適讀人群 ：電子企業的質量和可靠性工程師，或者對失效分析技術有興趣的工程技術人員。
器件失效分析技術》是電子產品質量和可靠性方面的專業類書籍，既有基礎理論，又有具體技術、方法流程和應用，可以為電子行業的相關工程人員提供很好的指導和幫助。

器件失效分析技術》是工程應用類書，主要介器件失效分析技術。從失效分析概論、失效分析技術、失效分析方法和程序以及失效預防幾個方面的內容，使讀者全面繫統地掌握失效分析方面的基礎理論、基本概念，技術和設備、方法和流程，指導開展相關的失效分析工作，並了解失效預防的一些基本方法和手段。

恩雲飛，工業和信息化部電子第五研究所研究員，中國電子學會可靠性分會委員，中國電子學會真空電子分會委員，中國電子學會第八屆理事會青年與志願者工作委員會委員，廣東省電子學會理事，《失效分析與預防》編委會委員，長期從器件可靠性工作，器件可靠性物理、評價及試驗方法等方面取得顯著研究成果，先後獲省部級科技獎勵10項，發表學術論文40餘篇，申請及授權國家發明專利10餘項。

第一篇 器件失效分析概論
第1章 器件可靠性 （2）
1.1 器件可靠性基本概念 （2）
1.1.1 累積失效概率 （2）
1.1.2 瞬時失效率 （3）
1.1.3 壽命 （5）
1.2 器件失效及基本分類 （6）
1.2.1 按失效機理的分類 （7）
1.2.2 按失效時間特征的分類 （7）
1.2.3 按失效後果的分類 （8）
參考文獻 （8）
第2章 器件失效分析 （9）
2.1 失效分析的作用和意義 （9）
2.1.1 失效分析是提器件可靠性的必要途徑 （9）
2.1.2 失效分析在工程中有具有重要的支撐作用 （10）
2.1.3 失效分析會產生顯著的經濟效益 （10）
2.1.4 小結 （11）
2.2 開展失效分析的基礎 （11）
2.2.1 具器件專業基礎知識 （11）
2.2.2 了解和掌器件失效機理 （12）
2.2.3 具備必要的技術手段和設備 （12）
2.3 失效分析的主要內容 （13）
2.3.1 明確分析對像 （14）
2.3.2 確認失效模式 （14）
2.3.3 失效定位和機理分析 （14）
2.3.4 尋找失效原因 （14）
2.3.5 提出預防和改進措施 （15）
2.4 失效分析的一般程序和要求 （15）
2.4.1 樣品信息調查 （16）
2.4.2 失效樣品保護 （16）
2.4.3 失效分析方案設計 （16）
2.4.4 外觀檢查 （17）
2.4.5 電測試 （17）
2.4.6 應力試驗分析 （18）
2.4.7 故障模擬分析 （18）
2.4.8 失效定位分析 （18）
2.4.9 綜合分析 （21）
2.4.10 失效分析結論和改進建議 （21）
2.4.11 結果驗證 （21）
2.5 失效分析技術的發展及挑戰 （22）
2.5.1 定位與電特性分析 （22）
2.5.2 新材料的剝離技術 （22）
2.5.3 繫統級芯片的失效激發 （22）
2.5.4 微結構及微缺陷成像的物理極限 （22）
2.5.5 不可見故障的探測 （23）
2.5.6 驗證與測試的有效性 （23）
2.5.7 加工的全球分散性 （23）
2.5.8 故障隔離與模擬軟件的驗證 （23）
2.5.9 失效分析成本的提高 （23）
2.5.10 數據的復雜性及大數據量 （23）
2.6 結語 （24）
參考文獻 （24）
第二篇 失效分析技術
第3章 失效分析中的電測試技術 （26）
3.1 概述 （26）
3.2 電阻、電容和電感的測試 （27）
3.2.1 測試設備 （27）
3.2.2 電阻測試方法及案例分析 （27）
3.2.3 電容測試方法及案例分析 （29）
3.2.4 電感測試方法及案例分析 （31）
3.3 半導體器件測試 （32）
3.3.1 測試設備 （32）
3.3.2 二極管測試方法及案例分析 （34）
3.3.3 三極管測試方法及案例分析 （39）
3.3.4 功率MOS的測試方法及案例分析 （42）
3.4 集成電路測試 （46）
3.4.1 自動測試設備 （46）
3.4.2 端口測試技術 （47）
3.4.3 靜電和閂鎖測試 （49）
3.4.4 IDDQ測試 （51）
3.4.5 復雜集成電路的電測試及定位技術 （52）
參考文獻 （53）
第4章 顯微形貌分析技術 （54）
4.1 光學顯微觀察及光學顯微鏡 （54）
4.1.1 工作原理 （54）
4.1.2 主要性能指標 （55）
4.1.3 用途 （56）
4.1.4 應用案例 （56）
4.2 掃描電子顯微鏡 （57）
4.2.1 工作原理 （57）
4.2.2 主要性能指標 （59）
4.2.3 用途 （60）
4.2.4 應用案例 （60）
4.3 透射電子顯微鏡 （61）
4.3.1 工作原理 （61）
4.3.2 主要性能指標 （62）
4.3.3 用途 （63）
4.3.4 應用案例 （64）
4.4 原子力顯微鏡 （65）
4.4.1 工作原理 （65）
4.4.2 主要性能指標 （66）
4.4.3 用途 （66）
4.4.4 應用案例 （67）
參考文獻 （68）
第5章 顯微結構分析技術 （70）
……

器件失效分析技術》：
3.電阻器的老化
電阻器的老化是由於導電材料、黏結劑及接觸部分逐漸產生不可逆變化的結果，老化過程是在工作條件和環境條件下，電阻器的電阻發生各種物理和化學的形成過程的綜合。
（1）導電材料結構的變化。
薄膜電阻器中，用沉積方法制得的導電膜是不完整的晶體結構，存在一定程度的無定型結構。在儲存和工作條件下，導電膜的無定型體以一定的速度趨於結晶化。導電膜的結晶化一般使電阻值降低，這種過程是很緩慢的，影響也很小。
（2）電阻合金在冷加工過程中因機械應力而使內部結構發生應變。
拉制的線徑越細或碾壓的箔材越薄，則所受到的應力也越大。合金線在制造線阻的繞線過程中也會產生應力，繞線時的拉力越大則產生的應力也越大。電阻體中殘餘的內應力在長期的存放或工作過程中會慢慢消除，同時電阻值也發生變化。
……

叢書序
以可靠性為中心的質量是推動經濟社會發展永恆的主題，關繫國計民生，關乎發展大局。把質量發展放在國家和經濟發展的戰略位置全面推進，是國際社會普遍認同的發展規律。加快實施制造強國建設，必須牢牢把握制造業這一立國之本，突出質量這一關鍵內核，把“質量強國”作為制造業轉型升級、實現跨躍發展的戰略選擇和必由之路。
質量是建設制造強國的生命線。作為未來10年引領制造強國建設的行動指南和未來30年實現制造強國夢想的綱領性文件，《中國制造2025》將“質量為先”列為重要的基本指導方針之一。在制造強國建設的偉大進程中，必須全面夯實產品質量基礎，不斷提升質量品牌價值和“中國制造”綜合競爭力，堅定不移地走以質取勝的發展道路。
高質量是先進技術和優質管理高度集成的結果。提升制造業產品質量，要堅持從源頭抓起，在產品設計、定型、制造的全過程中按照先進的質量管理標準和技術要求去實施。可靠性是產品性能隨時間的保持能力。作為衡量產品質量的重要指標，可靠性管理也充分體現了現代質量管理的特點。《中國制造2025》提出要加強可靠性設計、試驗與驗證技術開發應用，使產品的性能穩定性、質量可靠性、環境適應性、使用壽命等指標達到國際同類產品先進水平，就是要將可靠性技術作為核心應用於質量設計、控制和質量管理，在產品全壽命周期各階段，實施可靠性繫統工程。
工業和信息化部電子第五研究所是國內最早從事電子產品質量與可靠性研究的權威機構，在我國的質量可靠性領域開創了許多“唯一”和“第一”：唯一一個專業從事質量可靠性研究的技術機構；開展了國內第一次可靠性培訓；研制了國內第一套環境試驗設備；第一個將質量“認證”概念引入中國；建立起國內第一個可靠性數據交換網；發布了國內第一個可靠性預計標準；研發出第一個國際先進、國內領先水平的可靠性、維修性、保障性工程軟件和綜合保障軟件……五所始終站在可靠性技術發展的前沿。隨著質量強國戰略的實施，可靠性工作在我國得到空前的重視，在新時期的作用日益凸顯。五所的科研工作者們深深感到，應繫統地梳理可靠性技術的要素、方法和途徑，全面呈現該領域的最新發展成果，使之廣泛應用於工程實踐，並在制造強國和質量強國建設中發揮應有作用。鋻於此，五所在建所60周年之際，組織專家學者編寫出版了“可靠性技術叢書”。這既是歷史的責任，又是現實的需要，具有重要意義。
“可靠性技術叢書”內容翔實，涉及面廣，實用性強。它涵蓋了可靠性的設計、工藝、管理，以及設計生產中的可靠性試驗等各個技術環節，繫統地論述了提升或保證產品可靠性的專業知識，可在可靠性基礎理論、設計改進、物料優選、生產制造、試驗分析等方面為產品設計、開發、生產、試驗及質量管理等從業者提供重要的技術參考。
質量發展依賴持續不斷的技術創新和管理進步。以高可靠、長壽命為核心的高質量是科技創新、管理能力、勞動者素質等因素的綜合集成。在舉國上下深入實施制造強國戰略之際，希望該叢書的出版能夠廣泛傳播先進的可靠性技術與管理方法，大力推動可靠性技術進步及實踐應用，積極推進專業人纔隊伍建設。幫助廣大的科技工作者和工程技術人員，為我國先進制造業發展，落實好《中國制造2025》發展戰略，在新中國成立100周年時建成世界一流制造強國貢獻力量！
器件失效分析（FailureAnalysis）是對器件進行的一種事後檢查。根據需要，使用電測試及必要的物理、金相和化學分析技術，驗證所報告的失效，確定其失效模式，找出失效機理。失效分析技術就是開展失效分析中采用的所有技術器件失效分析技術是開展可靠性工程的支撐技術，屬於可靠性物理及其應用技術的範疇。
可靠性物理學（ReliabilityPhysicis）又稱失效物理學（FailurePhysicis），是20世紀60年代後期崛起的一門新興的邊緣學科，是在半導體器件物理、半導體工藝學、材料化學、冶金學、電子學、環境工程學和繫統工程學等多學科基礎上發展起來的並從半導體器件擴展到其器件和電子產品。可靠性物理學的主要任務是研究產品的失效模式，探究失效機理（即導致失效的物理、化學過程及有關現像，有時需要深入到原子和分子層面），從而為電子產品的可靠性設計、生產控制、可靠性增長與評價、使用和維護提供科學的依據。
失效分析技術是開展可靠性物理學研究及工程應用的核心和關鍵技術。不同於其他產品的失效分析器件的失效分析技術在空間觀察尺度上需要深入到微米（10-6m）甚至納米級（10-9m），在微區成分分析上要精確到ppm（10-6）甚至ppb（10-9）級。所謂“工欲善其事，必先利其器”。因此，本書第一篇簡要介器件可靠性及失效分析技術概況後，第二篇用較大篇幅對各種失效分析技術進行了重點闡述。器件失效分析時，首先要采用電氣測試技術對失效現像、失效模式進行確認；而顯微形貌和顯微結構分析技術則在微米和納米器件進行觀察和分析，器件內部的失效現像和區域；物理性能探測技器件在特定狀態下激發產生的微量光、熱、磁等信息進行提取和分析，以確定失效部位、分析失效機理；微區成分分析技術用來對內部微小區域的微量成分進行分析；應力試驗技術通過施加各種器件進行失效再現或驗證；解剖制樣技術則是開展失效分析的基本手段，如開展透射顯微鏡（TEM）分析時，就需要采用聚焦離子束（FI器件進行定點制樣和提取。
具備了各種失效分析技術手段後，還必須采用適當的方法、遵循合理的程序開展失效分析。由器件的材料、結構和工藝特點不同，在失效分析方法和程序上既有相同點又有不同點。因此，本書第三篇中以7器件門類為對像介紹了相應的失效分析方法和程序器件失效分析，首先必須了解和掌器件的主要材料、工藝和結構及主要的失效模式和失效機理；然器件的失效背景信息和失效現像，選擇合適的分析技術和手段，遵循合理的分析程序，以求快速而準確地確定失效機理，找到失效原因。
隻有從失效分析入手，取得前期同類產品在生產、試驗及使用中的失效信息，分析其失效模式及失效機理，聯繫產品結構、材料和工藝，揭示其失效的內在原因，纔能根據新產品的可靠性要求，進行可靠性設計和工藝改進，並對失效進行控制和預防，從而提高產品的可靠性。本書第四篇介紹器件失效模式及影響分析方法（FMEA）是開展產品可靠性設計和工藝改進的基礎器件故障樹分析方法（FTA器件的故障歸零提供了標器件級FTA方法，而工程應用器件失效預防方法從潮敏、機械、腐蝕、靜電放電、閂鎖、假冒翻新等幾個方面闡述了失效預防的必要性和具體的技術手段。
總體器件失效分析技術器件質量和可靠性工作的基本手段，是可靠性工程的重要技術支撐。希望本書的出版能為開展失效分析的工程技術人員提供幫助，並希望能吸引更多的人器件失效分析技術研究和工程應用的行列中來。
本書作者長期從器件失效分析技術研究，並承擔和開展了大量失效分析工作，既有很好的技術理論積累，也有豐富的工程應用經驗，為本書的編寫奠定了基礎。在本書編寫過程中，還參考了失效分析技術及相關領域的大量文獻、專著和資料，通過總結提煉並結合作者的研究和工作成果，完成了本書的編寫。本書共有四篇19章，各章執筆分別是：第1、2章由恩雲飛、來萍、李少平、羅宏偉編寫，第3章由師謙編寫，第4、9章由林曉玲編寫，第5章由陳媛編寫，第6章由林曉玲、宋芳芳編寫，第7章由路國光編寫，第8、11章由楊少華編寫，第10章由蔡偉編寫，第12章由章曉文、陳選龍編寫，第13章由何小琦編寫，第14章由許廣寧、黃雲編寫，第15章由鄒雅冰編寫，第16章由宋芳芳編寫，第17章由陳媛、來萍編寫，第18章由何小琦、陳媛編寫，第19章由李少平、何勝宗、林道譚、武慧薇、袁光華和蔡金寶編寫。恩雲飛、來萍、李少平負責全書的組織、策劃、彙總和校審工作，其他執筆人分別負責了相關章節的審閱工作。
在本書的編寫過程中，參閱了中國電子產品可靠性與環境試驗研究所鄭廷圭、徐愛斌、劉發等人編寫的《半導體器件失效分析》等研究資料，本實驗室同事提供了可靠性文獻、資料，在此表示衷心的感謝。
器件技術的不斷進步，失效分析技術也在迅速發展，加之作者經驗和知識水平的限制，一些最新的失效分析技術可能沒有涉及，或者已有的內容存在不妥或錯誤之處，請讀者批評指正。
編著者