电子元器件失效分析技术 恩云飞来萍李少平编 科技 书籍 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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恩云飞 著，恩云飞 译

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121272301

版次：1

商品编码：10062407257

丛书名： 可靠性技术丛书

开本：16开

出版时间：2015-10-01

页数：453

字数：619000

作  者:恩云飞,来萍,李少平 编著 定  价:98 出 版 社:电子工业出版社 出版日期:2015年10月01日 页  数:453 装  帧:平装 ISBN:9787121272301 ●篇电子元器件失效分析概论
●第1章电子元器件可靠性（2）
●1.1电子元器件可靠性基本概念（2）
●1.1.1累积失效概率（2）
●1.1.2瞬时失效率（3）
●1.1.3寿命（5）
●1.2电子元器件失效及基本分类（6）
●1.2.1按失效机理的分类（7）
●1.2.2按失效时间特征的分类（7）
●1.2.3按失效后果的分类（8）
●参考文献（8）
●第2章电子元器件失效分析（9）
●2.1失效分析的作用和意义（9）
●2.1.1失效分析是提高电子元器件可靠性的必要途径（9）
●2.1.2失效分析在工程中有具有重要的支撑作用（10）
●2.1.3失效分析会产生显著的经济效益（10）
●2.1.4小结（11）
●2.2开展失效分析的基础（11）
●2.2.1具有电子元器件专业基础知识（11）
●2.2.2了解和掌握电子元器件失效机理（12）
●部分目录

内容简介

本书系统地介绍了电子元器 件失效分析技术。全书共19章。靠前篇电子元器件失 效分析概论，分两章介绍了电子元器件可靠性及失效 分析概况；第二篇失效分析技术，用7章的篇幅较为 详细地介绍了失效分析中常用的技术手段，包括电测 试、显微形貌分析、显微结构分析、物理性能探测、 微区成分分析、应力试验和解剖制样等技术；第三篇 电子元器件失效分析方法和程序，介绍了通用元件、 机电元件、分立器件与集成电路、混合集成电路、半 导体微波器件、板级组件和电真空器件共7类元器件 的失效分析方法和程序；第四篇电子元器件失效预防 有3章内容，包括电子元器件失效模式及影响分析方 法(FMEA)、电子元器件故障树分析(FTA)和工程应用 中电子元器件失效预防。
本书是作者总结多年的研究等
恩云飞,来萍,李少平 编著 恩云飞，工业和信息化部电子第五研究所研究员，中国电子学会可靠性分会委员，中国电子学会真空电子分会委员，中国电子学会第八届理事会青年与志愿者工作委员会委员，广东省电子学会理事，《失效分析与预防》编委会委员，长期从事电子元器件可靠性工作，在电子元器件可靠性物理、评价及试验方法等方面取得显著研究成果，先后获省部级科技奖励10项，发表学术论文40余篇，申请及授权国家发明专利10余项。

《精密仪器仪表中的可靠性设计与失效分析》 内容简介： 精密仪器仪表作为现代科技发展的基石，其性能的稳定与可靠直接关系到科研、工业生产、医疗健康乃至国防安全等诸多关键领域。然而，随着科技的进步和应用环境的日益复杂，精密仪器仪表所面临的失效问题也愈发突出，并呈现出多样化、隐蔽化和高端化的趋势。因此，深入理解精密仪器仪表的工作原理，掌握其潜在的失效模式，并建立一套系统性的可靠性设计与失效分析方法，对于提升仪器仪表的整体性能、延长使用寿命、降低维护成本、保障关键任务的成功至关重要。 本书旨在为读者提供一本全面、深入且极具实践指导意义的精密仪器仪表可靠性设计与失效分析的专著。本书内容涵盖了精密仪器仪表领域内最前沿的理论知识、最成熟的设计理念以及最有效的分析手段，力求从宏观到微观，从原理到实践，为读者构建一个系统化的知识体系。 第一部分：精密仪器仪表可靠性设计基础 本部分将深入探讨精密仪器仪表可靠性设计的基本概念、理论框架与核心原则。我们将首先梳理可靠性工程在精密仪器仪表研发中的重要地位，阐述可靠性与性能、成本、安全性等其他设计要素之间的相互关系。 可靠性概念与指标体系： 详细介绍可靠性的定义、分类（如固有可靠性、使用可靠性、寿命可靠性等），以及常用的可靠性指标，如平均无故障时间（MTTF/MTBF）、失效率（λ）、失效率函数（h(t)）、可靠度函数（R(t)）、维修度（μ）、平均修复时间（MTTR）等。我们将通过具体的计算实例，帮助读者理解这些指标的实际含义及其在可靠性评估中的作用。 系统可靠性分析方法： 重点介绍常用的系统可靠性分析方法，包括： 串联系统与并联系统分析： 阐述简单串并联系统的可靠性计算方法，并分析其优缺点。 K/N 系统分析： 介绍冗余系统（如2/3系统）的可靠性建模与计算，理解冗余配置对提高系统可靠性的意义。 故障树分析（FTA）： 详细讲解FTA的原理、构建步骤、基本事件和门事件的定义，以及如何通过FTA识别系统的薄弱环节和失效路径，并进行定量分析。 事件树分析（ETA）： 介绍ETA的应用场景，如何通过ETA分析工艺过程中的偏差可能导致的后果，评估安全系统的有效性。 马尔可夫模型： 讲解如何利用马尔可夫链对具有状态转换的系统进行可靠性建模和分析，适用于描述状态可变的设备，如具有定期维护的系统。 可靠性设计原则与方法： 裕度设计： 强调设计过程中留有足够的裕度，以应对环境变化、材料老化以及制造和装配过程中的偏差。 冗余技术： 深入探讨不同形式的冗余（如静态冗余、动态冗余、混合冗余）及其在提高系统可靠性中的应用，并分析冗余配置的权衡（如增加成本、重量和复杂性）。 容错设计： 介绍容错技术的概念，包括故障检测、隔离和恢复机制，以确保系统在部分组件失效后仍能继续运行或安全停机。 模块化设计： 阐述模块化设计如何提高可维护性、可修复性和可扩展性，从而间接提升系统整体可靠性。 降额设计： 详细讲解降额设计（derating）的原理和方法，即在设计时使元器件的工作应力低于其额定值，以提高元器件的可靠性。我们将针对不同类型的元器件（如电阻、电容、半导体器件）给出具体的降额建议。 环境适应性设计： 考虑仪器仪表在不同温度、湿度、振动、冲击、电磁干扰等恶劣环境下的工作要求，并提出相应的环境适应性设计策略。 可靠性建模与仿真： 介绍常用的可靠性建模软件和仿真技术，如何利用仿真手段预测系统在各种条件下的可靠性表现，并为设计优化提供依据。 第二部分：精密仪器仪表常见失效模式与机理分析 本部分将聚焦精密仪器仪表中各种关键元器件和系统的常见失效模式，深入剖析其失效发生的物理、化学及机电耦合机制。 电子元器件失效分析： 半导体器件失效： 重点分析二极管、三极管、集成电路（IC）、场效应管（FET）等半导体器件的失效模式，包括击穿、漏电、开路、性能退化、参数漂移等。深入探讨其失效机理，如热击穿、电迁移、栅氧化层击穿、ESD（静电放电）损伤、闩锁效应、键合线失效、封装失效等。 无源元器件失效： 分析电阻器（固定电阻、可调电阻）、电容器（陶瓷电容、电解电容、薄膜电容）、电感器等无源元器件的失效模式，如阻值漂移、开路、短路、容量变化、介质击穿、电解液干涸（电解电容）等，并探讨其失效机理，如过载、过热、潮湿、化学腐蚀、振动应力等。 连接器与线缆失效： 讨论连接器接触不良、氧化、腐蚀、机械损伤、线缆断裂、绝缘击穿等失效模式，以及导致这些失效的原因，如环境因素、振动、插拔不当等。 光电器件失效： 针对LED、光电二极管、光电三极管、激光器等光电器件，分析其亮度衰减、响应速度变慢、输出功率下降、完全失效等模式，并探讨其失效机理，如光损伤、热损伤、材料降解、量子效率下降等。 传感器失效： 针对不同类型的传感器（如温度传感器、压力传感器、位移传感器、光学传感器等），分析其灵敏度下降、零点漂移、响应延迟、输出异常、完全失效等失效模式，并深入探讨其内部机制，如敏感元件老化、氧化、腐蚀、机械形变、电路故障等。 机械结构件失效： 分析精密仪器仪表中齿轮、轴承、弹簧、外壳等机械结构件的磨损、疲劳、断裂、变形、腐蚀等失效模式，并探讨其失效机理，如应力集中、接触应力、润滑不良、环境腐蚀、冲击振动等。 光学元件失效： 讨论光学镜头、棱镜、滤光片、光学纤维等光学元件的划伤、镀膜脱落、污损、光学性能退化、折射率变化等失效模式，以及其成因，如环境污染、物理损伤、化学反应、材料老化等。 热管理系统失效： 分析散热器堵塞、风扇故障、热管失效、温控元件失效等可能导致仪器仪表过热的失效模式，以及由此引发的其他元器件的连锁失效。 电源系统失效： 讲解电源模块、稳压器、滤波电路等电源系统组件的过压、欠压、短路、开路、滤波性能下降等失效模式，以及对整个仪器仪表性能的影响。 第三部分：精密仪器仪表失效分析技术与方法 本部分将系统介绍用于探测、诊断和分析精密仪器仪表失效原因的各类技术和方法。 非破坏性检测技术： 目视检查： 强调外观检查的重要性，学习如何系统地观察元器件、电路板、结构件等是否存在明显损伤、烧蚀、漏液、腐蚀痕迹、变形等。 电学参数测量： 介绍使用万用表、示波器、LCR表、逻辑分析仪等仪器进行静态和动态参数测量，检测元器件的电气特性是否符合规格。 热成像技术： 讲解红外热像仪在检测过热点、短路、开路、虚焊等问题上的应用，可以直观地发现潜在的热失效区域。 超声波检测： 介绍超声波在检测内部缺陷（如裂纹、空洞）和测量材料厚度等方面的应用。 X射线检测： 探讨X射线成像技术在检查元器件内部结构、焊点质量、是否存在异物等方面的应用。 声发射检测： 介绍声发射技术用于监测材料在加载过程中产生的微小裂纹萌生和扩展。 破坏性检测技术： 金相显微分析： 详细介绍金相样品制备过程，以及在光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）下观察材料的微观组织、晶粒结构、相分布，分析材料内部缺陷，如夹杂物、裂纹、孔隙等。 扫描电子显微镜（SEM）与能谱分析（EDS/EDX）： 重点介绍SEM提供的高分辨率形貌观察能力，以及EDS/EDX提供的元素成分定性与定量分析能力，用于识别材料成分、污染物、腐蚀产物等。 透射电子显微镜（TEM）： 介绍TEM在观察纳米尺度缺陷、晶界、位错等方面的优势。 X射线衍射（XRD）： 讲解XRD用于分析材料的晶体结构、物相组成、晶格畸变等。 红外光谱（FTIR）和拉曼光谱： 介绍这些光谱技术在识别有机物、聚合物、无机物以及表面污染物等方面的应用。 Auger能谱（AES）： 讲解AES在表面元素成分分析和深度剖析方面的能力，特别适用于分析表面层和薄膜。 失效分析流程与案例研究： 失效分析的一般流程： 详细阐述从接收失效样品、了解使用背景、初步检查、无损检测、样品解剖、破坏性检测、机理分析、原因追溯到报告撰写的完整流程。 典型失效案例分析： 结合实际工程经验，列举多种精密仪器仪表中常见的失效案例，如某高精度编码器因轴承磨损导致计数错误，某微波器件因过流击穿引发系统故障，某光学测量仪因镜头镀膜老化导致成像模糊等。对每个案例进行详细的失效分析过程演示，包括检测数据、分析结果、失效机理推断和改进建议。 可靠性生长与改进： 可靠性测试与鉴定： 介绍加速寿命试验（ALT）、环境应力筛选（ESS）、振动试验、冲击试验、高低温试验、湿热试验等各种可靠性测试方法，如何通过这些测试发现潜在的可靠性问题。 失效模式与影响及危害性分析（FMEA/FMECA）： 详细讲解FMEA/FMECA的原理、步骤和应用，如何系统地识别产品的设计、制造、使用过程中的潜在失效模式，评估其发生概率、影响程度和危害性，并制定预防和纠正措施。 故障数据收集与分析： 强调建立有效的故障数据收集系统，并利用统计学方法对收集到的故障数据进行分析，以识别失效趋势、评估可靠性水平、为改进设计提供依据。 设计改进与验证： 在失效分析的基础上，提出设计改进方案，并对改进后的设计进行验证，确保失效问题得到有效解决。 第四部分：面向未来的精密仪器仪表可靠性发展趋势 智能化与数字化失效分析： 探讨人工智能、机器学习等技术在失效数据分析、失效模式预测、失效诊断中的应用前景。 新材料与新工艺的可靠性挑战： 随着新材料（如纳米材料、复合材料）和新工艺（如3D打印、微纳加工）在精密仪器仪表中的应用，分析其带来的新的可靠性问题和研究方向。 极端环境下的可靠性保障： 针对航天、深海、核能等极端应用环境，探讨对仪器仪表可靠性提出的更高要求和相应的研究对策。 系统集成与互联互通的可靠性： 分析复杂系统集成和物联网环境下，各组件之间以及系统与外部环境交互可能带来的新的失效模式和分析挑战。 本书结构清晰，逻辑严谨，理论与实践相结合，配以大量图表和案例，语言力求通俗易懂，避免晦涩难懂的术语。无论您是从事精密仪器仪表的设计、制造、研发、质量控制、售后服务等领域的工程师、技术人员，还是对仪器仪表可靠性设计与失效分析感兴趣的学生和研究人员，本书都将为您提供宝贵的参考和实用的指导。通过阅读本书，您将能够： 深刻理解精密仪器仪表的设计原理与可靠性要求。 系统掌握各种失效模式及其发生的根本原因。 熟练运用各种先进的失效分析技术和方法。 建立科学的可靠性设计理念和质量管理体系。 有效解决实际工程中遇到的失效问题，提升产品性能和市场竞争力。 本书的目标是帮助读者构建一种“防患于未然，病急可医”的系统性思维，从而在精密仪器仪表的设计、生产和使用全生命周期内，最大限度地保障其可靠性，为科技进步和社会发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我是一位电子工程专业的学生，正在进行毕业设计，主题刚好涉及到某个特定电子元器件的可靠性问题。在查找资料的过程中，偶然发现了这本《电子元器件失效分析技术》。这本书简直是我的“救星”！它系统地梳理了各种电子元器件，包括电阻、电容、电感、半导体器件、连接器等等，在不同工作环境下的可能失效模式。我尤其关注书中关于金属化层失效的章节，其中对电迁移和空洞形成的详细描述，以及相关的加速寿命试验方法，为我设计实验提供了重要的理论指导。书中对热失效的分析也非常到位，特别是对大功率器件散热不良导致的热击穿机制的阐述，让我对如何优化散热设计有了更深刻的理解。另外，书中关于可靠性建模和统计分析的内容，也为我撰写论文中的可靠性评估部分打下了坚实基础。虽然有时候会遇到一些比较晦涩的公式推导，但我会反复阅读，并结合书中的图例来理解。总的来说，这是一本非常实用的教科书，对于我们这些正在进行实际项目研究的学生来说，具有极高的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深的电子产品研发工程师，我对《电子元器件失效分析技术》这本书的评价是：它提供了一个非常全面的视角来审视电子元器件的生命周期。在产品设计阶段，了解潜在的失效模式至关重要，而这本书正好提供了这份宝贵的知识。书中对各种失效机理的阐述，从材料本身的缺陷到制造过程中的工艺控制，再到产品在使用过程中的环境影响，都进行了详尽的分析。我特别欣赏书中关于失效物理和失效机理之间的联系的论述，它不仅仅停留在现象层面，而是深入到根本原因。例如，对于集成电路的闩锁效应，书中不仅描述了其发生的条件，还详细分析了PNPN结构的形成和触发机制，以及如何通过工艺设计来抑制。此外，书中关于失效分析方法的介绍，如扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）等，以及它们在失效定位和机理判定中的作用，也为我们日常的故障排查提供了有力的工具。这本书是一本值得反复翻阅的工具书，它能够帮助我们更早地发现潜在的设计缺陷，从而提高产品的整体可靠性。

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这本书在我看来，是一部关于“电子产品的体检报告”的详尽指南。它以一种科学、严谨的态度，剖析了电子元器件从诞生到“死亡”的全过程。我印象最深刻的是书中对“疲劳”失效的论述，特别是针对焊接点和连接器的疲劳断裂分析，详细阐述了应力循环、材料特性以及环境因素如何协同作用导致失效。这对于我们这些长期在恶劣环境下工作的电子设备维护人员来说，具有非常重要的指导意义。书中关于失效分析流程的描述，从样品准备、外观检查、功能测试，到电气参数测量、微观形貌观察，再到化学成分分析，层层递进，严谨有序，为我们提供了一个标准化的排查框架。它不仅仅告诉我们“是什么”失效了，更重要的是告诉我们“为什么”失效，以及“如何”去发现和证明。书中对加速试验的讲解，虽然理论性较强，但其核心思想——用缩短的时间模拟长期的失效过程——对于我们评估产品寿命非常重要。这本书让我更加敬畏电子元器件的精密性，也更加理解可靠性工程的重要性。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对电子技术充满热情但非科班出身的爱好者。平时喜欢捣鼓一些电子小制作，也时常会遇到各种奇怪的问题，比如某个元件莫名其妙就坏了，或者整个电路突然就失灵了。这本《电子元器件失效分析技术》刚好满足了我对这些“为什么”的好奇心。虽然书中的一些专业术语对我来说有点挑战，但我非常喜欢它讲解的逻辑性。它不是简单地罗列失效原因，而是像侦探破案一样，一步步引导读者去理解。比如，书中对静电放电（ESD）损伤的分析，从静电的产生、积累，到击穿机理，再到具体的损伤形态，都讲得非常清楚。我以前总是觉得ESD是个玄乎的东西，现在总算有了比较系统的认识。书中还提到了很多非传统的失效模式，比如化学腐蚀、机械应力等，这些是我之前很少接触到的。虽然我可能不会用到书中最精密的分析仪器，但书中的一些基本原理和分析思路，对我在排查自己作品故障时非常有启发。这本书让我意识到，看似简单的电子元件，背后隐藏着如此多的复杂因素。

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这本《电子元器件失效分析技术》我早就听说了，但一直没机会细看。最近总算拿到了，翻了几页就被深深吸引了。虽然我不是专门做失效分析的，但对电子产品的工作原理一直充满好奇。这本书的讲解非常系统，从最基础的材料科学讲起，一步步深入到各种失效模式的微观机理。我特别喜欢它对失效机理的图解，很多复杂的概念一下子就变得清晰易懂。比如，对于半导体器件的栅极氧化层失效，书中不仅解释了热氧化、化学气相沉积等工艺，还详细分析了电迁移、热应力、静电放电（ESD）等外部因素如何导致氧化层击穿，甚至还提到了量子隧穿效应的理论模型。这种深入浅出的讲解方式，对于我这种非专业读者来说，简直是及时雨。而且，书中穿插了不少实际案例，比如一些著名电子产品的早期故障分析，这让我觉得理论不再是纸上谈兵，而是有血有肉的实际应用。虽然有些章节涉及到一些高深的物理化学知识，但我相信只要耐心研读，一定能从中获益匪浅。总的来说，这本书是一本非常扎实、内容丰富、视角独特的专业书籍，适合任何对电子元器件失效分析感兴趣的读者。