就就是是分分析析寻寻找找引引起起元元器器件件失失效效的的原原因因，并并提提出出补补救救和和纠纠正正措措施施。20世世纪纪60年年代代出出现现的的以以研研究究故故障障机机理理为为核核心心的的失失效效物物理理学学科科成成了了其其研究的重要内容。研究的重要内容。2023/8/1可靠性设计32失效分析的概念对于电子元器件32我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计33失效分析的概念失效分析的概念失效物理失效物理是是研研究究元元器器件件及及其其材材料料故故障障机机理理的的一一门门综综合合学学科科。故故障障机机理理是是指指引引起起元元器器件件及及其其材材料料发发生生故故障障的的物物理理和化学过程及原因。和化学过程及原因。从从微微观观角角度度研研究究故故障障机机理理，从从失失效效过过程程的的描描述述中中建建立物理模型。立物理模型。以以故故障障机机理理研研究究为为核核心心，通通过过建建立立物物理理模模型型，将将微微观本质与宏观性能相结合观本质与宏观性能相结合 ，并应用于可靠性工程。，并应用于可靠性工程。总总之之，研研究究元元器器件件的的故故障障机机理理及及其其物物理理模模型型，不不断断地地从从失失效效分分析析中中汲汲取取营营养养，又又反反过过来来从从理理论论上上充充实实和指导失效分析技术。和指导失效分析技术。2023/8/1可靠性设计33失效分析的概念失效物理33我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计34失效分析的概念失效分析的概念应应力力和和时时间间是是诱诱发发失失效效的的重重要要外外部部因因素素。由由外外因因诱诱发发失失效效的的物物理理和和化化学学过过程程叫叫失失效机理效机理。失效的状态类型称为。失效的状态类型称为失效模式失效模式。失失效效分分析析，既既要要分分析析产产生生故故障障的的原原因因，提提出出改改进进的的方方法法和和措措施施，又又要要弄弄清清失失效效模模式式和和故故障障机机理理，从从本本质质上上预预防防失失效效和和故障的再发生。故障的再发生。2023/8/1可靠性设计34失效分析的概念应力和时间是诱34我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计35失效分析的意义、思路失效分析的意义、思路对于可靠性工程的意义对于可靠性工程的意义为合理选择元器件提供依据为合理选择元器件提供依据为设计提供正确的理论依据和设计思想为设计提供正确的理论依据和设计思想为改进工艺指明方向为改进工艺指明方向指导各种可靠性试验条件和可靠性分析方法指导各种可靠性试验条件和可靠性分析方法在在处处理理可可靠靠性性工工程程问问题题时时，为为决决策策提提供供科科学学依据依据为可靠性设计提供宝贵的信息资料为可靠性设计提供宝贵的信息资料2023/8/1可靠性设计35失效分析的意义、思路对于可靠35我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计36失效分析的意义、思路失效分析的意义、思路失效分析的思路失效分析的思路失失效效分分析析是是通通过过对对失失效效的的元元器器件件进进行行测测试试分分析析，找找出出引引起起失失效效的的原原因因，是是从从事事件件的的结结果果推导事件发生的原因的过程。推导事件发生的原因的过程。进进行行失失效效分分析析最最主主要要的的依依据据就就是是失失效效或或故故障障的元器件。的元器件。失失效效分分析析除除了了具具备备一一定定的的专专业业知知识识外外，还还要要有正确的思路、科学的方法和必要的条件。有正确的思路、科学的方法和必要的条件。2023/8/1可靠性设计36失效分析的意义、思路失效分析36我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计37失效分析的意义、思路失效分析的意义、思路进行失效分析时应注意的几个方面进行失效分析时应注意的几个方面要要有有整整体体观观念念。从从时时空空上上建建立立整整体体观观念念，切切忌片面、孤立地研究和处理问题。忌片面、孤立地研究和处理问题。要要全全面面地地看看问问题题，切切忌忌主主观观片片面面。充充分分调调研研，抓住本质，不断地完善和修正分析的思想。抓住本质，不断地完善和修正分析的思想。要要重重视视客客观观分分析析，不不要要片片面面追追求求微微观观分分析析。既重视宏观分析，也重视微观分析。既重视宏观分析，也重视微观分析。粗细结合，分段进行。粗细结合，分段进行。保护好失效的元器件，做好分析。保护好失效的元器件，做好分析。2023/8/1可靠性设计37失效分析的意义、思路进行失效37我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计38失效分析的一般过程失效分析的一般过程为便于掌握，失效分析的一般过程是：为便于掌握，失效分析的一般过程是：接受任务接受任务调查研究调查研究背景材料背景材料失效过程及失效状况失效过程及失效状况资料调查资料调查观察及检测观察及检测先无损，后有损先无损，后有损由表及里，先宏观后微观由表及里，先宏观后微观2023/8/1可靠性设计38失效分析的一般过程为便于掌握38我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计39失效分析的一般过程失效分析的一般过程失效分析的一般顺序失效分析的一般顺序失失效效情情况况调调查查外外观观检检查查电电测测试试非非破破坏坏性性检检查查检检漏漏必必要要时时，模模拟拟进进行行试试验验分分析析解解剖剖电电参参数数测测试试镜镜检检及及扫扫描描分分析析探探针测试针测试失效机理分析失效机理分析填写失效分析报告填写失效分析报告2023/8/1可靠性设计39失效分析的一般过程失效分析的39我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计40失效分析技术及仪器设备失效分析技术及仪器设备功能测试仪功能测试仪性能测试仪性能测试仪材料结构分析仪器材料结构分析仪器形貌观察分析仪器形貌观察分析仪器无损探伤仪器无损探伤仪器化学成分分析仪器化学成分分析仪器常常用用的的失失效效分分析析仪仪器器设设备备如逻辑分析仪，短路故障分析仪，存储器测试仪等如逻辑分析仪，短路故障分析仪，存储器测试仪等如电、热、磁性能测试仪，力学性能测试仪等如电、热、磁性能测试仪，力学性能测试仪等如如X光射线衍射仪，低能、高能电子衍射仪等光射线衍射仪，低能、高能电子衍射仪等如透视、扫描电子显微镜，金相显微镜等如透视、扫描电子显微镜，金相显微镜等如如X光透视仪，超声探伤仪等光透视仪，超声探伤仪等如一般化学分析仪，微区分析仪，表面分析仪等如一般化学分析仪，微区分析仪，表面分析仪等2023/8/1可靠性设计40失效分析技术及仪器设备功能测40我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4.元器件的选用与控制元器件的选用与控制4.元器件的选用与控制41我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计42电子元器件的选用电子元器件的选用元元器器件件的的选选用用，需需要要元元器器件件工工程程师师、可可靠靠性性工工程程师师和和设设备备或或系系统统设设计计工工程程师师来来共共同同完完成成，这这是是一一个个多多学学科科的的任任务务。必必须须制制订订、评评审审、执执行行元元器器件件控控制制大大纲纲和和要求。要求。元元器器件件的的选选用用过过程程包包括括元元器器件件的的设设计计鉴鉴定定、可可靠靠性性审审查查、结结构构及及其其失失效效分分析析和和经济效益权衡等。经济效益权衡等。2023/8/1可靠性设计42电子元器件的选用元器件的选用，42我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计43电子电子元器件的选用元器件的选用准则准则元元器器件件的的技技术术条条件件、技技术术性性能能、质质量量等等级级等等均均应应满满足装备的要求。足装备的要求。优优先先选选用用经经实实践践证证明明质质量量稳稳定定、可可靠靠性性高高、有有发发展展前前途途的的标标准准元元器器件件，不不允允许许选选用用淘淘汰汰和和禁禁用用的的元元器器件。件。应最大限度地压缩元器件的品种规格和生产厂家。应最大限度地压缩元器件的品种规格和生产厂家。未未经经设设计计定定型型的的元元器器件件不不能能在在可可靠靠性性要要求求高高的的军军工工产品中正式使用。产品中正式使用。优优先先选选用用有有良良好好的的技技术术服服务务、供供货货及及时时、价价格格合合理理的的生生产产厂厂家家的的元元器器件件。对对关关键键元元器器件件要要进进行行用用户户对对生产商的质量认定。生产商的质量认定。在性价比相等时，应优先选用国产元器件。在性价比相等时，应优先选用国产元器件。2023/8/1可靠性设计43电子元器件的选用准则43我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计44电子元器件的应用电子元器件的应用应应用用时时重重点点考考虑虑的的问问题题及及确确保保可可靠靠性性采采取的措施取的措施工作应力过高工作应力过高降额使用降额使用热失效热失效热设计热设计抗辐射问题抗辐射问题抗辐射加固抗辐射加固防静电损伤防静电损伤各环节注意防护各环节注意防护操操作作过过程程的的损损伤伤问问题题严严格格贯贯彻彻电电装装工工艺艺规定规定储存和保管问题储存和保管问题控制条件，加强管理控制条件，加强管理2023/8/1可靠性设计44电子元器件的应用应用时重点考虑44我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计45电子元器件控制电子元器件控制为为了了确确保保电电子子元元器器件件使使用用的的可可靠靠性性，必必须须对对电电子子设设备备研研制制、生生产产及及使使用用各各阶阶段段中中元元器器件件的的选选择择、采采购购、监监制制、验验收收、筛筛选选、保保管管、使使用用、失失效效分分析析和和信信息息管管理理等等，实实行行有有效效的的全全过过程程质质量量与与可可靠靠性性管理。管理。2023/8/1可靠性设计45电子元器件控制为了确保电子元器45我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计46电子元器件控制电子元器件控制元器件元器件选择选择设设备备应应制制定定电电子子元元器器件件优优选选目目录录作作为为数数据据选选用、质量可靠性管理和采购的依据。用、质量可靠性管理和采购的依据。设设备备应应严严格格按按照照元元器器件件优优选选目目录录选选用用元元器器件件，超目录选用应严格审批。超目录选用应严格审批。根根据据设设备备研研制制阶阶段段的的需需要要，应应对对元元器器件件优优选选目录实施动态管理。目录实施动态管理。2023/8/1可靠性设计46电子元器件控制元器件选择46我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计47电子元器件控制电子元器件控制元器件元器件采购采购首首先先由由采采购购单单位位编编制制采采购购文文件件，采采购购文文件件应应按规定的程序履行审批手续。按规定的程序履行审批手续。然后根据采购文件签订购货合同。然后根据采购文件签订购货合同。不不应应向向无无质质量量保保证证的的中中间间商商采采购购进进口口元元器器件件，应应选选择择设设在在本本土土的的名名牌牌公公司司作作为为供供应应商商，或或委托国外有信誉或军用元器件采购机构采购。委托国外有信誉或军用元器件采购机构采购。2023/8/1可靠性设计47电子元器件控制元器件采购47我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计48电子元器件控制电子元器件控制元器件元器件监制监制凡凡在在订订货货合合同同中中规规定定了了监监制制要要求求的的元元器器件件，应对订购元器件供应单位进行监制。应对订购元器件供应单位进行监制。监监制制应应按按规规定定的的技技术术标标准准和和管管理理要要求求执执行行，监制中，如有问题应及时上报主管部门。监制中，如有问题应及时上报主管部门。监监制制后后，监监制制人人员员应应填填写写监监制制报报告告，并并报报上上级主管部门。级主管部门。2023/8/1可靠性设计48电子元器件控制元器件监制48我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计49电子元器件控制电子元器件控制元器件元器件验收验收凡凡在在订订货货合合同同中中规规定定的的下下厂厂验验收收元元器器件件，应应按按订订购购元元器器件件批批次次组组织织有有验验收收资资格格的的人人员员按按合合同同规规定定到到供供应应单单位位进进行行验验收收。验验收收应应按按规规定定的的技技术术标标准准和和管管理理要求执行。要求执行。进进口口元元器器件件到到货货后后，应应按按规规定定的的技技术术标标准准进进行行检检验验及及复复验验。该该工工作作由由指指定定的的元元器器件件可可靠靠性性检检测测或或失失效效分分析析机机构构、元元器器件件质质量量控控制制部部门门进进行行，并并按按批批次次和和品品种种进进行行破破坏坏性性物物理理分分析析（DPADPA）以以评评价价其其工工艺艺可可靠靠性性。对对选选用用无无检检验验手手段段的的进进口口元元器器件件，必必须须报报总总设计师后方可用于军工产品或重点工程产品。设计师后方可用于军工产品或重点工程产品。2023/8/1可靠性设计49电子元器件控制元器件验收49我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计50电子元器件控制电子元器件控制元器件元器件筛选筛选元元器器件件筛筛选选应应由由元元器器件件供供应应单单位位按按元元器器件件技技术术标标准准和和订订货货合合同同要要求求，进进行行出出厂厂前前的的筛筛选选（一次筛选）。（一次筛选）。元元器器件件验验收收合合格格后后，根根据据需需要要由由订订货货单单位位或或使使用用单单位位委委托托元元器器件件检检测测站站按按有有关关规规定定进进行行补补充充筛筛选选（二二次次筛筛选选），要要求求能能剔剔除除早早期期失失效的元器件。效的元器件。2023/8/1可靠性设计50电子元器件控制元器件筛选50我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计51电子元器件控制电子元器件控制元器件元器件储存与保管储存与保管元元器器件件的的储储存存与与保保管管必必须须符符合合规规定定的的储储存存保保管管条条件件，特特别别对对需需要要防防潮潮、防防腐腐、防防锈锈、防防老化、防静电等元器件更应妥善保管。老化、防静电等元器件更应妥善保管。元元器器件件的的库库房房存存放放做做到到不不同同品品种种分分类类存存放放，库库房房内内应应标标志志明明显显、排排列列有有序序、安安全全稳稳妥妥、存存放放合合理理、库库房房整整洁洁、温温湿湿度度有有记记录录，并并定定期检查。期检查。在在库库房房存存放放过过程程中中，应应对对有有定定期期测测试试要要求求的的元元器器件件进进行行定定期期质质量量检检验验。发发现现不不合合格格品品应应及时报废隔离出库，做出标记并记录在案。及时报废隔离出库，做出标记并记录在案。2023/8/1可靠性设计51电子元器件控制元器件储存与保管51我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计52电子元器件控制电子元器件控制元器件元器件超期复验超期复验应应根根据据需需要要制制订订元元器器件件储储存存期期要要求求，对对超超过过规规定定储储存存期期要要求求的的元元器器件件，装装机机前前应应按按规规定定进行超期复验，或报废处理。进行超期复验，或报废处理。元器件元器件使用使用设设计计师师在在合合理理选选用用元元器器件件的的前前提提下下，要要采采用用降降额额设设计计、热热设设计计、环环保保设设计计等等可可靠靠性性设设计计技技术术。要要严严格格控控制制新新研研制制元元器器件件的的使使用用，并并且且要要进进行行元元器器件件的的应应用用评评审审，提提高高元元器器件件使使用的可靠性。用的可靠性。2023/8/1可靠性设计52电子元器件控制元器件超期复验52我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计53电子元器件控制电子元器件控制元器件元器件失效分析失效分析加加强强元元器器件件失失效效分分析析和和质质量量反反馈馈，提提高高元元器器件的固有可靠性。件的固有可靠性。元元器器件件失失效效分分析析应应按按有有关关规规定定送送上上级级主主管管部部门指定的机构进行失效分析。门指定的机构进行失效分析。失失效效分分析析后后，负负责责分分析析的的单单位位应应向向委委托托单单位位提提交交失失效效分分析析报报告告，并并及及时时反反馈馈上上报报有有关关单单位，采取纠错措施，防止重复故障发生。位，采取纠错措施，防止重复故障发生。2023/8/1可靠性设计53电子元器件控制元器件失效分析53我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2024/4/30可靠性设计可靠性设计54电子元器件控制电子元器件控制元器件元器件信息管理信息管理订订购购单单位位应应建建立立元元器器件件数数据据管管理理系系统统，制制定定元元器器件件质质量量信信息息的的收收集集、传传递递、反反馈馈、统统计计、分分析析与与故故障障处理等信息管理方法。处理等信息管理方法。要要建建立立元元器器件件使使用用全全过过程程的的质质量量档档案案，其其内内容容包包括括元元器器件件管管理理文文件件、优优选选目目录录、选选择择、采采购购、验验收收、复复验验、筛筛选选、失失效效分分析析、现现场场使使用用、故故障障处处理理等等各各种元器件数据报告。种元器件数据报告。在在设设备备研研制制过过程程，应应重重视视元元器器件件有有关关数数据据的的收收集集、处处理理储储存存和和利利用用，建建立立军军工工产产品品或或重重点点工工程程元元器器件件数据库，并实施计算机联网管理。数据库，并实施计算机联网管理。2023/8/1可靠性设计54电子元器件控制元器件信息管理54