第九章元器件(半导体)的可靠性及选择.
第九章元器件(半导体)可靠性与选择
也称为“衰变失效”。这是因元器件制造公 差，温度系数变化、材料变质、电源电压波 动、工艺不良、电应力变化、随机影响和老 化过程引起的，使元器件参数逐渐变化，性 能变差。
元器件的失效形式
局部失效
退化失效使系统性能变化，使局部功能失效， 称之为局部失效。 如数码寄存器因机器温度过高，使某一位触 发器性能变差，导致该数码寄存器局部失效。
环境的尘埃落到线路板或配电盘上时， 将迅速腐蚀元器件焊点与接线处，造成焊点脱落，接头 断开，引起接触性故障。 湿度过高，也是引起漏电耦合的主要原因。当具有导电 性的尘埃落到线路板上时，将使线路板表面的绝缘性能 变化，若电压由漏电耦合到低压器件，将造成电压击穿 故障。 湿度过高，还会使密封较差的元器件受到腐蚀而退化。 湿度过低，如相对湿度低于40%时，空气被认为是干燥 的。当相对湿度低于20%时，极易产生静电，人不敢接 触机器，一碰机器就会引起电子元器件击穿，特别是 MOS器件击穿损坏，或造成机器误动作。
环境因素对元器件可靠性的影响
1. 温度影响
1）温度变化对半导体器件的影响
这种变化将导致如下结果： 晶体管放大器的工作点产生漂移。这是形成运放零 点漂移的主要原因。 电流放大系数 β 发生变化，造成放大器增益不稳定。 导致晶体管的特性曲线发生变化，使其所允许的动 态范围发生变化。
环境因素对元器件可靠性的影响
元器件的失效规律
元器件的失效规律
早期失效期
特征——多发生在元器件制造和计算机及其 应用系统或电子设备刚安装运行的几个月内， 一般为几百小时。 失效原因：
设计不当 元器件本身的缺陷 安装工艺不可靠 环境条件恶化
克服的办法：元器件筛选、严控质量和安装 工艺、老化后再使用。
元器件的失效规律
半导体器件可靠性与失效分析微电子ppt
02
失效分析
失效定义与分类
失效定义
器件无法完成其预定功能或性能恶化到无法接受的程度。
失效分类
功能失效和结构失效，按性质可分为软失效和硬失效，按物理效应可分为可恢复失效和不可恢复失效 。
失效分析方法
外观检查
电气测试
X射线检测
切片分析
化学成分分析
通过肉眼观察器件外观 是否存在明显的缺陷或 损伤，如裂纹、变形、 烧伤等。
05
案例分析与讨论
典型失效案例分析
案例1
一个高可靠性MEMS压力传感器的失效分析 。
案例2
一个微电子电路中的热失效问题。
案例3
一个存储器芯片的突发性失效。
失效预防与可靠性提升措施
预防措施1
采用高可靠性设计和制造技术。
预防措施2
优化芯片封装和测试流程。
预防措施3
重视生产过程中的质量控制。
提升措施1
控制晶圆的几何形状、表 面平整度和化学组成，确 保晶圆具有一致性和可靠 性。
薄膜沉积环节
通过优化工艺参数和选用 合适的薄膜材料，提高薄 膜的质量和可靠性。
光刻环节
精确控制光刻胶的厚度、 光刻掩膜版的质量以及曝 光能量等参数，确保器件 的尺寸精度和可靠性。
刻蚀环节
通过选用合适的刻蚀气体 、功率等参数，确保刻蚀 的效果和可靠性。
通过测试器件的电压、 电流、电阻等电气参数 ，判断器件是否存在电 气故障。
利用X射线对器件内部进 行无损检测，发现微小 缺陷和内部结构问题。
通过将器件切割成薄片 进行观察和分析，了解 器件内部结构和材料的 组成及分布情况。
采用光谱分析、质谱分 析、能谱分析等方法， 检测器件中各元素的种 类、含量及分布情况。
元器件行业的可靠性标准与测试方法
元器件行业的可靠性标准与测试方法随着科技的发展和应用领域的扩大，元器件在电子产品中发挥着至关重要的作用。
然而，由于元器件在工作过程中经受着复杂的环境和条件，其可靠性成为了一个关键问题。
为了确保电子产品在使用过程中不出现故障，元器件行业制定了一系列的可靠性标准和测试方法。
本文将针对元器件行业的可靠性标准和测试方法进行探讨。
一、可靠性标准1.产品可靠性要求在元器件行业中，产品的可靠性是评价一个元器件制造商质量的重要指标。
产品的可靠性要求包括工作温度范围、电压范围、湿度要求、机械振动、冲击和落地等环境条件。
此外，产品的寿命要求、失效率和故障率等指标也是衡量产品可靠性的关键要素。
2.可靠性测试标准为了有效评估元器件的可靠性，行业制定了一系列的可靠性测试标准。
例如，国际电工委员会（IEC）发布了IEC 60068系列标准，其中包括了温度和湿度循环测试、机械振动和冲击测试、尘埃和腐蚀测试等。
此外，美国军标（MIL-STD）和美国电子工程师协会（IEEE）也发布了一系列可靠性测试标准，如MIL-STD-810和IEEE 1284等。
二、可靠性测试方法1.环境适应性测试环境适应性测试旨在评估元器件在不同环境条件下的可靠性。
常见的环境适应性测试包括温度和湿度循环测试、高温老化测试和低温冷冻测试。
这些测试能够模拟元器件在工作环境中的变化，并通过检测元器件在不同环境条件下的工作能力，来评估元器件的可靠性。
2.机械振动和冲击测试机械振动和冲击测试旨在评估元器件在机械振动和冲击条件下的可靠性。
通过将元器件暴露在不同频率和振幅的机械振动和冲击力下，检测元器件是否能够正常工作，并通过对元器件的振动和冲击响应进行分析，来评估元器件的可靠性。
3.尘埃和腐蚀测试尘埃和腐蚀测试旨在评估元器件在灰尘和腐蚀环境下的可靠性。
通过将元器件暴露在高浓度的灰尘和腐蚀物质中，检测元器件是否会受到腐蚀或被尘埃阻塞，并通过对元器件功能的测试，来评估元器件的可靠性。
电子元器件的选用原则、选购方法
电子元器件的选用原则、选购方法元器件是构成电路的基本元素，又是电路原理分析计算的最终结果。
在电路原理分析中，要知道每个元器件的结构、特性、参数，在电路中所起的作用，以及对整个电路产生的影响；在电路参数计算中，每个元器件参数又是电路计算的最终结果，便于合理选择元器件的规格、型号。
正确选择元器件是实现电路功能的关键，选择方法与技巧是非常重要的。
元器件的选用元器件选择的依据是标准化、通用化和国产化。
选择符合电路参数需要的合格元器件；使用则是用科学的方法把选择的元器件应用到电路中去，实现设计电路的各项技术指标。
元器件选用的重要性电子元器件是执行预定功能而不可拆卸分解的电路基本单元，如电阻器、电容器、半导体分立器件、半导体集成电路、微波元器件、继电器、磁性元器件、开关、电连接器、滤波器、传感器、纤维光学器件等。
实践证明，在电子设备中，由于元器件选用不当引起的失效占总失效数的44%~67%，而元器件本身质量引起的失效只占33~46%，如下表的统计数值。
因此，元器件选用在电路设计中占有重要位置，设计人员必须高度重视、认真计算、精心设计。
电路上标明的各元器件的规格、型号、参数，是电子元器件选用的依据。
已经定型的产品，其原理图上各元器件是经过设计、研制、试制后投入生产的，各项参数是根据定性分析、定量估算、实验调整的方法确定下来的，一般情况下是不允许更换或变更的。
但对于电子产品的研制者、业余爱好者、维修人员来说，由于客观条件等诸多因素的影响，在符合技术要求规范的条件下，若用量少，可机动灵活的选用元器件。
在某些特定情况下，即使有了原理图，但由于有些元器件标注参数不全，如电解电容只标电容量不标耐压值，在电源电路中就要重新考虑；产品使用现场条件与技术资料不符，可调整部分元器件以适应实际环境；个别元器件当地买不到，可选用符合要求的元器件代用；在维修过程中发现个别元器件有不合理之处，就需要换上合适的元器件。
元器件选用的原则1）选择有发展前途并有良好信誉的厂家生产的，并经实践证明质量稳定、可靠性高的标准元器件，不能选用淘汰的或劣质的元器件。
半导体器件可靠性与失效分析微电子
半导体器件可靠性与失效分析微电子半导体器件可靠性与失效分析是微电子领域的重要课题。
半导体器件的可靠性是指在一定的使用环境和使用条件下，器件在规定时间内能够正常工作的概率。
而失效（Failure）是指器件不能在规定的时间内正常工作。
半导体器件的可靠性与失效分析旨在通过对器件的性能和可靠性进行评估和分析，找出器件失效的原因，并提出相应的改进措施，从而提高器件的可靠性。
1.可靠性评估：通过一系列实验和测试，评估器件在特定环境和使用条件下的可靠性。
常见的可靠性评估方法包括寿命测试、温度循环测试、湿度测试、可靠性建模等。
通过这些评估手段，可以得到器件的失效概率和失效的规律，进而为改进器件的设计和制造提供依据。
2.失效分析：失效分析是通过对失效的器件进行物理和电学特性分析，找出失效的原因和机制。
常见的失效分析方法包括显微镜观察、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱分析(EDX)、微动电压测量、故障注入方法等。
通过失效分析可以确定故障位置和失效原因，为改进器件的设计和制造提供指导。
3.失效模式与机制研究：失效模式与机制的研究是指通过理论和实验手段，研究器件失效的模式和机制。
通过对失效模式和机制的研究，可以了解器件失效的根本原因，并提出相应的改进措施。
例如，晶体管的漏电流增加、介质击穿等都是半导体器件失效的常见模式和机制。
4.退化机制分析：半导体器件的寿命会随着使用时间的增加而发生退化，导致器件性能下降甚至失效。
退化机制分析是指通过实验和测试，研究器件在使用过程中的退化机制。
常见的退化机制包括电子迁移、电子捕捉、热失效等。
通过退化机制分析可以确定退化的原因，为延长器件寿命提供参考。
半导体器件的可靠性与失效分析对于微电子行业具有重要的意义。
高可靠性的器件可以减少电子产品的故障率，提高产品的性能和稳定性。
同时，通过对失效原因和机制的研究，可以指导器件的设计和制造，提高器件的可靠性和寿命。
因此，半导体器件的可靠性与失效分析是微电子领域一个重要的研究方向，也是推动微电子技术发展的关键之一。
半导体元器件可靠性及其制造分析
半导体元器件可靠性及其制造分析摘要：半导体元器件较高可靠性以及制造的实现，是产品质量保证的重要指标，有效满足了人们生产生活的需要，促进了工业化建设的发展。
并且半导体元器件可靠性要从构思设计到使用报废全过程贯穿始终，为了充分发挥半导体元器件的作用，本文阐述了半导体元器件可靠性的主要内容与半导体元器件常见的失效分布及失效，对半导体元器件可靠性试验及可靠性筛选与制造进行了探讨分析。
关键词：半导体元器件；可靠性；内容；失效；分布；试验；筛选；制造半导体产品主要应用于工业方面，现在半导体制造技术是一些工业生产的关键技术，没有半导体元器件制造技术许多工业生产就无法进行。
半导体元器件具有重量轻、体积较小、功耗低以及较高可靠性等特征。
但是其由于构成设备和系统功能较复杂以及器件数量不断增多，而且使用环境比较严酷，导致半导体元器件退化和失效现象比较普遍。
基于此，以下就半导体元器件可靠性及其制造进行分析。
一、半导体元器件可靠性的主要内容分析半导体元器件的可靠性是在一定的时间和条件下实现预定功能的能力，它对规定条件、时间和规定功能有很大影响，通常可以用“概率”来衡量半导体元器件在规定时间内完成预定功能的能力大小。
半导体元器件的可靠性工作从设计开始就应进行质量控制，在器件生产后筛选抽样检测，对可靠性进行试验，并对器件进行初步分析、情况调查、外观检查和特性检测，对失效模式分类，进行失效机理分析、电分析、显微分析和先进设备分析，找出失效模式和机理，制定纠正措施，对器件设计、生产和测试进行反馈并加以改进。
二、半导体元器件常见的失效分布及失效分析1、半导体元器件失效分布的分析。
半导体元器件可靠性数量特征和其失效分布有很大的关系，不同的失效分布类型处理方式也不同。
基于半导体元器件自身特征，在没有恶劣外界条件影响情况下，早期失效最为明显，偶然失效期较长，失效率有缓慢下降的整体趋势。
半导体元器件的失效分布类型主要包括：第一、早期失效期。
半导体功率器件的可靠性筛选及寿命预测关键技术研究
半导体功率器件的可靠性筛选及寿命预测关键技术研究半导体功率器件的可靠性筛选及寿命预测关键技术研究摘要：随着电子设备的快速发展，半导体功率器件在现代工业中扮演着重要角色。
然而，由于功率器件在高电压、高电流等极端条件下工作，其可靠性和寿命成为制约其应用的重要因素。
本文主要探讨半导体功率器件的可靠性筛选方法和寿命预测关键技术，以期为相关领域的研究和工程实践提供参考。
一、引言半导体功率器件包括晶体管、整流器、可控硅等多种类型，广泛应用于电力电子、电机驱动、光伏发电等领域。
为确保功率器件在工作时稳定可靠，需要进行可靠性筛选和寿命预测。
可靠性筛选是通过对大批器件进行测试，排除不合格品，保证产品的可靠性。
寿命预测是通过对器件在特定条件下的重复测试，推断其整体寿命的方法。
二、可靠性筛选方法1. 电性能测试：对功率器件进行电压、电流、功率等性能测试，以评估其巨大限度。
2. 温度测试：将器件置于高温环境中，测试其在高温下的工作性能和可靠性。
3. 振动和冲击测试：测试器件在振动和冲击环境下的耐受能力，模拟实际工作场景中的振动情况。
4. 温湿度循环测试：通过将器件置于不同温度和湿度的循环环境下，考察其在极端环境中的可靠性。
5. 特殊环境测试：例如高压、高频等特殊环境下的测试，以评估器件在不同工况下的可靠性。
三、寿命预测关键技术1. 加速寿命试验：通过将器件在高温和高压条件下进行长时间测试，推断其寿命的预测模型。
2. 应力模型：通过对器件在不同工况下的性能变化进行建模，推断其寿命与工作条件的关系。
3. 特征提取：通过分析器件的工作状态、电流、温度等参数的变化，寻找与寿命相关的特征。
4. 数据分析方法：通过对大量寿命试验数据进行分析，寻找器件寿命与工作条件、环境因素的关系。
5. 人工智能方法：应用机器学习、神经网络等人工智能方法，从复杂的寿命试验数据中提取模式，进一步提高寿命预测的精度。
四、挑战与展望半导体功率器件的可靠性筛选和寿命预测仍然面临一些挑战。
半导体材料与器件的可靠性研究及优化
半导体材料与器件的可靠性研究及优化近年来，随着半导体技术的飞速发展，半导体材料与器件逐渐成为了现代科技发展的重要基石。
然而，由于半导体器件长期运行过程中可能会遭受物理、化学、微结构等多种因素的影响，因此半导体材料与器件的可靠性问题一直是业内关注的热点。
本文将探讨半导体材料与器件的可靠性研究及优化。
一、半导体材料的可靠性在半导体工艺中，材料的物理、化学性质对器件的可靠性具有极为重要的影响。
首先，在半导体器件加工过程中，如电子束曝光、蚀刻等环节中，会对材料表面进行清理和刻蚀，这些处理会对材料的表面形态和性能产生影响。
尤其是对于化合物半导体材料来说，如何控制该材料表面的品质至关重要。
此外，半导体材料在使用过程中，还存在一些不可忽视的问题，如材料的电性能和热性能都会对器件的可靠性产生影响。
硅材料在高温下具有较好的表现，但会在高温和较高（大于1000V）电场下发生击穿现象。
而些氮化物材料则在高温下具有较好的电学和光学性能。
在设计半导体器件时，需要综合考虑多个参数，并根据实际应用需求，对材料进行优选和调配。
二、半导体器件的可靠性半导体器件的可靠性问题包括器件的寿命、静电放电（ESD）等问题。
在设计半导体器件时，需要考虑材料选择、制造工艺及存储条件等因素。
此外，在使用过程中，器件可能会受到外部环境和操作条件的影响，如温度、湿度、电磁场、射线等，这些因素可能会使器件发生失效或寿命缩短。
因此，对于半导体器件的可靠性研究及优化，需要从多个层面出发进行探索。
从器件设计的角度出发，可以考虑采用多层反射结构等方式，优化器件本身的设计，增强其抗ESD和耐热性能。
而从制造工艺的角度来说，则需要对制造环节进行完善，如对沉积温度、沉积速率等参数进行优化，保证不同部分之间形成光电器件后性能的均匀性。
同时，也需要对器件的封装、保护、运输和储存等方面进行优化，保证其在使用过程中不会受到外界因素的损害。
三、半导体材料与器件可靠性的员工半导体技术的快速发展，对于半导体材料与器件的可靠性研究提出了更高的要求。
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可靠性设计
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元器件的失效规律
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可靠性设计
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元器件的失效规律
早期失效期
特征——多发生在元器件制造和计算机及其 应用系统或电子设备刚安装运行的几个月内， 一般为几百小时。 失效原因：
设计不当 元器件本身的缺陷 安装工艺不可靠 环境条件恶化
克服的办法：元器件筛选、严控质量和安装 工艺、老化后再使用。
因此应避免振动、冲击的发生，当无法避免较大的 振动冲击源时，应采取防振、减振措施。
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环境因素对元器件可靠性的影响
5. 电磁场影响
电磁场会瞬间造成很大的电压脉冲，或出现 “火花”，会对系统的感性或容性负载产生严 重影响，会影响到整个电路上的电压。 此外，人身上也会积累电荷，发生静电放电。 电磁场的高频瞬态电压、浪涌电压、谐波畸变 和大电流冲击会产生很强的噪声干扰，会使计 算机信息出错，还会使元器件损坏。
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元器件的失效规律
稳定工作期（正常寿命期、正常使用期）
特征——元器件突然性失效较少，而暂时性 故障较多。故障率可降低到一个较低的水平， 且基本处于稳定状态，可以近似故障率为常 数。持续时间较长。 失效原因：应力引起
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可靠性设计
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元器件的失效规律
衰老期（耗损期）
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②失效分析的意义、思路
对于可靠性工程的意义
为合理选择元器件提供依据 为设计提供正确的理论依据和设计思想 为改进工艺指明方向 指导各种可靠性试验条件和可靠性分析方法 在处理可靠性工程问题时，为决策提供科学 依据 为可靠性设计提供宝贵的信息资料
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②失效分析的意义、思路
总之，系统运行环境应严格控制湿度。
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环境因素对元器件可靠性的影响
3. 电压影响
施加到元器件上的电压稳定性是保证元器 件正常运行的重要条件。过高的电压会增 加元器件的热损耗，甚至造成电压击穿。 例如，对电容器来说，其失效率正比于电 容电压的5次幂。
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环境因素对元器件可靠性的影响
6. 腐蚀
腐蚀，有空气腐蚀或氧化、电解液腐蚀等种类。 大气中含有各种酸盐及化工、冶炼等工业生产中排 出的有害气体，如SO2、H2S、CO2、CO和臭氧等。 这些腐蚀性气体会使计算机及其应用系统或电子设 备金属化表面氧化腐蚀，使接插件接触情况恶化， 使半导体元器件管脚和电子线路引起腐蚀，还会使 半导体稳定性受到破坏。 电解液对金属有着很强的腐蚀和氧化作用，会造成 接头与插座之间，元器件与插座或焊接孔之间电阻 加大，电流减小，引起间歇故障，严重时会造成断 路。
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可靠性设计
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元器件的失效规律
浴盆曲线（Bathtub curve ）
人们在长期的生产实践中发现新制造出来的 电子元器件，在刚投入使用的时候，一般失 效率较高，叫做早期失效。经过早期失效后， 电子元器件便进入了正常的使用期阶段，一 般来说，在这一阶段中，电子元器件的失效 率会大大降低。过了正常使用阶段，电子元 器件便进入耗损老化期阶段，意味着寿终正 寝。这个规律，恰似一条浴盆曲线，人们称 它为电子元器件的效能曲线。
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环境因素对元器件可靠性的影响
1. 温度影响
1）温度变化对半导体器件的影响
温度与允许功耗有如下关系： T jm T Pcm RT Pcm为最大允许功耗；Tjm为最高允许结温；T为使用环 境温度；RT为热阻。
温度的升高将使晶体管的最大允许功耗下降。
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]
由上式看出，温度每升高10℃，ICO将增加一倍。
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环境因素对元器件可靠性的影响
1. 温度影响
1）温度变化对半导体器件的影响
这种变化将导致如下结果： 晶体管放大器的工作点产生漂移。这是形成运放零 点漂移的主要原因。 电流放大系数 β 发生变化，造成放大器增益不稳定。 导致晶体管的特性曲线发生变化，使其所允许的动 态范围发生变化。
特征——失效率大大增加，可靠性急剧下降， 接近报废。 失效原因：元器件的物理变化、老化和机械 磨损、疲劳磨损等。 克服办法：应用系统到了这个时期，应大修， 更换一批失效的元器件。常采用定期维修、 更换等手段进行预防降低系统故障率。
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元器件的失效形式
分类：
突然失效 退化失效 局部失效 全局失效
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①失效分析的概念
应力和时间是诱发失效的重要外部因素。 由外因诱发失效的物理和化学过程叫失 效机理。失效的状态类型称为失效模式。 失效分析，既要分析产生故障的原因， 提出改进的方法和措施，又要弄清失效 模式和故障机理，从本质上预防失效和 故障的再发生。
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环境因素对元器件可靠性的影响
1. 温度影响
1）温度变化对半导体器件的影响
环境温度升高将直接引起元器件温度升高，从而引 起最高工作电压下降。 温度过高，将使元器件的P-N结被击穿而损坏。 由于 P-N 结的正向压降受温度的影响较大，所以双 极型半导体器件 TTL 、 HTL 等 IC 的电压传输特性和 抗干扰度也与温度密切相关。
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环境因素对元器件可靠性的影响
1. 温度影响
2）温度变化对电阻的影响
温度变化对电阻的影响主要是温度升高时，电 阻内热噪声加剧，阻值偏离标称值，允许耗散功率 下降等。如RXT系列的碳膜电阻在温度升高到100℃ 时，允许的耗散功率仅为标称值的20%。
3）温度变化对电容的影响
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元器件的失效机理
半导体元器件的失效机理
半导体缺陷引起的失效 SiO2层中正电荷引起的失效 SiO2 层缺陷（如针孔、划伤、钻蚀、断裂等） 引起的失效 二次击穿引起的失效 金属化系统（电极）引起的失效，占半导体失 效的首位 贴片或焊片失效，如掉片、热阻增大，使性能 退化 封装失效、气密性差等
温度变化对电容的影响主要是引起电容介质损 耗变化，从而影响其寿命。温度每升高 10℃ 时，电 容器的寿命就降低一半，同时还引起电路阻容时间 常数等参数的变化，甚至发生因介质损耗过大而热 击穿的情况。
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环境因素对元器件可靠性的影响
2. 湿度影响
湿度过高，当含有酸性的尘埃落到线路板或配电盘上时， 将迅速腐蚀元器件焊点与接线处，造成焊点脱落，接头 断开，引起接触性故障。 湿度过高，也是引起漏电耦合的主要原因。当具有导电 性的尘埃落到线路板上时，将使线路板表面的绝缘性能 变化，若电压由漏电耦合到低压器件，将造成电压击穿 故障。 湿度过高，还会使密封较差的元器件受到腐蚀而退化。 湿度过低，如相对湿度低于40%时，空气被认为是干燥 的。当相对湿度低于20%时，极易产生静电，人不敢接 触机器，一碰机器就会引起电子元器件击穿，特别是 MOS器件击穿损坏，或造成机器误动作。
环境因素对元器件可靠性的影响
1. 温度影响
1）温度变化对半导体器件的影响
半导体器件与温度有直接关系。尤其是双极型半导 体器件，组成这类元器件的基本单元P-N结，对温度变 化很敏感。当P-N结反偏时，由少数载流子形成的反向 漏电流受温度变化影响，其关系为
ICO ICOR [e
0.069(T TR )
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元器件的失效形式
全局失效
一个突然失效会使整个系统失效，这种失效 称为全局失效。 如时序控制电路的晶体振荡器两端的电容突 然短路，使该晶振损坏，造成整个微机无法 工作，即整体失效。
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2.元器件的失效机理
元器件的失效直接受温度、湿度、电压、机械、电磁 场等因素的影响。
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①失效分析的概念
对于电子元器件的可靠性设计来说，最能暴露 问题的方法还是进行各种试验。在这些最接近 实际使用条件的试验中，许多隐患和薄弱环节 都会显示出来，参加试验的组件、部件，子系 统，甚至整个系统都可能会不同程度地丧失其 应有的功能，即失效。 失效分析就是分析寻找引起元器件失效的原因， 并提出补救和纠正措施。20世纪60年代出现的 以研究故障机理为核心的失效物理学科成了其 研究的重要内容。
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①失效分析的概念
失效物理
是研究元器件及其材料故障机理的一门综合学科。 故障机理是指引起元器件及其材料发生故障的物理 和化学过程及原因。 从微观角度研究故障机理，从失效过程的描述中建 立物理模型。 以故障机理研究为核心，通过建立物理模型，将微 观本质与宏观性能相结合 ，并应用于可靠性工程。 总之，研究元器件的故障机理及其物理模型，不断 地从失效分析中汲取营养，又反过来从理论上充实 和指导失效分析技术。
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元器件的失效机理
金属件的失效机理
疲劳（占36.3%） 脆断（占12.6%） 腐蚀（占12%） 应力腐蚀（占3.8%） 磨损（占6%） 韧性断裂（占7.9%） 其他（占21.4%）
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3.元器件的失效分析技术
①失效分析的概念
失效分析的目的绝不仅是评价系统及其组成单元的可 靠性水平，更重要的是提高系统的可靠性水平。因此， 必须对系统及其组成单元和元器件进行失效分析，所 形成的失效分析技术构成了系统可靠性技术的一项重 要内容。 要保证和提高系统和设备的可靠性，必须选择高可靠 性的元器件。要提高元器件的可靠性，必须了解其失 效的本质、失效的模式及故障机理，以便采取有效的 措施。 系统和设备可靠性设计需要提供元器件及材料的失效 率、失效模式和故障模式及其严重性的信息。