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恩云飞著 著

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• 失效分析
• 电子元器件
• 可靠性
• 质量控制
• 测试技术
• 电路分析
• 半导体
• 电子工程
• 故障诊断
• 材料分析

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121272301

商品编码：29514203621

包装：平装

出版时间：2015-11-01

图书基本信息
图书名称	电子元器件失效分析技术
作者	恩云飞著
定价	98.00元
出版社	电子工业出版社
ISBN	9787121272301
出版日期	2015-11-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

本书是工程应用类书，主要介绍电子元器件失效分析技术。从失效分析概论、失效分析技术、失效分析方法和程序以及失效预防几个方面的内容，使读者全面系统地掌握失效分析方面的基础理论、基本概念，技术和设备、方法和流程，指导开展相关的失效分析工作，并了解失效预防的一些基本方法和手段。

作者简介

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10余项。

目录

**篇 电子元器件失效分析概论 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） 2.2.3 具备必要的技术手段和设备（12） 2.3 失效分析的主要内容（13） 2.3.1 明确分析对象（14） 2.3.2 确认失效模式（14） 2.3.3 失效定位和机理分析（14） 2.3.4 寻找失效原因（14） 2.3.5 提出预防和改进措施（15） 2.4 失效分析的一般程序和要求（15） 2.4.1 样品信息调查（16） 2.4.2 失效样品保护（16） 2.4.3 失效分析方案设计（16） 2.4.4 外观检查（17） 2.4.5 电测试（17） 2.4.6 应力试验分析（18） 2.4.7 故障模拟分析（18） 2.4.8 失效定位分析（18） 2.4.9 综合分析（21） 2.4.10 失效分析结论和改进建议（21） 2.4.11 结果验证（21） 2.5 失效分析技术的发展及挑战（22） 2.5.1 定位与电特性分析（22） 2.5.2 新材料的剥离技术（22） 2.5.3 系统级芯片的失效激发（22） 2.5.4 微结构及微缺陷成像的物理极限（22） 2.5.5 不可见故障的探测（23） 2.5.6 验证与测试的有效性（23） 2.5.7 加工的全球分散性（23） 2.5.8 故障隔离与模拟软件的验证（23） 2.5.9 失效分析成本的提高（23） 2.5.10 数据的复杂性及大数据量（23） 2.6 结语（24） 参考文献（24） 第二篇 失效分析技术 第3章 失效分析中的电测试技术（26） 3.1 概述（26） 3.2 电阻、电容和电感的测试（27） 3.2.1 测试设备（27） 3.2.2 电阻测试方法及案例分析（27） 3.2.3 电容测试方法及案例分析（29） 3.2.4 电感测试方法及案例分析（31） 3.3 半导体器件测试（32） 3.3.1 测试设备（32） 3.3.2 二极管测试方法及案例分析（34） 3.3.3 三极管测试方法及案例分析（39） 3.3.4 功率MOS的测试方法及案例分析（42） 3.4 集成电路测试（46） 3.4.1 自动测试设备（46） 3.4.2 端口测试技术（47） 3.4.3 静电和闩锁测试（49） 3.4.4 IDDQ测试（51） 3.4.5 复杂集成电路的电测试及定位技术（52） 参考文献（53） 第4章 显微形貌分析技术（54） 4.1 光学显微观察及光学显微镜（54） 4.1.1 工作原理（54） 4.1.2 主要性能指标（55） 4.1.3 用途（56） 4.1.4 应用案例（56） 4.2 扫描电子显微镜（57） 4.2.1 工作原理（57） 4.2.2 主要性能指标（59） 4.2.3 用途（60） 4.2.4 应用案例（60） 4.3 透射电子显微镜（61） 4.3.1 工作原理（61） 4.3.2 主要性能指标（62） 4.3.3 用途（63） 4.3.4 应用案例（64） 4.4 原子力显微镜（65） 4.4.1 工作原理（65） 4.4.2 主要性能指标（66） 4.4.3 用途（66） 4.4.4 应用案例（67） 参考文献（68） 第5章 显微结构分析技术（70） 5.1 概述（70） 5.2 X射线显微透视技术（70） 5.2.1 原理（70） 5.2.2 仪器设备（78） 5.2.3 分析结果（79） 5.2.4 应用案例（80） 5.3 扫描声学显微技术（84） 5.3.1 原理（84） 5.3.2 仪器设备（90） 5.3.3 分析结果（90） 5.3.4 应用案例（91） 参考文献（92） 第6章 物理性能探测技术（94） 6.1 光探测技术（94） 6.1.1 工作原理（94） 6.1.2 主要性能指标（96） 6.1.3 用途（96） 6.1.4 应用案例（97） 6.2 电子束探测技术（99） 6.2.1 工作原理（99） 6.2.2 主要性能指标（101） 6.2.3 用途（101） 6.2.4 应用案例（101） 6.3 磁显微缺陷定位技术（102） 6.3.1 工作原理（102） 6.3.2 主要性能指标（105） 6.3.3 用途（106） 6.3.4 应用案例（106） 6.4 显微红外热像探测技术（108） 6.4.1 工作原理（108） 6.4.2 主要性能指标（111） 6.4.3 用途（111） 6.4.4 应用案例（111） 参考文献（113） 第7章 微区成分分析技术（114） 7.1 概述（114） 7.2 俄歇电子能谱仪（114） 7.2.1 原理（114） 7.2.2 设备和主要指标（115） 7.2.3 用途（117） 7.2.4 应用案例（120） 7.3 二次离子质谱仪（121） 7.3.1 原理（121） 7.3.2 设备和主要指标（123） 7.3.3 用途（125） 7.3.4 应用案例（126） 7.4 X射线光电子能谱分析仪（128） 7.4.1 原理（128） 7.4.2 设备和主要指标（129） 7.4.3 用途（131） 7.4.4 应用案例（132） 7.5 傅里叶红外光谱仪（133） 7.5.1 原理（133） 7.5.2 设备和主要指标（135） 7.5.3 用途（138） 7.5.4 应用案例（142） 7.6 内部气氛分析仪（142） 7.6.1 原理（142） 7.6.2 设备和主要指标（143） 7.6.3 用途（146） 7.6.4 应用案例（146） 参考文献（147） 第8章 应力试验技术（148） 8.1 应力影响分析及试验基本原则（148） 8.2 温度应力试验（150） 8.2.1 高温应力试验（150） 8.2.2 低温应力试验（151） 8.2.3 温度变化应力试验（152） 8.3 温度-湿度应力试验（152） 8.3.1 稳态湿热应力试验（152） 8.3.2 交变湿热应力试验（153） 8.3.3 潮湿敏感性试验（154） 8.3.4 应用案例（154） 8.4 电学激励试验（155） 8.5 振动冲击试验（157） 8.6 腐蚀性气体试验（159） 参考文献（160） 第9章 解剖制样技术（161） 9.1 概述（161） 9.2 开封技术（162） 9.2.1 机械开封（162） 9.2.2 化学开封（163） 9.2.3 激光开封（165） 9.3 芯片剥层技术（167） 9.3.1 去钝化层技术（167） 9.3.2 去金属化层技术（169） 9.4 剖面制样技术（170） 9.4.1 金相切片（170） 9.4.2 聚焦离子束剖面制样技术（171） 9.5 局部电路修改验证技术（173） 9.6 芯片减薄技术（174） 参考文献（176） 第三篇 电子元器件失效分析方法和程序 0章 通用元件的失效分析方法和程序（180） 10.1 电阻器失效分析方法和程序（180） 10.1.1 工艺及结构特点（180） 10.1.2 失效模式和机理（183） 10.1.3 失效分析方法和程序（186） 10.1.4 失效分析案例（189） 10.2 电容器失效分析方法和程序（190） 10.2.1 工艺及结构特点（191） 10.2.2 失效模式和机理（194） 10.2.3 失效分析方法和程序（195） 10.2.4 失效分析案例（199） 10.3 电感器失效分析方法和程序（201） 10.3.1 工艺及结构特点（201） 10.3.2 失效模式和机理（203） 10.3.3 失效分析方法和程序（203） 10.3.4 失效分析案例（204） 参考文献（205） 1章 机电元件的失效分析方法和程序（206） 11.1 电连接器失效分析方法和程序（206） 11.1.1 工艺及结构特点（206） 11.1.2 失效模式和机理（209） 11.1.3 失效分析方法和程序（214） 11.1.4 失效分析案例（215） 11.2 继电器的失效分析（222） 11.2.1 工艺及结构

编辑推荐

本书是电子产品质量和可靠性方面的专业类书籍，既有基础理论，又有具体技术、方法流程和应用，可以为电子行业的相关工程人员提供很好的指导和帮助。

文摘

序言

《微观世界的守护者：探索材料的坚韧与脆弱》 在这个日新月异的科技时代，一切的便捷与高效，都离不开那些隐藏在设备内部，默默奉献的电子元器件。它们是信息流动的血脉，是能量转换的枢纽，更是现代文明的基石。然而，即便是最精密的器件，也并非永恒不朽。当它们在严苛的环境中工作，承受着电、热、力、化学腐蚀等多种因素的考验时，便可能悄然发生形变、断裂、短路，甚至彻底失灵，成为阻碍科技进步的“绊脚石”。 本书并非直接探讨“电子元器件失效分析技术”这一特定领域，而是将目光投向更广阔的材料科学与工程的宏大画卷，深入剖析支撑起电子元器件乃至无数现代工业产品“生命力”的内在奥秘。我们将一起踏上一段探索之旅，从材料本身的微观结构出发，理解它们为何如此坚韧，又为何会遭遇脆弱，以及如何通过科学的方法，洞察这些“内在伤痛”的根源。 第一章：物质的构成——原子、分子与宏观世界的联结 一切物质的根源，皆在于原子。本章将带领读者穿越原子核的中心，理解电子云的分布，探究化学键的形成——原子如何通过共享或转移电子，紧密地联合，构成稳定而复杂的分子。我们将详细阐述不同种类的化学键（如离子键、共价键、金属键、范德华力）如何决定了材料的宏观性质，例如金属的延展性、陶瓷的脆性、高分子的柔韧性。更重要的是，我们将揭示这些微观层面的结合方式，如何直接影响到材料抵抗外力、热量和化学侵蚀的能力。理解了原子间的“对话”，我们才能真正理解材料为何会表现出我们所观察到的特性，为后续的失效分析奠定坚实的理论基础。 第二章：材料的生命线——晶体结构与缺陷的演变 大部分固体材料，特别是构成电子元器件的核心材料（如硅、锗、金属），都呈现出晶体结构。本章将深入探究不同晶系的特点，例如面心立方、体心立方、六方密排等，并阐述晶体学对材料力学性能、导电性、导热性以及光学特性的深刻影响。我们会讨论晶界、位错、空位、间隙原子等各类晶体缺陷，它们虽然在数量上微不足道，却往往是材料发生宏观变形、断裂乃至失效的“薄弱环节”。通过理解这些缺陷的形成机制、迁移方式以及它们如何相互作用，我们可以预见到材料在应力、温度变化等外场作用下的行为，为预测其“健康状况”提供关键线索。 第三章：力量的搏斗——力学性能与断裂的奥秘 电子元器件在工作中，往往会承受各种机械应力，例如焊接过程中的热应力、振动环境下的动态载荷，甚至微小的形变都可能导致连接断裂。本章将系统阐述材料的力学性能，包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度、断裂韧性等关键参数，并探讨它们是如何由材料的微观结构和化学组成决定的。我们将深入分析脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂等不同的断裂模式，通过观察断口的形貌，理解断裂是如何萌生、扩展直至最终发生。理解材料在受力时的“承受极限”以及“失效模式”，是分析设备为何会因为物理损坏而停止工作的关键。 第四章：热的洗礼——热学行为与温度效应 温度是影响电子元器件性能和寿命的另一个至关重要的因素。本章将解析材料的热导率、比热容、热膨胀系数等热学参数，并阐述它们如何影响器件的散热效率和内部应力分布。我们将重点讨论高温对材料结构稳定性的影响，例如相变、原子扩散加速、氧化腐蚀加剧等，以及低温可能导致的脆性转变。此外，本章还将探讨热冲击——材料在剧烈温度变化下承受的应力，以及它可能引发的微裂纹扩展和性能下降。理解材料对温度变化的敏感性，对于分析器件在极端温度环境下失效的原因至关重要。 第五章：化学的侵蚀——腐蚀机理与表面防护 在许多应用环境中，电子元器件都可能暴露在潮湿、化学气体或腐蚀性介质中，这些都可能引发材料的化学腐蚀。本章将系统介绍不同类型的腐蚀，例如氧化、电化学腐蚀、应力腐蚀开裂等，并阐述其发生的微观机理。我们将探讨腐蚀产物的形成及其对器件性能的影响，例如导电通路被阻断、绝缘性能下降等。此外，本章还将介绍常用的金属防腐蚀技术，例如钝化、电镀、涂层等，以及它们在保护电子元器件方面的重要作用。理解化学腐蚀的“攻击方式”，能够帮助我们识别和预防因环境因素导致的器件失效。 第六章：界面之魅——接触、连接与失效的枢纽 电子元器件的正常工作，离不开各种形式的连接和接触。本章将聚焦于材料之间的界面，例如金属与半导体之间的肖特基接触、金属焊点与焊盘之间的连接、以及不同层叠材料之间的界面。我们将深入探讨这些界面的形成机制、特性，以及它们在电、热、力传递中的作用。重点分析界面处的缺陷、杂质以及应力集中，这些往往是导致接触电阻增大、连接强度下降，乃至界面失效的“罪魁祸首”。理解界面行为，对于分析焊接不良、接触老化等问题具有不可替代的价值。 第七章：测量与洞察——探寻材料内在的“健康报告” 要理解材料的“伤痛”，就必须掌握测量与分析的工具。本章将介绍一系列用于表征材料结构、性能和成分的关键技术，例如： 显微分析技术：扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜 (TEM)，能够提供纳米尺度的形貌和结构信息；X射线衍射 (XRD) 则用于分析晶体结构和相组成。 表面分析技术：X射线光电子能谱 (XPS) 和俄歇电子能谱 (AES) 可以揭示材料表面的元素组成和化学状态。 力学性能测试：拉伸试验、硬度试验、疲劳试验等，直接评估材料的机械强度和韧性。 热分析技术：差示扫描量热法 (DSC) 和热重分析法 (TGA)，用于研究材料在热作用下的相变和分解行为。 电化学测试：如极化曲线、阻抗谱等，用于评估材料的腐蚀行为和表面膜的特性。 通过对这些先进检测手段的介绍，读者将了解到如何从微观到宏观，全方位地“诊断”材料的“健康状况”，为后续的分析和改进提供真实可靠的数据支撑。 第八章：仿真与预见——构建材料行为的“数字孪生” 在现代材料科学中，计算机仿真扮演着越来越重要的角色。本章将介绍有限元分析 (FEA) 和分子动力学 (MD) 等数值模拟方法，它们能够帮助我们预测材料在各种复杂应力、温度和化学环境下的行为。通过建立材料的“数字孪生”，我们可以提前预见潜在的失效模式，优化材料的设计和器件的结构，甚至在实际制造之前，就能对产品的可靠性进行评估。这种“预见性”的分析能力，是提升产品性能和寿命的关键。 结语：迈向更可靠的未来 本书并非直接提供失效分析的“配方”，而是致力于构建一个关于材料内在世界的完整认知框架。通过深入理解物质的微观构成、结构特性、以及它们在不同环境因素下的反应机理，读者将能更深刻地理解电子元器件为何会失效，以及从根本上如何提升材料的可靠性。这是一种“知其所以然”的科学视角，是我们在追求更高性能、更长寿命的电子产品的道路上，不可或缺的智慧源泉。这趟探索之旅，将帮助你成为一名更懂材料、更能预见风险的“微观世界的守护者”。

评分☆☆☆☆☆

我一直对电子技术抱有浓厚的兴趣，但往往在学习过程中，感觉自己像是在孤军奋战，缺乏系统的指导和深入的理解。这本书的出现，就像是一盏明灯，照亮了我前行的道路。它不仅仅是关于元器件的介绍，更重要的是，它引导我去思考元器件在整个电路系统中的“生命周期”。我特别着迷于书中关于元器件老化机制的章节，作者通过详细的图示和数据分析，揭示了随着时间的推移，元器件性能是如何逐渐衰退的，以及这些衰退可能带来的潜在风险。这让我意识到，设计一个可靠的电子产品，不仅仅是简单地将元器件组合在一起，更需要充分考虑它们的长期稳定性和可靠性。书中还介绍了一些用于评估元器件寿命和可靠性的方法，例如加速寿命试验和故障率分析，这为我提供了更科学的评估工具。我感觉自己不再是那个盲目尝试的“小白”了，而是开始能够从更宏观、更专业的角度去理解电子元器件的本质，并思考如何设计出更经久耐用、性能卓越的电子产品。

评分☆☆☆☆☆

我是一名初入职场的硬件工程师，对电子元器件的可靠性问题一直感到非常困惑。在实际工作中，我们经常会遇到元器件失效的情况，但往往难以 pinpoint 原因，也无法有效地预防。这本书提供了一个全新的视角，让我深刻理解了元器件失效背后的复杂机制。作者从材料层面、制造工艺、工作环境等多个维度，详细阐述了导致元器件失效的各种因素。我特别关注了书中关于热应力、电应力、湿度和振动对不同类型元器件影响的章节。通过具体的失效模式分析，例如晶体管的击穿、电容的漏电、电感的开路等，我能够更直观地理解这些问题是如何发生的。书中还介绍了一些先进的失效分析技术，比如扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线谱（EDS）的应用，这让我对如何进行深入的诊断有了初步的认识。这本书不仅仅是理论知识的普及，它更是为我提供了一套系统性的方法论，帮助我更好地理解和应对电子元器件的可靠性挑战，这对于我今后的工作至关重要。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对电路设计充满热情但又常常陷入瓶颈的爱好者，我一直在寻找能够提供创新思路和解决实际问题的参考资料。这本书就像一位经验丰富的老师，在我遇到困难时，总能给予我恰到好处的指引。我之前在处理一些高频信号的滤波问题时，总是反复尝试不同的元器件组合，但效果都不尽如人意。这本书中关于各种滤波器类型及其设计原则的讲解，让我豁然开朗。作者不仅详细介绍了 RC、RL、LC 滤波器的工作原理，还深入剖析了它们在不同频率响应下的特性。更重要的是，书中提供了一些基于不同元器件配置的仿真和实际测试的案例分析，这对我来说是无价之宝。我能够看到作者是如何一步步分析问题，如何根据具体的应用场景选择最合适的元器件，以及如何通过调整参数来优化电路性能。这本书不仅仅是理论的堆砌，它更像是一本实战手册，通过大量的实例，教会我如何像一个真正的工程师那样思考和解决问题。我现在对如何优化我的电路设计有了更清晰的思路，也更有信心去尝试一些更具挑战性的项目了。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是信息爆炸时代的一股清流，我最近对半导体技术产生了浓厚的兴趣，正愁找不到一本能够系统梳理基本概念的入门读物。我搜索了很久，很多技术书籍要么过于晦涩难懂，充斥着各种我无法理解的缩写和公式；要么就是太过于浅显，蜻蜓点水，看完之后感觉什么都没真正掌握。这本书的出现，恰好填补了我的这个空缺。它没有直接抛出那些让人望而生畏的专业术语，而是从一个非常基础的层面开始，层层递进地介绍了电子元器件的基本原理，比如 PN 结的形成、半导体材料的特性等等，这些都是理解后续复杂内容的基础。我特别喜欢作者的讲解方式，他总是能用非常形象的比喻来解释抽象的概念，例如将电流比作水流，将电阻比作管道的粗细，这种方式极大地降低了我的学习门槛。而且，书中还穿插了一些实际应用的案例，让我能够看到这些理论知识是如何在现实世界中发挥作用的，这让我学习的动力更足了。我期待着能够通过这本书，逐步建立起对电子元器件的全面认知，为我日后深入研究更高级的主题打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对电子元器件的了解仅限于知道它们长什么样，能做什么大概的功能。这次偶然翻到了这本书，完全是出于好奇，没想到竟然打开了一个全新的世界。书里并没有一开始就讲那些我完全不理解的专业术语，而是从元器件的“出身”——也就是它们是如何被制造出来的——讲起。我了解到，原来一个小小的电阻、电容背后，有着如此复杂而精密的生产过程，从原材料的选择到最终的封装，每一步都至关重要。书中对不同材料的特性、不同工艺流程的优缺点都进行了详细的介绍，让我对这些不起眼的小家伙们有了全新的认识。特别是关于如何选择合适的元器件来满足特定的应用需求，书中给出了一些非常实用的建议，例如在高温环境下应该选择哪种类型的电容，在低功耗应用中又应该注意哪些元器件的参数。这本书就像一位循循善诱的向导，带领我一步步探索电子元器件的奥秘，让我觉得学习的过程既有趣又有成就感。