基于失效實體的結構分析方法和實踐
前言:電子元器件可靠性結構分析是評估元器件可靠性的重要方法之一，需要基于失效實體開展分析，其目的是通過分析能夠在早期查明元器件的固有可靠性狀況、工藝品質及潛在的失效機制，評判元器件的長期可靠性及其在特定工程要求下的适應性。
以某型号接口電路為例，詳細地論述了基于失效實體的可靠性結構分析的基本方法原則和技術實作的關鍵。
一、可靠性結構分析内涵及作用
1、可靠性結構分析内涵
RCA是指通過一系列破壞性和非破壞性試驗對被選用元器件的設計、材料、工藝和結構等進行分析，其目的是通過分析能夠在早期查明元器件的固有可靠性狀況、工藝品質和潛在的失效機制.
進而評判元器件的長期可靠性及在特定工程要求下的适應性，元器件的可靠性是結構分析工作的基礎和關注重點 。
元器件的可靠性分為固有可靠性和使用可靠性。元器件的固有可靠性是由元器件的結構設計和生産控 制所決定的，是以元器件的結構中包含着重要的可靠性資訊。
元器件的使用可靠性是指其在特定的應用環境條件下的表現。RCA是根據元器件自身可靠性特點及應用環境要求，對其固有可靠性和使用可靠性進行試驗驗證、分析和判斷，進而對元器件的品質和可靠性進行提前把關。
2、可靠性結構分析技術在元器件保證工作中的作用
RCA技術能夠提前詳細地了解電子元器件的結構和工藝缺陷，提前預估元器件在結構上存在的可靠性風險，是元器件保證的重要手段之一，與其他保證手段相結合，對于保證應用與高可靠領域的元器件品質具有重要意義，在應用驗證領域和工程化應用中也發揮着重要的作用。
二、可靠性結構分析方法
1、可靠性結構分析的基本方法
RCA與失效分析和破壞性實體分析不同，失效分析是一種對已失效樣品的事後檢查，破壞性實體分析是對元器件與已知的設計、工藝的符合性和一緻性的檢查；而RCA是一種探索性的分析技術，是一種正向檢查，是基于失效實體分析對器件的複核及設計結構合理性的評價。
RCA一般沒有特定的标準，需要綜合地考慮分析目的及元器件的特點（即元器件的失效實體）來制定分析方案，也可以使用階段性的元器件産品和零部件開展。
2、 失效實體與實體結構
可靠性實體（Reliability Physics），又被稱為失效實體（Physics of Failure），是從原子和分子的角度 闡明與元器件及材料失效相關的内部實體、化學過程.
其内涵為通過觀察失效模式，闡明電子元器件在各種應力下發生失效的機理，發現導緻元器件失效的根本原因，為改進元器件品質和提高元器件的可靠性提供科學依據。
元器件的可靠性是由外因與内因共同作用決定的，外因是包括時間在内的應力，内因則是失效機理，研究失效機理的科學即為失效實體。
失效實體是元器件的基因，由器件的設計、材料、工藝和結構決定，基因的外在表現形式為不同的失效模式，是以元器件的可靠性與元器件的客觀實體結構及對應的失效模式息息相關。
RCA主要是從元器件的可靠性層面對元器件的結構進行把關，特别是要對元器件的實體結構有所把握，尤其是對于結構複雜的元器件，客觀實體結構的單元分解尤為重要。面對具有不同的設計、結構和失效模式的元器件，需要按照一定的技術流程對其進行結構分析。
首先，需要對元器件的結構類型進行初步分析，針對具體的元器件，确定器件的基本設計、結構形式，需要對元器件的客觀實體結構特征行逆析分解。
3、結構可靠性驗證
元器件的實體結構是失效實體的直覺展現，不同的實體結構對應不同的失效模式。在完成結構單元分解後，需通過一系列的測試及試驗方法來驗證元器件的結構、設計、工藝和材料。
測試及試驗貫穿于結構可靠性驗證的全過程，是以在驗證過程中應遵循5個原則：以結構可靠性作為驗證準則；參照标準的規範性原則；試驗方法的可操作性原則；試驗項目互不幹涉原則；樣品優化配置設定原則。
對于內建電路類器件，其客觀實體結構主要分為3個部分：晶片、封裝管殼和互連結構。在客觀實體結構的基礎上，繼續對其進行最小實體單元分解，晶片包括晶片的平面結構和縱向結構，封裝管殼包括管殼和外引線，互連結構包括晶片粘接和鍵合互連。
三、結論
RCA是元器件保證的複雜技術，是工程化應用新技術，在應用驗證領域也發揮着重要的作用。
RCA 是一種正向檢查，其目的是提前查明器件的固有可靠性狀況、工藝品質及潛在的失效機制，結合應用環境提出使用建議，避免不合理的結構用于裝備設計使用，可同時服務于使用者型号及元器件研制。
RCA是對失效實體科學逐漸深入的認識過程。結構分析沒有特定的标準，基于失效實體展開，需建立在典型結構工藝的基礎之上，對于新結構、新工藝、新材料的運用需要通過可靠性工藝鑒定和可行性分析，對同種結構、材料和工藝的元器件可靠性分析具有遷移學習的作用。
