電子微組裝可靠性設(shè)計：基礎(chǔ)篇

第1章 緒論 （1）
1．1 電子微組裝與可靠性要求 （1）
1．1．1 什么是電子微組裝 （1）
1．1．2 電子微組裝技術(shù)發(fā)展歷程及特點 （3）
1．1．3 電子微組裝可靠性要求 （7）
1．2 可靠性設(shè)計技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀 （24）
1．2．1 可靠性設(shè)計基本概念 （24）
1．2．2 可靠性設(shè)計技術(shù)發(fā)展進(jìn)程 （30）
1．3 電子微組裝可靠性設(shè)計的挑戰(zhàn) （59）
1．3．1 高密度組裝的失效與控制 （59）
1．3．2 微組裝可靠性的系統(tǒng)性設(shè)計 （64）
1．4 電子微組裝可靠性設(shè)計方法 （76）
1．4．1 失效物理（PoF）方法的發(fā)展 （76）
1．4．2 基于PoF可靠性設(shè)計的基本原理 （78）
1．4．3 基于PoF的可靠性設(shè)計解決方案及核心技術(shù)鏈 （79）
1．4．4 失效物理模型的應(yīng)用 （81）
參考文獻(xiàn) （82）
英文縮略詞及術(shù)語 （89）
主要符號表 （90）
第2章 電子微組裝封裝技術(shù) （92）
2．1 電子微組裝與封裝概念 （92）
2．1．1 電子微組裝封裝的功能 （92）
2．1．2 微電子封裝的分級 （93）
2．2 電子微組裝關(guān)鍵技術(shù)及材料 （96）
2．2．1 典型微電子封裝與結(jié)構(gòu) （96）
2．2．2 芯片微組裝技術(shù) （100）
2．2．3 通孔微互連技術(shù) （102）
2．3 組件封裝技術(shù)及材料 （105）
2．3．1 模塑封裝技術(shù)及材料 （105）
2．3．2 陶瓷封裝技術(shù)及材料 （107）
2．3．3 金屬氣密封裝技術(shù)及材料 （110）
2．3．4 陶瓷基、模塑基和金屬基封裝材料比較 （112）
2．4 典型電子微組裝組件 （112）
2．4．1 混合集成電路（HIC） （112）
2．4．2 多芯片組件（MCM） （114）
2．4．3 微波真空電子組件 （117）
參考文獻(xiàn) （121）
英文縮略詞及術(shù)語 （122）
第3章 電子組件可靠性要求 （124）
3．1 可靠性定義 （124）
3．2 可靠性指標(biāo) （126）
3．2．1 失效分布函數(shù) （126）
3．2．2 失效率 （127）
3．2．3 可靠度與不可靠度 （132）
3．2．4 壽命 （133）
3．2．5 電子組件可靠性指標(biāo)要求 （138）
3．3 環(huán)境適應(yīng)性 （139）
3．3．1 環(huán)境適應(yīng)性定義 （139）
3．3．2 環(huán)境條件對電子產(chǎn)品的影響 （140）
3．3．3 環(huán)境適應(yīng)性要求 （141）
3．3．4 環(huán)境適應(yīng)性與可靠性的關(guān)系 （149）
3．3．5 電子組件環(huán)境適應(yīng)性要求 （150）
3．4 質(zhì)量等級 （151）
3．4．1 質(zhì)量等級劃分 （151）
3．4．2 元器件質(zhì)量等級要求 （153）
3．4．3 電子組件的質(zhì)量等級要求 （156）
參考文獻(xiàn) （159）
英文縮略詞及術(shù)語 （161）
主要符號表 （161）
第4章　電子微組裝失效模式和失效機(jī)理 （163）
4．1 導(dǎo)致失效的環(huán)境應(yīng)力 （163）
4．1．1 溫度應(yīng)力 （164）
4．1．2 機(jī)械應(yīng)力 （165）
4．1．3 潮濕應(yīng)力 （166）
4．1．4 鹽霧應(yīng)力 （166）
4．1．5 電磁應(yīng)力 （167）
4．2 HIC失效模式和失效機(jī)理 （167）
4．2．1 HIC的失效類型 （167）
4．2．2 厚膜、薄膜基板及互連失效 （169）
4．2．3 厚膜、薄膜基板與元器件的焊接/黏結(jié)失效 （171）
4．2．4 鍵合互連失效 （172）
4．2．5 布線基板與外殼焊接失效 （172）
4．2．6 功率器件過熱失效 （173）
4．2．7 氣密封裝失效 （173）
4．3 MCM失效模式和失效機(jī)理 （174）
4．3．1 MCM的失效類型 （174）
4．3．2 MCM-C失效模式和機(jī)理 （175）
4．3．3 MCM-D失效模式和機(jī)理 （176）
4．3．4 MCM-D/C失效模式和機(jī)理 （177）
4．3．5 MCM-L失效模式和機(jī)理 （178）
4．4 SiP失效模式和失效機(jī)理 （179）
4．4．1 TSV失效模式和機(jī)理 （179）
4．4．2 芯片堆疊失效模式和機(jī)理 （181）
4．4．3 PoP封裝堆疊失效模式和機(jī)理 （182）
4．5 TWT的失效模式和機(jī)理 （184）
4．5．1 熱絲短路和斷路 （185）
4．5．2 管內(nèi)放電打火 （186）
4．5．3 收集極擊穿 （187）
4．5．4 輸出窗炸裂漏氣/燒毀 （187）
4．5．5 柵極失效 （188）
參考文獻(xiàn) （188）
英文縮略詞及術(shù)語 （189）
第5章　基于失效物理的可靠性設(shè)計方法 （190）
5．1 可靠性設(shè)計的基本原則 （191）
5．2 可靠性設(shè)計指標(biāo) （191）
5．3 可靠性設(shè)計方法 （195）
5．3．1 基于失效物理的可靠性設(shè)計程序 （195）
5．3．2 熱設(shè)計方法 （197）
5．3．3 熱降額設(shè)計方法 （199）
5．3．4 振動可靠性設(shè)計方法 （200）
5．4 可靠性設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) （205）
5．4．1 可靠性指標(biāo)分配技術(shù) （205）
5．4．2 仿真分析技術(shù) （209）
5．4．3 設(shè)計驗證技術(shù) （220）
參考文獻(xiàn) （230）
英文縮略詞及術(shù)語 （232）
主要符號表 （232）
第6章　溫度應(yīng)力失效與可靠性設(shè)計 （233）
6．1 溫度應(yīng)力類型 （233）
6．1．1 極限高溫 （233）
6．1．2 穩(wěn)態(tài)溫度 （234）
6．1．3 溫度沖擊 （234）
6．1．4 溫度循環(huán) （235）
6．2 溫度應(yīng)力失效物理模型 （235）
6．2．1 高溫過應(yīng)力失效模型 （235）
6．2．2 穩(wěn)態(tài)溫度退化模型 （236）
6．2．3 溫沖過應(yīng)力失效模型 （237）
6．2．4 溫循熱疲勞損傷模型 （238）
6．3 溫度應(yīng)力可靠性設(shè)計指標(biāo) （241）
6．3．1 熱性能表征參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求 （241）
6．3．2 失效率、壽命設(shè)計指標(biāo) （243）
6．3．3 極限溫度、極限溫沖設(shè)計指標(biāo) （244）
6．3．4 應(yīng)控制的主要失效機(jī)理 （244）
6．4 基于失效物理的可靠性設(shè)計方法（溫度應(yīng)力） （245）
6．4．1 可靠性設(shè)計與分析方法 （245）
6．4．2 可靠性設(shè)計方法要素 （245）
6．5 高溫過應(yīng)力失效控制設(shè)計 （246）
6．5．1 元器件過熱失效控制 （247）
6．5．2 器件安全工作區(qū)控制 （253）
6．5．3 結(jié)溫設(shè)計極限控制與元器件優(yōu)選 （254）
6．6 穩(wěn)態(tài)溫度退化控制設(shè)計 （256）
6．6．1 微組裝互連退化控制 （256）
6．6．2 表貼焊點界面退化失效控制 （272）
6．6．3 元器件和互連點失效率控制與熱降額 （274）
6．7 溫度沖擊過應(yīng)力損傷控制設(shè)計 （276）
6．7．1 表貼焊點熱失配開裂控制 （277）
6．7．2 表貼元件端電極開裂控制 （278）
6．7．3 氣密封裝絕緣子熱失配開裂控制 （280）
6．8 溫度循環(huán)熱疲勞控制設(shè)計 （281）
6．8．1 微組裝互連熱疲勞控制 （282）
6．8．2 基板內(nèi)互連熱疲勞控制 （291）
6．8．3 表貼焊點熱疲勞控制 （294）
6．8．4 板級焊點系統(tǒng)失效率控制 （304）
6．9 溫度應(yīng)力下錫須生長規(guī)律及控制 （306）
6．9．1 錫須問題分析 （306）
6．9．2 錫須生長機(jī)理 （307）
6．9．3 溫循應(yīng)力下錫須生長規(guī)律 （309）
6．9．4 溫度應(yīng)力下錫須生長規(guī)律 （312）
6．9．5 錫須生長控制方法 （314）
參考文獻(xiàn) （315）
英文縮略詞及術(shù)語 （319）
主要符號表 （319）
第7章 機(jī)械應(yīng)力失效與可靠性設(shè)計 （320）
7．1 機(jī)械應(yīng)力類型 （320）
7．1．1 機(jī)械振動 （320）
7．1．2 機(jī)械沖擊 （321）
7．1．3 恒定加速度 （321）
7．2 機(jī)械應(yīng)力失效物理模型 （321）
7．2．1 振動疲勞損傷模型 （321）
7．2．2 諧振損傷模型 （322）
7．2．3 機(jī)械沖擊損傷模型 （323）
7．2．4 恒定加速度（離心）損傷模型 （323）
7．3 機(jī)械應(yīng)力可靠性設(shè)計指標(biāo) （324）
7．3．1 機(jī)械特性表征參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求 （324）
7．3．2 振動疲勞壽命設(shè)計指標(biāo) （325）
7．3．3 機(jī)械沖擊、諧振控制設(shè)計指標(biāo) （325）
7．3．4 應(yīng)控制的主要失效機(jī)理 （326）
7．4 基于失效物理的可靠性設(shè)計方法（機(jī)械應(yīng)力） （326）
7．4．1 可靠性設(shè)計與分析方法 （326）
7．4．2 可靠性設(shè)計方法要素 （326）
7．5 振動疲勞控制設(shè)計 （328）
7．5．1 表貼引腳焊點振動疲勞控制 （328）
7．5．2 封裝外殼振動疲勞控制 （330）
7．5．3 綜合應(yīng)力疲勞壽命控制 （331）
7．6 諧振損傷控制設(shè)計 （333）
7．6．1 鍵合絲諧振損傷控制 （333）
7．6．2 板級組件諧振損傷控制 （336）
7．6．3 外殼封裝諧振損傷控制 （339）
7．6．4 元器件安裝諧振損傷控制 （341）
7．6．5 TWT電子槍諧振打火控制 （345）
7．7 機(jī)械沖擊開裂控制設(shè)計 （348）
7．7．1 微組裝互連開裂控制 （348）
7．7．2 元器件損傷控制 （350）
7．7．3 氣密封裝開裂控制 （352）
7．8 恒定加速度失效控制設(shè)計 （353）
7．8．1 厚膜混合集成電路恒定加速度失效控制 （353）
7．8．2 大尺寸封裝結(jié)構(gòu)缺陷篩選控制 （354）
參考文獻(xiàn) （354）
英文縮略詞及術(shù)語 （355）
主要符號表 （355）
第8章 潮濕應(yīng)力失效與可靠性設(shè)計 （356）
8．1 潮濕應(yīng)力類型 （357）
8．1．1 潮氣 （357）
8．1．2 濕氣 （357）
8．1．3 濕度-溫度-偏壓 （358）
8．2 潮濕應(yīng)力失效物理模型 （358）
8．2．1 液膜電化學(xué)腐蝕模型 （358）
8．2．2 電化學(xué)遷移失效模型 （362）
8．2．3 單分子層液態(tài)水臨界點模型 （364）
8．2．4 水汽相變及腐蝕模型 （367）
8．2．5 露點失效模型 （369）
8．2．6 濕度-溫度腐蝕失效模型 （371）
8．2．7 水汽滲入失效模型 （372）
8．3 潮濕應(yīng)力可靠性設(shè)計指標(biāo) （376）
8．3．1 潮濕特性表征參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求 （376）
8．3．2 腐蝕、遷移、滲入壽命設(shè)計指標(biāo) （378）
8．3．3 極限潮濕控制指標(biāo) （380）
8．3．4 應(yīng)控制的主要失效機(jī)理 （381）
8．4 基于失效物理的可靠性設(shè)計方法（潮濕應(yīng)力） （382）
8．4．1 可靠性設(shè)計與分析方法 （382）
8．4．2 可靠性設(shè)計方法要素 （383）
8．5 內(nèi)部水汽及濕度控制設(shè)計 （384）
8．5．1 氣密封裝內(nèi)部水汽控制 （384）
8．5．2 塑封器件水汽滲入控制 （392）
8．6 濕度-溫度腐蝕控制設(shè)計 （394）
8．6．1 內(nèi)裝芯片腐蝕控制 （394）
8．6．2 氣密封裝內(nèi)部露點失效控制 （398）
8．7 濕度-溫度-偏壓離子遷移控制設(shè)計 （400）
8．7．1 引出端之間金屬離子遷移控制 （400）
8．7．2 PCB電路板布線間金屬離子遷移控制 （402）
8．7．3 元器件內(nèi)部電極間金屬離子遷移控制 （406）
8．8 氣密封裝HIC金屬-玻璃界面間歇滲漏模型 （408）
8．8．1 界面間歇泄漏敏感結(jié)構(gòu)參數(shù)提取 （408）
8．8．2 界面間歇泄漏試驗分析 （411）
8．8．3 間歇泄漏機(jī)理和模型 （412）
附表 （416）
參考文獻(xiàn) （421）
英文縮略詞及術(shù)語 （424）
主要符號表 （424）
第9章 電磁場分析與電磁兼容設(shè)計 （425）
9．1 電磁場 （425）
9．2 電磁兼容設(shè)計指標(biāo) （426）
9．2．1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求 （426）
9．2．2 電磁兼容指標(biāo) （428）
9．3 可視化電磁場分析 （428）
9．3．1 電場探頭 （429）
9．3．2 磁場探頭 （429）
9．3．3 探頭的校準(zhǔn) （429）
9．3．4 兩種掃描方式 （430）
9．4 基于電磁場分析的耦合分析技術(shù) （430）
9．4．1 容性耦合與感性耦合 （430）
9．4．2 容性耦合與感性耦合抑制設(shè)計 （432）
9．4．3 容性耦合與感性耦合測試和分析方法 （433）
9．4．4 另一種耦合―自感 （433）
9．5 應(yīng)用案例：DC/DC電源變壓器輸出引線布局設(shè)計與紋波分析 （433）
9．5．1 DC/DC中的飛線與紋波 （435）
9．5．2 基于電磁場掃描的電磁干擾源以及傳播路徑定位 （437）
9．5．3 DC/DC的紋波噪聲與電磁場掃描的協(xié)同分析 （439）
9．6 混合集成電路的電磁兼容設(shè)計建議 （442）
9．6．1 工藝和元器件的選取 （443）
9．6．2 電路的布局 （443）
9．6．3 導(dǎo)線的布局 （444）
參考文獻(xiàn) （446）
主要符號表 （447）
第10章 混裝焊料Anand參數(shù)及焊點熱疲勞模型 （448）
10．1 Anand模型概述 （448）
10．2 Anand本構(gòu)模型參數(shù)擬合方法 （450）
10．3 混裝焊料高低溫拉伸試驗 （452）
10．4 混裝焊料Anand模型參數(shù)推導(dǎo) （454）
10．5 混裝焊點熱疲勞模型 （463）
參考文獻(xiàn) （468）
主要符號表 （469）