Zuverlässigkeit elektronischer Bauelemente

Titu Bajenescu ist emeritierter Universitätsprofessor und war zuletzt als unabhängiger Berater in den Bereichen Telekommunikation, Zuverlässigkeit, Qualität und Sicherheit elektronischer Systeme tätig. Er hat an zahlreichen europäischen Universitäten geforscht und gelehrt und für seine Leistungen zwei Ehrendoktortitel erhalten. Titu Bajenescu ist Autor mehrerer Bücher zum Thema elektronischer Bauelemente in französischer, rumänischer, englischer und deutscher Sprache.

Vorwort
EINLEITUNG
Definition der Zuverlässigkeit
Kurze historische Beschreibung
Qualität und Zuverlässigkeit
Wirtschaftliches Optimum
Fachausdrücke
Mathematische Modelle
Ausfalltypen
Badewannenkurve
Zuverlässigkeitsaussagen
Einige Beispiele
Praxis übliche Ausfallraten
MTTF - mittlere ausfallfreie Zeit
Alterung und Ausfall elektronischer Komponenten
Überlebenswahrscheinlichkeitskurve
Ausfallursachen der Halbleiterbauelemente (im Allgemeinen)
Problem des Oberfächenzustands (bei Transistoren)
"Derating"-Technik (Unterlast-Technik)
ScreeningTests (Frühausfallbeseitigungsprüfungen)
Halbleiter und Atomexplosion
Radioaktive Strahlung
Klimatische Beanspruchungen
Drift, Driftausfälle, Driftverhalten
Praktische Empfehlungen für den Entwickler
TEIL I. Zuverlässigkeitsengineering
ZUVERLÄSSIGKEIT EINBAUEN
Einleitung
Design für Zuverlässigkeit (Design for Reliabiligy DfR)
Robuste Projektierung
Prozesszuverlässigkeit
Zuverlässigkeitsüberwachung und -verbesserung
Burn-in
Screeningtests (Auswahlprüfungen)
Screening und Burn-in: Empfehlungen für Hersteller und Anwender
Concurrent Engineering
Zuverlässigkeitsbewertung
Empfehlungen für den Benutzer
HALBLEITER PACKAGING / VERPACKUNGSTECHNOLOGIEN UND ZUVERLÄSSIGKEIT
Einleitung
Das Gehäuse
Umweltauswirkungen
Environmental Stress Screening (ESS)
Einige Zuverlässigkeitsaspekte der ICs
Probleme mit der Zuverlässigkeit einzelner Gehäuse
"More than Moore", System in Package- und Wafer Level Package-Lösungen
MEMS
Nanoelektromechanische Systeme (NEMS)
Mikro- und Nanosensoren
MEMS/NEMS Verkapselung und Zuverlässigkeit
Zuverlässigkeitstests
PEMs Typische Fehlermechanismen
MEMS Fehlermechanismen (FM)
Die jüngsten Fortschritte der MEMS-Technologie
Kann man Kunststoffgehäuse in Hochzuverlässigkeitsanwendungen verwenden?
MEMRISTOR, DER SPEICHERWIDERSTAND
Einleitung
Herausforderungen für die Memristor Technologie
Einige Memristor Anwendungen
Perspektive
Zukünftige Geschichte
Empfehlungen für die Nutzer von Mikrosystemen
TEST UND TESTBARKEIT INTEGRIERTER SCHALTUNGEN
Einleitung
Testbarkeit der sequenziellen Schaltungen
Betriebstests für Speicher
IDDQ
Test und Zuverlässigkeit
Unabhängige und neutrale Prüfstellen
Testverfahren für Mikroprozessoren
Zur Testbarkeit von elektronischen und Telekommunikationssystemen
Testsysteme für Mirkosysteme
TEIL II. Zuverlässigkeit Elektronischer Bauelemente
ZUVERLÄSSIGKEIT DISKRETER PASSIVER BAUELEMENTE
Einleitung
Diskrete passive elektronische Bauelemente
Kondensatoren
Dioden
Wirkung der elektrostatischen Entladung auf diskreten elektronischen Komponenten
Einige Schlussfolgerungen
Steckverbinder
Einige bekannte Schwächen/ Probleme von meist verwendeten Bauelementen
Empfehlungen für die Nutzer
Einige Empfehlungen betreffend Komponenteneinsatz
ZUVERLÄSSIGKEIT VON LEISTUNGSTRANSISTOREN
Einleitung
Zuverlässigkeitsmerkmale von Siliziumleistungstransistoren
Fehler- und Degradationsmechanismen
Ausfallursachen der Siliziumleistungstransistoren
Das Gehäuseproblem der Siliziumleistungstransistoren
Wie lässt sich die Zuverlässigkeit einer Anlage erhöhen?
IGBT
Empfehlungen für Anwender
ZUVERLÄSSIGKEIT MONOLITHISCH INTEGRIERTER SCHALTUNGEN
Einleitung
Einige Zuverlässigkeitsprobleme
Allgemeine Ausfallmechanismen
Inhärente Ausfallmechanismen
Zuverlässigkeitsabschätzung integrierter Schaltungen
Die wirksamsten Zuverlässigkeitstests für monolithische ICs
Beschleunigte thermische Tests
Burn-in-Prüfungen
Feuchtigkeitstets
Zuverlässigkeit, Eingangskontrolle, Aussortieren, optimale Wirksamkeit
Bestimmung der Beanspruchungen
Frühausfälle von integrierten Schaltungen
Fehleranalyse
Latch-up Effekt
Materialwanderung in Leiterbahnen
Jüngste Entwicklungen
Zukunftweisende Tendenzen bei der Prüfung von ICs
Empfehlungen für Nutzer und Hersteller
Einige Schlussfolgerungen
ASPEKTE DER ZUVERLÄSSIGKEIT VON HALBLEITERSPEICHERN UND MIKROPROZESSOREN
Einleitung
Ander mögliche Speichereinteilungen
Kurzer, einleitender Überblick der Halbleiterspeicher
Art und Häufigkeit von Fehlern an Halbleiterspeichern
Fehlermechanismen der Halbleiterspeicher
Ausfallursachen
Kann der Anwender die Zuverlässigkeit von Halbleiterspeichern verbessern?
Zuverlässigkeitsangaben
Statische RAMs (SRAMs)
Dynamische RAMs (DRAMs)
Nichtflüchtige Halbleiterspeicher (NVMs)
EPROMs, EAROMs
EEPROM
Bipolare PROMs
Einige PROM-Zuverlässigkeitsaspekte
EPROM-Zuverlässigkeitsmerkmale und -maßnahmen zur Sicherung der Daten
CCD-Speicher
Solid State Drive (SSD)
Flash-Speicher
Zuverlässgkeit von Mikroprozessoren
Testen von Mikroprozessoren
Anwendergesichtspunkte
Einige Zuverlässigkeitsergebnisse für Mikroprozessoren
Feldzuverlässigkeit von Mikroprozessoren
Die Zukunftsperspektiven der Mikroprozessoren
Empfehlungen für Nutzer
ZUVERLÄSSIGKEIT OPTOELEKTRONISCHER KOMPONENTEN
Einleitung
Fotosender und Zuverlässigkeitsprobleme
GaN
Die wichtigsten Fehlerarten und Mechanismen von InGaN LEDs für Beleuchtungsanwendungen
Fotoempfänger
Optokoppler
Solarzellen; Zuverlässigkeitsprobleme
Empfehlungen für Anwender und Hersteller
ZUVERLÄSSIGKEIT VON MIKRO- UND NANOSYSTEMEN
Einführung
Design und Technik von Mikrosystemen
Zuverlässigkeitsbewertung und -prüfung
Typische Fehlermechanismen
Zuverlässigkeitsprobleme
Zuverlässigkeit von Strukturen im Nanometerbereich
Empfehlungen für die Anwender von Mikrosystemen
AUSFALLANALYSE
Einleitung
Allgemeines
Analysemethoden
Fehlerursachen
Ziele der Ausfallanalyse
Wo entdeckt man die Ausfälle?
Fehlertypen
Analysemittel
Mechanische Eigenschaften
Popcornrauschen
Auslegung der Ergebnisse
Ausfallursachen
Einige Beispiele
Empfehlungen für Hersteller und Anwender
Glossar