最新电子元器件可靠性PPT学习课件.ppt

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1、第一讲失效物理的概念失效的概念失效定义1特性剧烈或缓慢变化2不能正常工作失效种类1致命性失效：如过电应力损伤2缓慢退化：如MESFET的IDSS下降3间歇失效：如塑封器件随温度变化间歇失效失效物理的概念定义：研究电子元器件失效机理的学科失效物理与器件物理的区别失效物理的用途失效物理的定义定义：研究电子元器件失效机理的学科失效机理：失效的物理化学根源举例：金属电迁移金属电迁移失效模式：金属互连线电阻值增大或开路失效机理：电子风效应产生条件：电流密度大于10E5A/cm2高温纠正措施：高温淀积，增加铝颗粒直径，掺

2、铜，降低工作温度，减少阶梯，铜互连、平面化工艺失效物理与器件物理的区别撤销应力后电特性的可恢复性时间性失效物理的用途1失效分析：确定产品的失效模式、失效机理，提出纠正措施，防止失效重复出现2可靠性评价：根据失效物理模型，确定模拟试验方法，评价产品的可靠性可靠性评价的主要内容产品抗各种应力的能力产品平均寿命失效物理模型应力－强度模型失效原因：应力>强度强度随时间缓慢减小如:过电应力（EOS）、静电放电（ESD）、闩锁（latchup)应力－时间模型（反应论模型）失效原因：应力的时间累积效应，特性变化超差。如金属

3、电迁移、腐蚀、热疲劳应力－强度模型的应用器件抗静电放电（ESD）能力的测试温度应力－时间模型T高，反应速率大，寿命短E大，反应速率小，寿命长温度应力的时间累积效应失效原因：温度应力的时间累积效应，特性变化超差与力学公式类比失效物理模型小结应力－强度模型与断裂力学模型相似，不考虑激活能和时间效应，适用于偶然失效和致命性失效，失效过程短，特性变化快，属剧烈变化，失效现象明显应力－时间模型（反应论模型）与牛顿力学模型相似，考虑激活能和时间效应，适用于缓慢退化，失效现象不明显应力－时间模型的应用：预计元器件平均寿命1

4、求激活能ELnL1LnL21/T21/T1B预计平均寿命的方法2求加速系数F设定高温为T1,低温为T2,可求出F预计平均寿命的方法由高温寿命L1推算常温寿命L2F=L2/L1对指数分布L1=MTTF=1/λλ失效率温度应力－时间模型的简化：十度法则内容：从室温算起，温度每升高10度，寿命减半。应用举例：推算铝电解电容寿命105C，寿命1000h（标称值）55C,寿命1000X2E5=32000h35C，寿命1000X2E7=128000h=128000/365/24=14.81年小结失效物理的定义：研究电子元

5、器件失效机理的学科失效物理的用途：1失效分析：确定产品的失效模式、失效机理，提出纠正措施，防止失效重复出现2可靠性评价：根据失效物理模型，确定模拟试验方法，评价产品的可靠性第二讲阻容元件失效机理电容器的失效机理电解电容钽电容陶瓷电容薄膜电容电解电容的概况重要性：多用于电源滤波，一旦短路，后果严重优点：电容量大，价格低缺点：寿命短，漏电流大，易燃延长寿命的方法：降温使用，选用标称温度高的产品电解电容的标称温度与寿命的关系标称温度（℃）85105125标称温度寿命（h)100010001000工作温度（℃）353

6、535工作温度寿命(h)1000X2E51000X2E71000X2E9320001280009120003.65年14.6年59.26年电解电容的失效机理和改进措施漏液：电容减小阳极氧化膜损伤难以修补，漏电流增大。短路放电：大电流烧坏电极电源反接：大电流烧坏电极，阴极氧化，绝缘膜增厚，电容量下降长期放置：不通电，阳极氧化膜损伤难以修补，漏电流增大。电解电容的阳极修复功能Al＋OH－改进措施降温使用，不做短路放电，电源不反接，经常通电固体钽电容过流烧毁正负极反接陶瓷电容电路板弯曲引起芯片断裂，漏电流增大陶瓷电

7、容银迁移引起边缘漏电和介质内部漏电第三讲微电子器件失效机理失效模式的概念和种类失效的表现形式叫失效模式按电测结果分类：开路、短路或漏电、参数漂移、功能失效失效机理的概念失效的物理化学根源叫失效机理。例如开路的可能失效机理：过电烧毁、静电损伤、金属电迁移、金属的电化学腐蚀、压焊点脱落、CMOS电路的闩锁效应漏电和短路的可能失效机理：颗粒引发短路、介质击穿、pn微等离子击穿、Si-Al互熔失效机理的概念（续）参数漂移的可能失效机理：封装内水汽凝结、介质的离子沾污、欧姆接触退化、金属电迁移、辐射损伤失效机理的内容失

8、效模式与材料、设计、工艺的关系失效模式与环境应力的关系环境应力包括：过电、温度、湿度、机械应力、静电、重复应力失效模式与时间的关系水汽对电子元器件的影响电参数漂移外引线腐蚀金属化腐蚀金属半导体接触退化辐射对电子元器件的影响参数漂移、软失效例：n沟道MOS器件阈值电压减小失效应力与失效模式的相关性过电：pn结烧毁、电源内引线烧毁、电源金属化烧毁静电：MOS器件氧化层击穿、输入保护电路潜在损伤或烧毁热：