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第1章 电子元器件可靠性设计的一般要求1

1.1 电子元器件可靠性的基本概念1

1.1.1 电子元器件及分类1

1.1.2 电子元器件可靠性的基本概念5

1.1.3 影响电子元器件可靠性的因素分析7

1.2 电子元器件可靠性设计的基本概念与基本要求19

1.2.1 基本概念19

1.2.2 重要性21

1.2.3 基本要求22

1.2.4 可靠性设计程序25

1.3 电子元器件可靠性设计指标28

1.3.1 稳定性设计指标28

1.3.2 极限性设计指标29

1.3.3 产品的失效率、寿命或质量等级指标30

1.3.4 必须消除或控制的失效模式指标34

1.4 电子元器件可靠性设计的基本内容37

1.4.1 功能方面的可靠性设计37

1.4.2 结构方面的可靠性设计38

1.4.3 工艺方面的可靠性设计39

1.4.4 可靠性评价试验设计41

1.5 电子元器件失效分析的基本技术46

1.5.1 失效分析基础技术47

1.5.2 失效信息统计分析的基本方法48

1.6 电子元器件可靠性设计技术59

1.6.1 耐高、低温设计技术59

1.6.2 耐热设计技术63

1.6.3 耐电应力设计65

1.6.4 抗机械应力设计技术71

1.6.5 稳定性设计73

1.6.6 三防设计技术83

1.6.7 抗辐射环境设计技术87

1.6.8 控制低气压失效的可靠性设计90

1.6.9 防误操作设计技术90

1.6.10 消除寄生元器件和潜在通路设计91

1.6.11 最坏情况设计技术91

1.6.12 优化设计技术91

1.7 电子元器件可靠性设计阶段的可靠性控制技术92

1.7.1 基本概念93

1.7.2 控制的作用93

1.7.3 控制内容与方法93

1.8 小结100

参考文献102

第2章 单片集成电路可靠性设计104

2.1 单片集成电路的类别和设计特点104

2.1.1 类别104

2.1.2 设计特点109

2.2 单片集成电路可靠性设计的基本要求和主要内容112

2.2.1 基本要求112

2.2.2 主要内容113

2.3 单片集成电路可靠性设计的基本技术114

2.3.1 电性能稳定性设计114

2.3.2 输出保护电路116

2.3.3 输入保护电路119

2.4 单片集成电路版图的可靠性设计技术121

2.4.1 对称性设计方法121

2.4.2 消除寄生效应的版图设计技术122

2.4.3 元件的可靠性设计123

2.5 单片集成电路工艺可靠性设计技术124

2.6 单片集成电路的ESD设计技术126

2.6.1 ESD测试模型126

2.6.2 ESD保护器件130

2.6.3 ESD保护电路解决方案133

2.6.4 模拟管脚的ESD保护设计138

2.6.5 版图设计技术141

2.6.6 ESD失效分析144

2.6.7 版图和工艺的考虑144

2.6.8 ESD失效模拟146

2.6.9 基于模拟的ESD设计146

2.6.10 ESD与电路的相互影响148

2.6.11 未来的ESD工作149

2.6.12 小结150

2.7 单片集成电路的可靠性模拟设计151

2.7.1 可靠性模型153

2.7.2 可靠性模拟158

2.7.3 小结164

2.8 防止CMOS晶闸管（闭锁）效应165

2.8.1 产生闭锁效应的机理165

2.8.2 寄生晶闸管效应触发的条件167

2.8.3 防止晶闸管（闭锁）效应的措施170

2.8.4 CMOS中P阱和N阱抗闭锁能力的比较175

2.9 单片集成电路可靠性设计技术应用实例175

2.9.1 高可靠性EEPROM单元设计175

2.9.2 一种正负输入的保护电路设计177

2.9.3 ESD附加掩模180

2.9.4 EEPROM的误差矫正技术181

参考文献184

第3章 混合集成电路可靠性设计与控制186

3.1 混合集成电路的特点及可靠性要求186

3.1.1 分类及特点186

3.1.2 设计特点及可靠性要求189

3.2 混合集成电路可靠性设计和控制的基本思想190

3.2.1 基本思想190

3.2.2 可靠性设计准则191

3.2.3 基本要求192

3.3 混合集成电路的可靠性设计方法192

3.3.1 降额设计192

3.3.2 热设计196

3.3.3 耐环境设计201

3.3.4 简化设计205

3.3.5 电磁兼容设计205

3.3.6 健壮设计205

3.4 混合集成电路的可靠性控制要求207

3.4.1 电子元器件、原材料控制207

3.4.2 详细可检查的设计评审细则209

3.4.3 生产过程控制要求211

3.5 混合集成电路的失效模式与失效机理212

3.5.1 概述212

3.5.2 混合集成电路的主要失效模式213

3.5.3 电子元器件常规失效215

3.5.4 电子元器件粘接／焊接失效215

3.5.5 引线键合失效217

3.5.6 基板失效218

3.5.7 封装外壳失效218

3.5.8 沾污及多余物失效219

3.5.9 内部水汽含量及残余气氛失效221

3.6 混合集成电路可靠性设计与控制应用实例223

3.6.1 电路的简化设计与电子元器件的选择、控制223

3.6.2 降额设计224

3.6.3 参数优化设计224

3.6.4 热设计224

参考文献224

第4章 半导体分立器件可靠性设计225

4.1 半导体分立器件的特点和可靠性要求225

4.1.1 种类和特点225

4.1.2 在电子整机系统中的作用232

4.2 半导体分立器件可靠性设计基本要求232

4.2.1 可靠性设计方案的考虑233

4.2.2 可靠性设计指标233

4.2.3 可靠性评价试验设计234

4.3 半导体分立器件可靠性设计的主要技术235

4.3.1 裕度和容限的可靠性设计235

4.3.2 性能稳定性设计235

4.3.3 合格晶体的工艺设计235

4.3.4 抗力学应力设计235

4.3.5 耐高低温、高湿度环境设计236

4.3.6 热学设计236

4.3.7 抗辐射环境设计237

4.3.8 极限条件下的可靠性设计237

4.3.9 长寿命设计237

4.3.10 冗余设计238

4.4 半导体分立器件可靠性设计技术的应用238

4.4.1 可靠性设计程序及可靠性控制要求238

4.4.2 针对主要失效模式开展可靠性设计241

4.4.3 失效模式与工艺的相关性分析及工艺控制要求258

4.5 半导体分立器件可靠性设计中的控制要求268

4.5.1 原材料质量控制要求268

4.5.2 生产工艺环境控制要求272

4.5.3 工艺可靠性控制要求275

4.5.4 工艺检测可靠性控制要求276

4.5.5 设备、仪器能力的控制要求276

4.6 GaAs FET器件的可靠性设计实例276

4.6.1 针对GaAs FET器件的失效模式，采取相应的设计措施276

4.6.2 GaAs FET的抗辐照特性279

4.6.3 进行可靠性设计281

4.7 半导体分立器件可靠性控制方法应用示例284

4.7.1 变容二极管频率稳定性控制方法284

4.7.2 硅微波PIN二极管可靠性增长设计实例286

4.8 半导体分立器件的应用可靠性设计技术289

4.8.1 降额设计技术290

4.8.2 容差设计技术290

4.8.3 防过热设计技术291

4.8.4 防瞬间过载设计技术292

4.8.5 防寄生耦合设计技术292

4.8.6 防静电设计技术294

4.8.7 抗辐射加固电子系统的设计技术294

参考文献296

第5章 连接器可靠性设计297

5.1 特点和可靠性要求297

5.1.1 种类和特点297

5.1.2 在电子设备中的作用及可靠性要求301

5.2 连接器可靠性设计的基本含义301

5.3 连接器可靠性设计的基本条件和基本要求302

5.3.1 基本条件302

5.3.2 基本要求303

5.4 连接器可靠性设计的基本内容306

5.4.1 性能可靠性设计306

5.4.2 结构可靠性设计312

5.4.3 工艺可靠性设计317

5.4.4 可靠性评价试验设计319

5.5 连接器可靠性设计的主要技术320

5.5.1 消除失效模式的可靠性设计320

5.5.2 耐环境可靠性设计323

5.5.3 耐高温设计326

5.5.4 耐热设计327

5.5.5 长寿命设计328

5.5.6 降额设计329

5.5.7 优化设计330

5.5.8 防误操作设计332

5.5.9 安全设计332

5.6 连接器可靠性设计应用实例332

5.7 连接器的原材料选择与质量控制要求334

5.7.1 金属材料的选择与质量控制要求334

5.7.2 非金属材料的选择与质量控制要求338

5.7.3 表面防护方法与要求340

5.8 连接器可靠性预计341

参考文献348

第6章 继电器可靠性设计349

6.1 继电器的特点和可靠性要求349

6.1.1 种类和特点349

6.1.2 在电子设备中的应用和可靠性要求350

6.2 继电器可靠性设计的基本含义及总体要求351

6.2.1 基本含义351

6.2.2 基本条件351

6.2.3 总体要求352

6.3 继电器可靠性设计的基本内容355

6.3.1 性能可靠性设计355

6.3.2 结构可靠性设计357

6.3.3 工艺可靠性设计358

6.3.4 可靠性评价试验设计359

6.4 继电器可靠性设计的主要技术360

6.4.1 失效分析技术360

6.4.2 耐热设计363

6.4.3 耐冲击振动设计364

6.4.4 参数稳定性设计364

6.4.5 耐负载、寿命设计365

6.4.6 熔封继电器气密性设计366

6.5 继电器原材料、零部件的选用和生产环境控制要求366

6.5.1 原材料的选用与质量控制要求367

6.5.2 零部件的质量控制要求367

6.5.3 生产环境的控制要求368

6.6 继电器可靠性设计实例369

6.6.1 接触系统的可靠性设计371

6.6.2 磁路系统的可靠性设计372

6.6.3 其他方面的综合设计方法373

6.6.4 工序控制要求373

参考文献376

第7章 电容器可靠性设计377

7.1 电容器的特点和可靠性要求377

7.1.1 种类和特点377

7.1.2 在电子设备中的应用和可靠性要求377

7.2 电容器可靠性设计的基本概念和总体要求378

7.2.1 目的378

7.2.2 必要性378

7.2.3 总体要求379

7.2.4 基本准则380

7.2.5 新产品研制过程中的可靠性控制流程380

7.3 电容器可靠性设计的基本内容383

7.3.1 总体可靠性设计内容383

7.3.2 性能可靠性设计384

7.3.3 结构可靠性设计386

7.3.4 工艺可靠性设计386

7.3.5 可靠性评价试验设计389

7.4 电容器可靠性设计的主要技术390

7.4.1 消除失效模式的可靠性设计技术390

7.4.2 耐环境设计的总体要求395

7.4.3 耐高温设计396

7.4.4 性能稳定性设计397

7.4.5 长寿命设计398

7.4.6 降额设计399

7.4.7 优化设计399

7.4.8 防误操作设计399

7.5 原材料零部件的选择与质量控制要求400

第8章 微特电机可靠性设计401

8.1 微特电机的特点和可靠性工作要求401

8.1.1 作用及特点401

8.1.2 可靠性研究的特点及工作要点406

8.2 微特电机的故障模式及可靠性分析408

8.2.1 故障模式及故障树分析408

8.2.2 薄弱环节分析416

8.3 微特电机可靠性设计的基本要求432

8.3.1 基本原则与依据432

8.3.2 可靠性设计程序433

8.3.3 可靠性设计指标要求及论证435

8.4 微特电机可靠性设计的主要内容435

8.4.1 电性能可靠性设计435

8.4.2 结构可靠性设计436

8.4.3 工艺可靠性设计436

8.4.4 接触可靠性设计436

8.4.5 电气绝缘可靠性设计437

8.4.6 可靠性评价试验设计437

8.5 微特电机可靠性设计技术437

8.5.1 故障模式分析技术437

8.5.2 耐环境设计技术437

8.5.3 功能和价值分析技术438

8.5.4 热设计技术438

8.5.5 计算机辅助设计和优化设计技术439

8.6 微特电机可靠性设计应用实例439

8.6.1 双余度永磁直流电动机的可靠性设计439

8.6.2 感应子式永磁步进电动机的可靠性设计442

8.6.3 无刷直流电动机的可靠性设计445

8.6.4 双通道旋变发送机轴角编码器可靠性设计449

8.6.5 正余弦旋转变压器的可靠性设计451

8.7 微特电机可靠性设计中可靠性控制要求452

8.7.1 可靠性控制在可靠性设计中的重要作用452

8.7.2 设计阶段可靠性控制的基本原则和要求453

8.7.3 制造阶段可靠性控制要求453

参考文献464

第9章 声表面波器件可靠性设计465

9.1 声表面波器件的特点和可靠性要求465

9.1.1 种类与特点465

9.1.2 在电子设备中的作用和可靠性要求466

9.2 声表面波器件可靠性设计的基本概念与基本要求467

9.2.1 基本概念467

9.2.2 基本要求和基本程序468

9.3 声表面波器件的可靠性设计471

9.3.1 性能稳定性设计471

9.3.2 结构可靠性设计482

9.3.3 工艺可靠性设计483

9.3.4 消除失效模式的可靠性设计485

9.3.5 耐环境设计487

9.3.6 耐电应力失效的可靠性设计487

9.3.7 防误操作设计488

9.4 声表面波器件可靠性评价试验设计488

9.5 声表面波器件生产过程的可靠性控制要求489

9.5.1 基本要求489

9.5.2 可靠性控制技术与要求491

9.6 声表面波器件原材料、零部件的选择与质量控制要求497

9.6.1 原材料参数的控制要求497

9.6.2 零部件参数的控制要求500

9.7 声表面波器件封装可靠性控制要求503

9.7.1 外壳管帽或盖板预处理对可靠性的影响与控制要求503

9.7.2 封装环境与气氛的可靠性控制要求503

9.7.3 密封性对可靠性的影响与控制要求504

9.7.4 多余物的控制方法504

9.8 声表面波器件生产环境的控制要求504

9.8.1 洁净度、温湿度的控制504

9.8.2 防静电工作区的控制505

9.9 开展可靠性设计攻关，提高产品固有可靠性的实例506

9.9.1 改进产品结构设计，提高产品的可靠性507

9.9.2 开展可靠性摸底试验，消除隐患，保证产品设计可靠性507

9.9.3 进行工艺技术攻关，保证产品可靠性508

9.9.4 巩固已取得的成果，保持产品的可靠性509

9.9.5 进行可靠性设计改进后所取得的效果510

参考文献510

后记513