1.1.2 潜在失效机理分析

潜在失效机理分析，目的是发现在单应力或多应力作用下，微组装的薄弱环节以及可靠性设计应控制的主要失效机理。

无论是在工作还是非工作状态下，微组装组件外部环境应力和电载条件必然映射到组件内部，并在微组装内部结构和内装元器件上形成应力响应。单应力包括温度应力（稳态温度T、温度循环ΔT、温度梯度∇T、温度变化率∂T/∂t）、机械应力（振动PSD、机械冲击ESD、恒定加速度A）、潮湿应力（相对湿度%RH、密封装内部水汽渗入量、露点温度T_d）、电磁应力（电场E、磁场H）、辐射应力（电离辐射效应/γ射线X射线、位移辐射效应/中子电子）、盐雾应力（盐雾比例SF等）、低气压（气压P_a）、电应力（电流I、电压U、功率P等）。

为发现薄弱环节，对应力响应进行分析，并建立微组装内部应力与外部环境应力的映射关系及其随时间的变化规律，是发现微组装主要潜在失效机理的重要手段。例如半导体器件结壳热阻模型（θ_JC）映射了不同外壳温度下的芯片结温[1]，内部键合内引线固有频率模型（ω）反应了外部振动激励的危险频率[2]，塑封器件水汽渗入时间模型（t_i）映射了芯片表面水蒸气气压达到塑封外部水蒸气气压所需的时间[3]，气密封装内部水汽渗入量（）模型映射了腔体内水汽含量达到5000ppm所需的时间[4]。根据微组装应力响应值与应力设计上限要求的裕量，分析确定薄弱环节。

外部环境应力F对微组装可靠性的影响，与局部应力响应F_r,j的类别及大小有关，还与应力响应的时间有关。如果按局部应力响应类别考虑，如温度应力F_r1、机械应力F_r2、潮湿应力F_r3、电磁应力F_r4，…，m类载荷应力F_rm，以及局部多应力下的耦合应力F_r（1∩m），则影响微组装组件第j个部位可靠性的（m+1）类应力响应[F_r（i，j）]_m+1,j（m类应力、1∩m耦合应力），可以表示为

根据薄弱环节的应力响应类型，结合FMEA、FTA方法[5]，对微组装的主要失效机理进行分析确定。其中，采用基于失效物理的元器件故障树构建方法[6]，可以将以往发现的失效事件，通过建立以故障树为载体的微组装互连和内装元器件故障信息库，形成失效机理信息库，由应力响应类型主要潜在失效机理，支撑可靠性设计指标的进一步分解。