⼀、元器件概述
1、元器件的定义与分类
•定义：
欧洲空间局ESA标准中的定义：完成某⼀电⼦、电⽓和机电功能，并由⼀个或⼏个部分构成⽽且⼀般不能被分解或不会破坏的某个装置。
GJB4027-2000《军⽤电⼦元器件破坏性物理分析⽅法》中的定义：在电⼦线路或电⼦设备中执⾏电⽓、电⼦、电磁、机电或光电功能的基本单元，该基本单元可由⼀个或多个零件组成，通常不破坏是不能将其分解的。
•分类：两⼤类
元件：在⼯⼚⽣产加⼯时不改变分⼦成分的成品，本⾝不产⽣电⼦，对电压、电流⽆控制和变换作⽤。
器件：在⼯⼚⽣产加⼯时改变了分⼦结构的成品，本⾝能产⽣电⼦，对电压电流的控制、变换(放⼤、开关、整流、检波、振荡和调制等)，也称电⼦器件。
•电阻
最可靠的元件之⼀
失效模式：开路、机械损伤、接点损坏、短路、绝缘击穿、焊接点⽼化造成的电阻值漂移量超过容差
•电位器
失效模式：接触不良、滑动噪声⼤、开路等
•⼆极管
•集成电路
失效模式：漏电或短路，击穿特性劣变，正向压降劣变，开路可⾼阻
失效机理：电迁移，热载流⼦效应，与时间相关的介质击穿(TDDB)，表⾯氧化层缺陷，绝缘层缺陷，外延层缺陷•声表⾯波器件 •MEMS压⼒传感器
MEMS器件的主要失效机理：抗氧化植物素
•（1）粘附----两个光滑表⾯相接触时，在⼒作⽤下粘附在⼀起的现象；
•（2）蠕变----机械应⼒作⽤下原⼦缓慢运动的现象；变形、空洞；
•（3）微粒污染----阻碍器件的机械运动；
•（4）磨损----尺⼨超差，碎⽚卡⼊；
•（5）疲劳断裂----疲劳裂纹扩展失效。
•（5）疲劳断裂----疲劳裂纹扩展失效。
•真空电⼦器件(vacuum electronic device) 指借助电⼦在真空或者⽓体中与电磁场发⽣相互作⽤，将⼀种形式电磁能量转换为另⼀种形式电磁能量的器件。具有真空密封管壳和若⼲电极，管内抽成真空，残余⽓体压⼒为10-4～10-8帕。有些在抽出管内⽓体后，再充⼊所需成分和压强的⽓体。⼴泛⽤于⼴播、通信、电视、雷达、导航、⾃动控制、电⼦对抗、计算机终端显⽰、医学诊断等领域。 真空电⼦器件按其功能分为：
•实现直流电能和电磁振荡能量之间转换的静电控制电⼦管；
•将直流能量转换成频率为300兆赫～3000吉赫电磁振荡能量的微波电⼦管；
•利⽤聚焦电⼦束实现光、电信号的记录、存储、转换和显⽰的电⼦束管；
•利⽤光电⼦发射现象实现光电转换的光电管；
•产⽣X射线的X射线管；
•管内充有⽓体并产⽣⽓体放电的充⽓管；
•以真空和⽓体中粒⼦受激辐射为⼯作机理，将电磁波加以放⼤的真空量⼦电⼦器件等。
⾃20世纪60年代以后，很多真空电⼦器件已逐步为固态电⼦器件所取代，但在⾼频率、⼤功率领域，真空电⼦器件仍然具有相当⽣命⼒，⽽电⼦束管和光电管仍将⼴泛应⽤并有所发展。[1] 真空电⼦器件⾥⾯就包含真空断路器，真空断路器具有很多优点，所以在变电站上应⽤很多。真空断路器已被快易优收录，由于采⽤了特殊的真空元件，随着近年来制造⽔平的提⾼，灭弧室部分的故障明显降低。真空灭弧室⽆需检修处理，当其损坏时，只能采取更换。真空断路器运⾏中发⽣的故障以操作机构部分所占⽐重较⼤，其次为⼀次导电部分，触头导电杆等。
第⼆章元器件制造⼯艺与缺陷
云海os
1、芯⽚加⼯中的缺陷与成品率预测
芯⽚制造缺陷的分类：
•全局缺陷：光刻对准误差、⼯艺参数随机起伏、线宽变化等；在成熟、可控性良好的⼯艺线上，可减少到极少，甚⾄⼏乎可以消除。水泥预制构件
•局域缺陷：氧化物针孔等点缺陷，不可完全消除，损失的成品率更⾼。卧式金属带锯床
•点缺陷：冗余物、丢失物、氧化物针孔、结泄漏
2、混合集成电路的失效
混合集成电路⼯艺：
•IC⼯艺：氧化、扩散、镀膜、光刻等
•厚膜⼯艺：基板加⼯、制版、丝⽹印刷、烧结、激光调阻、分离元器件组装等
•薄膜⼯艺：基板加⼯、制版、薄膜制备、光刻、电镀等
失效原因：
元器件失效：31%
铜管焊接
互连失效：23%，引线键合失效、芯⽚粘结不良等
沾污失效：21%
关于混合集成电路：
按制作⼯艺，可将集成电路分为：
（1）半导体集成电路（基⽚：半导体）
即：单⽚集成电路（固体电路）
⼯艺：半导体⼯艺（扩散、氧化、外延等）
（2）膜集成电路（基⽚：玻璃、陶瓷等绝缘体）
⼯艺：
薄膜集成电路——真空蒸镀、溅射、化学⽓相沉积技术
厚膜集成电路——浆料喷涂在基⽚上、经烧结⽽成（丝⽹印刷技术）
3、混合集成电路（Hybrid Integrated Circuit）
特点：充分利⽤半导体集成电路和膜集成电路各⾃的优点，达到优势互补的⽬的；
⼯艺：⽤膜⼯艺制作⽆源元件，⽤半导体IC或晶体管制作有源器件。
三种集成电路的⽐较：
轮毂材料1、微电⼦封装的分级：
• 零级封装：通过互连技术将芯⽚焊区与各级封装的焊区连接起来；
• ⼀级封装(器件级封装)：将⼀个或多个IC芯⽚⽤适宜的材料封装起来，并使芯⽚的焊区与封装的外引脚⽤引线键合(WB)、载带⾃动焊(TAB)和倒装焊(FC)连接起来，使之成为有功能的器件或组件，包括单芯⽚组件SCM和多芯⽚组件MCM两⼤类
• ⼆级封装(板极封装)：将⼀级微电⼦封装产品和⽆源元件⼀同安装到印制板或其他基板上，成为部件或整机。
• 三级封装(系统级封装)：将⼆极封装产品通过选层、互连插座或柔性电路板与母板连接起来，形成三维⽴体封装，构成完整的整机系统(⽴体组装技术)
2、微电⼦的失效机理
（1）热/机械失效
•热疲劳
热疲劳失效主要是由于电源的闭合和断开引起热应⼒循环，造成互连焊点变形，最终产⽣裂纹
失效分析例⼦——连接器的过机械应⼒疲劳损伤
样品：SMA连接器(阴极)
现象：外部插头(阳极)与该SMA接头连接不紧，装机前插拔⼒检验合格
失效模式：接触不良
半圆弧夹⽚明显偏离
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