电子元器件的可靠性应用-应用可靠性

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1、电子元器件的可靠性应用第1章应用可靠性概念主讲：庄奕琪可靠性概念应用可靠性概念应用可靠性问题的严重性本章概要可靠性规定时间、规定条件下实现规定功能的能力（可靠性）规定数量的器件在规定时间和规定条件下失效的概率（失效率）规定时间平均寿命：元器件平均故障间隔时间（MTBF)：整机设备规定条件电应力：静电，浪涌，过电压，过电流，噪声温度应力：高温，低温，温度循环机械应力：振动，冲击，加速度气候应力：高湿度，盐雾，低气压，辐射1.1可靠性概念什么是可靠性？1.1可靠性概念“浴盆”曲线概念固有可靠性：器件制造完成时所具有的可靠性，取决于器件的设计、工艺和原材料应用可靠性：

2、器件用于整机系统时所具有的可靠性，与器件的工作与非工作条件有关比较应用可靠性>固有可靠性：整机设计时采取了降额、冗余、容错等措施（“三类元件装出一类整机”）应用可靠性<固有可靠性：整机装配时器件受到了不当应力或误操作的作用（“一类元件装出三类整机”）1.2应用可靠性概念什么是应用可靠性？应力类别应力形式失效场合主要失效模式电应力静电、浪涌、过电压、噪声工作、安装、测量栅击穿（MOS器件）pn结短路（双极器件）二次击穿（功率管）闩锁失效（CMOS电路）温度应力高温、低温、温度循环大功率工作、间歇工资、高寒地区、焊接热击穿、热疲劳、参数漂移、密封性失效、键合压焊不良

3、机械应力振动、冲击、加速度安装、运送、航天器、航空器、移动设备管壳漏气、管芯裂纹、引线断裂气候应力高湿度、盐雾、气压储存、海上、沿海、亚热带地区外引线腐蚀、芯片金属化腐蚀、电参数劣化1.2应用可靠性概念使用应力对器件可靠性的影响1.3应用可靠性问题日益严重统计数据（资料来源：航天部失效分析中心）在电子设备现场失效中，元器件失效约占50％，其中元器件选用不当的又占30～50％。产生后果即时失效：影响整机装配的合格率及成本，比较直观潜在失效：影响整机寿命及环境适应能力，比较隐蔽年份19891990199119921993使用失效比例61％40％56％45％46％器件

4、集成度对外界应力敏感性（尺寸小，层次多）新器件类型多样化、应用复杂化使用者未能及时掌握使用方法1.3应用可靠性问题产生原因电子管晶体管集成电路1.3应用可靠性问题尺寸缩小→抗应力强度↓元器件选择只考虑功能与性能指标，未考虑可靠性与质量指标企业提供的可靠性指标与实际产品不符不了解元器件的环境适应性、失效模式、质量保障水平元器件使用不了解元器件对使用环境的要求不了解元器件的应力容限不了解元器件的安装操作规范1.3应用可靠性问题元器件使用不当的情况器件制造方提高器件对非常规的工作应力的抵抗力提高器件对非常规的非工作应力的抵抗力器件使用方正确地选用器件控制器件的

5、工作条件：线路设计、结构设计、热设计等控制器件的非工作条件：装配、储存、运输、测量等1.3应用可靠性问题解决途径1.3应用可靠性问题可靠性设计是关键1.3应用可靠性问题易产生问题的器件对外界应力敏感的器件CMOS电路：对静电、闩锁、浪涌敏感小信号放大器：对过电压、噪声、干扰敏感塑料封装器件：对湿气、热冲击、温度循环敏感工作应力接近电路最大应力的器件功率器件：功率接近极限值高压器件：电压接近极限值电源电路：电压和电流接近极限值高频器件：频率接近极限值