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第1章 引言1

第2章 材料/器件的性能退化3

2.1材料/器件参数的退化模型3

2.1.1材料/器件参数随时间减小的情况3

2.1.2材料/器件参数随时间增大的情况6

2.2通用退化模型8

2.3退化率模型9

2.4退化延迟11

2.5竞争退化机制15

习题16

第3章 失效时间23

3.1失效时间的定义23

3.2影响失效时间的因素25

习题26

第4章 失效时间模型28

4.1通量散度对失效时间的影响28

4.2应力与激活能的影响30

4.3保守失效时间模型34

4.4高应力水平下的失效时间模型35

习题36

参考文献38

第5章 高斯统计概述39

5.1正态分布39

5.2概率密度函数43

5.3工艺过程的统计学表征44

习题46

参考文献47

第6章 失效时间统计48

6.1对数正态分布的概率密度函数48

6.2威布尔分布的概率密度函数51

6.3多态分布54

6.3.1分离的多态分布54

6.3.2混合的多种失效机制56

习题58

参考文献60

第7章 失效率模型61

7.1器件的失效率61

7.2平均失效率61

7.2.1对数正态平均失效率62

7.2.2威布尔平均失效率62

7.3即时失效率63

7.3.1对数正态分布的即时失效率63

7.3.2威布尔分布的即时失效率64

7.4浴盆曲线64

7.5电子器件的失效率66

习题69

参考文献71

第8章 加速退化72

8.1亚稳态72

8.2温度对退化率的影响73

8.3激活自由能75

8.4应力和温度对退化率的影响76

8.4.1实应力与虚应力76

8.4.2应力对材料/器件的影响77

8.5加速退化率79

习题80

参考文献81

第9章 加速因子模型82

9.1加速因子的定义82

9.2幂律与指数型加速因子模型84

9.3加速测试中的注意事项85

9.4保守的加速因子86

习题87

参考文献90

第10章 斜坡失效测试91

10.1斜坡失效测试的基本原理91

10.2线性斜坡率92

10.2.1指数型加速线性斜坡测试92

10.2.2幂律型加速线性斜坡测试93

10.3破坏数据分布94

10.4斜坡失效测试中的注意事项96

10.5斜坡破坏数据分布与恒定应力失效时间分布间的转换96

10.5.1指数型加速因子模型97

10.5.2幂律型加速因子模型97

10.6由斜坡失效数据得到恒定应力对数正态失效时间分布97

10.6.1指数型加速因子模型98

10.6.2幂律型加速因子模型98

10.7由斜坡失效数据得到恒定应力威布尔失效时间分布98

10.7.1指数型加速因子模型98

10.7.2幂律型加速因子模型99

习题100

参考文献101

第11章 集成电路典型失效机理及其失效时间模型102

11.1电迁移102

11.2应力迁移110

11.2.1铝互连中的应力迁移110

11.2.2铜互连中的应力迁移113

11.3腐蚀116

11.3.1指数型湿度倒数模型120

11.3.2幂律型湿度模型120

11.3.3指数型湿度模型120

11.4热循环与热疲劳121

11.5时间相关介电击穿125

11.5.1指数型E模型126

11.5.2指数型1/E模型127

11.5.3幂律型电压V模型128

11.5.4指数型?E模型128

11.5.5 TDDB模型的选用129

11.5.6其他与电场和电流相关的模型131

11.6移动离子/表面极性反转134

11.7热载流子注入136

11.8负偏温不稳定性139

习题143

参考文献145

第12章 机械工程典型失效机理及其失效时间模型153

12.1材料中的分子/原子键153

12.2材料中机械应力的来源156

12.3材料的弹性行为158

12.4材料的非弹性行为161

12.5影响材料性能的重要缺陷163

12.5.1空位163

12.5.2位错164

12.5.3晶界166

12.6材料的断裂强度167

12.7材料的应力释放169

12.8蠕变失效170

12.8.1恒定载荷/应力下的蠕变170

12.8.2恒定应变下的蠕变177

12.9裂纹引发的失效180

12.9.1裂纹尖端的应力集中180

12.9.2应变能释放率182

12.9.3快速断裂183

12.10疲劳失效184

12.10.1无裂纹材料的疲劳186

12.10.2低周疲劳186

12.10.3高周疲劳187

12.10.4有裂纹材料的疲劳189

12.11黏合失效190

12.12热失配导致的失效191

12.12.1热膨胀191

12.12.2受约束的热膨胀192

12.12.3热失配193

12.12.4厚基体上的薄膜195

12.13腐蚀失效196

12.13.1干燥腐蚀197

12.13.2液体腐蚀202

12.13.3应力对腐蚀速率的影响205

习题207

参考文献210

第13章 动应力转化为有效静应力的方法212

13.1有效静应力212

13.2幂律型失效时间模型的有效静应力214

13.3指数型失效时间模型的有效静应力215

13.4动应力脉冲的等效矩形应力脉冲216

13.4.1幂律型失效时间模型的等效矩形应力脉冲216

13.4.2指数型失效时间模型的等效矩形应力脉冲216

13.4.3数值积分217

13.5有效静态温度220

13.6任务配置文件223

13.7避免共振228

习题228

第14章 器件可靠性设计的改进233

14.1可靠性增强因子233

14.2电迁移可靠性设计的改进234

14.3 TDDB可靠性设计的改进235

14.4 NBTI可靠性设计的改进235

14.5 HCI可靠性设计的改进236

14.6表面极性反转可靠性设计的改进236

14.7蠕变可靠性设计的改进237

14.7.1转子的蠕变237

14.7.2压力容器的蠕变238

14.7.3梁的蠕变238

14.7.4紧固件的蠕变239

14.8疲劳可靠性设计的改进239

14.8.1压力容器的疲劳239

14.8.2电子器件的疲劳240

习题240

附录 量度单位换算表242