电子微组装可靠性设计（应用篇）

本书介绍了电子微组装组件的互连结构特点，全面阐述了电子微组装材料及结构在各种应力条件下的退化机理和失效模式，提出了基于失效物理的电子微组装产品可靠性设计指标分解技术和可靠性设计技术。全书分基础篇和应用篇，基础篇分别论述了热、机械、潮湿、盐雾、电磁应力下的电子微组装失效机理和可靠性设计方法，应用篇给出了电子微组装组件可靠性设计解决方案及应用实例。

工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室），又名中国电子产品可靠性与环境试验研究所，始建于1955年。作为工业和信息化部的直属单位，为部的行业管理和地方政府提供技术支撑，为电子信息企业提供技术支持与服务，每年服务企业过万家。是我国早从事可靠性研究的权威机构，工业和信息化部直属的行业支撑服务单位，获多项国内外认可资质的独立实验室，是专业的质量可靠性技术服务平台。

第1章 概述（1）

1.1 微组装可靠性设计方法及核心技术链（1）

1.1.1 失效物理方法及核心技术链（1）

1.1.2 潜在失效机理分析（2）

1.1.3 可靠性设计指标分解（3）

1.1.4 潜在失效评估和优化设计（4）

1.2 微组装热失效及控制方法（4）

1.2.1 微组装热问题（4）

1.2.2 分立器件和元件热特性（5）

1.2.3 多热源组件热特性（22）

1.2.4 可靠性热设计方法（26）

1.3 微组装力学损伤及控制方法（32）

1.3.1 微组装力学问题（33）

1.3.2 金属气密封装抗振可靠性要求（33）

1.3.3 真空电子器件振动失效控制（35）

1.4 微组装材料和内装元器件的可靠性保证（35）

1.4.1 微组装材料的质量保证（36）

1.4.2 装元器件的可靠性保证（37）

参考文献（38）

英文缩略词及术语（41）

主要符号表（41）

第2章 图像稀疏表示与压缩感知概要（13）

2.1 稀疏表示（13）

2.1.1 稀疏表示基本原理（15）

2.1.2 稀疏逼近与优化算法（17）

2.2 字典学习（22）

2.2.1 MOD方法（23）

2.2.2 K-SVD方法（24）

2.3 由稀疏表示到压缩感知（28）

2.3.1 不相干感知与稀疏信号复原（30）

2.3.2 稳定压缩感知（31）

2.4 代表性应用（35）

2.4.1 稀疏信号恢复（35）

2.4.2 模式分析与识别（36）

2.5 本章结语（37）

参考文献（38）

第3章 金属气密封装HIC抗振可靠性设计分析（104）

3.1 HIC封装抗振可靠性要求与失效问题（104）

3.1.1 金属气密封装及功能（104）

3.1.2 气密封装抗振可靠性要求（105）

3.1.3 HIC封装振动损伤和疲劳失效问题（106）

3.2 结构谐振分析方法（107）

3.2.1 模态分析和固有频率（107）

3.2.2 谐振损伤模式（108）

3.3 振动疲劳分析方法（109）

3.3.1 金属疲劳失效及其特点（109）

3.3.2 S-N曲线（110）

3.3.3 Miner线性疲劳累积损伤理论（112）

3.3.4 随机载荷谱（113）

3.4 HIC组件振动特性模拟与分析（114）

3.4.1 实体模型和有限元建模（114）

3.4.2 HIC组件振动模态模拟（116）

3.4.3 随机振动载荷下HIC组件应力响应模拟（117）

3.5 HIC组件振动模态及随机振动试验（121）

3.5.1 振动试验夹具设计（121）

3.5.2 锤击法模态试验（121）

3.5.3 声频激励法模态试验（124）

3.5.4 模态试验与模拟结果对比（127）

3.5.5 随机振动试验（128）

3.5.6 随机振动试验与模拟计算结果对比（128）

3.6 HIC组件随机振动疲劳寿命预测（130）

3.6.1 随机振动下材料疲劳寿命预测方法（130）

3.6.2 HIC组件随机振动疲劳寿命预测方法（132）

3.6.3 HIC组件振动疲劳寿命预测（133）

3.7 HIC封装振动疲劳失效机理分析（137）

3.7.1 气密封装外壳振动疲劳失效模式（137）

3.7.2 封装材料振动疲劳影响因素分析（138）

3.7.3 气密封装振动疲劳失效机理（139）

3.8 HIC金属气密封装抗振可靠性设计与分析（140）

3.8.1 平行封焊焊接原理（140）

3.8.2 平行封焊质量与可靠性影响因素（141）

3.8.3 焊缝宽度与HIC抗振设计分析（143）

3.8.4 盖板厚度与HIC抗振设计分析（145）

3.8.5 HIC封装抗振可靠性设计解决方案（147）

参考文献（149）

英文缩略词及术语（151）

主要符号表（151）

第4章 行波管抗振可靠性设计（152）

4.1 行波管应用背景（152）

4.1.1 真空电子器件（152）

4.1.2 行波管（153）

4.1.3 行波管的可靠性问题（155）

4.2 使用环境分析（156）

4.3 电子枪组件电参数和结构设计指标（157）

4.3.1 无截获栅控电子枪电参数和设计指标（158）

4.3.2 栅控电子枪的结构可靠性设计（160）

4.4 抗振可靠性设计参考标准（161）

4.4.1 真空电子组件抗振设计要求（161）

4.4.2 相关标准（161）

4.4.3 真空电子组件振动试验内容（162）

4.5 电子枪组件的抗振仿真设计方法（170）

4.5.1 模态分析（171）

4.5.2 谐响应分析（174）

4.5.3 谱分析（174）

4.6 电子枪组件固有振动特性分析（175）

4.6.1 栅控电子枪结构及动力学分析（175）

4.6.2 结构建模分解及边界条件处理（176）

4.6.3 模态计算模型（177）

4.6.4 栅控电子枪的模态分析及结果（178）

4.7 工作状态下的电子枪模态分析（180）

4.7.1 预应力下模态分析基本理论（181）

4.7.2 温度场仿真分析（181）

4.7.3 温度预应力下模态分析结果（184）

4.8 行波管电子枪组件的结构抗振可靠性设计（185）

4.8.1 电子枪结构抗振可靠性优化设计（185）

4.8.2 工艺优化设计及共振响应分析（191）

4.9 行波管电子枪材料热物理性能参数（195）

4.9.1 热导率、热膨胀系数、弹性模量（195）

参考文献（198）

英文缩略词及术语（200）

主要符号表（200）

第5章 微组装裸芯片筛选与可靠性评价（202）

5.1 KGD技术（202）

5.1.1 KGD生产流程（203）

5.1.2 KGD老炼方法（205）

5.2 KGD技术发展和应用（207）

5.2.1 KGD技术发展（207）

5.2.2 KGD测试方法和条件（209）

5.2.3 KGD技术标准（213）

5.3 组装芯片的KGD流程（215）

5.4 半导体芯片失效机理、缺陷与可靠性筛选项目（217）

5.4.1 主要失效机理和缺陷（217）

5.4.2 失效模式与可靠性筛选（217）

5.4.3 可靠性筛选项目确定原则（218）

5.5 裸芯片老炼筛选与评价技术（222）

5.5.1 裸芯片筛选流程（222）

5.5.2 老炼筛选应力条件（222）

5.5.3 质量保证要求（226）

5.6 裸芯片临时封装夹具系统（227）

5.6.1 分立器件裸芯片临时封装KGD夹具系统（229）

5.6.2 微波裸芯片临时封装KGD夹具系统（235）

5.7 分立器件裸芯片老炼筛选与可靠性评价案例（240）

5.7.1 裸芯片抗氧化防护（241）

5.7.2 脉冲老炼电路设计（241）

5.7.3 高温烘焙与温度循环试验（243）

5.7.4 裸芯片装配和电参数测量（243）

5.7.5 高温栅偏压试验（245）

5.7.6 串行脉冲功率老炼试验（246）

5.7.7 评价结果与分析（247）

参考文献（249）

英文缩略词及术语（250）

第6章 基于失效物理的元器件故障树构建方法及应用（251）

6.1 元器件故障树分析需求和问题（251）

6.1.1 失效分析、根因分析和归零分析（252）

6.1.2 可靠性设计分析（253）

6.2 故障树分析相关标准（254）

6.2.1 国家标准和国家军用标准标准（254）

6.2.2 IEC标准（255）

6.2.3 NASA应用手册（256）

6.3 故障树、故障事件及其演绎逻辑（257）

6.3.1 故障树模式（258）

6.3.2 故障事件和分辨极限（261）

6.3.3 逻辑门（262）

6.3.4 故障事件的演绎逻辑（263）

6.4 基于失效物理的元器件故障树构建方法（266）

6.4.1 失效物理过程事件及逻辑关系（267）

6.4.2 基于失效物理的故障树构建方法（272）

6.4.3 故障树简化和验证（276）

6.5 元器件多态故障树及元器件故障信息库（279）

6.5.1 混合集成电路多态故障树（279）

6.5.2 系统级封装（SiP）组件多态故障树（282）

6.5.3 密封电磁继电器多态故障树（284）

6.5.4 低频电连接器多态故障树（289）

6.5.5 以故障树为载体的元器件故障信息库构建（291）

6.6 元器件FTA及可靠性设计应用（293）

6.6.1 故障树分析基本方法（293）

6.6.2 FTA在可靠性设计分析中的应用（298）

6.6.3 FTA在质量问题归零分析中的应用（299）

6.6.4 元器件故障树分析应用案例（300）

参考文献（304）

英文缩略词及术语（305）

附录A 基于失效物理的可靠性预测方法与标准现状（307）

A.1 技术发展与标准现状（307）

A.2 标准采纳的失效物理模型及应用特点（307）

A.3 标准方法和模型的演变（309）

参考文献（321）

附录B 多热源组件热性能指标及评价方法（322）

引言（322）

B.1 范围（323）

B.2 规范性引用文件（323）

B.3 术语和定义（323）

B.4 热性能指标（330）

B.5 热性能检测方法（335）

B.6 热性能评价方法（338）

B.7 芯片并列式MCM热模型与热评价案例（343）

B.8 芯片叠层式MCM热模型与热分析示例（348）

B.9 半导体器件热降额应用分析示例（350）

参考文献（352）

附录C 电子元器件故障树分析方法与程序（354）

引言（354）

C.1 范围（354）

C.2 规范性引用文件（355）

C.3 术语和定义（355）

C.4 一般要求（358）

C.5 详细要求（360）

C.6 元器件故障树符号、事件标号和子树代号说明（369）

C.7 元器件故障树分析应用案例（371）

参考文献（371）