[拼音]：shixiao wuli

[外文]：failure physics

研究电子产品在各种应力下发生失效的内在原因及其机理的科学，又称可靠性物理。失效物理研究的主要内容是：观测各种失效现象及其表现形式（失效模式）与促使失效产生的诱因（应力，包括工作应力、环境应力和时间应力）之间的关系和规律；在原子和分子的水平上探讨、阐明与电子元件和材料失效有关的内部物理、化学过程（失效机理）；在查清失效机理的基础上，为排除和避免失效、提高电子产品的可靠性提出相应的对策。

最常见的引起失效的物理、化学过程包括：

（1）扩散（体扩散、表面扩散）；

（2）晶体结构缺陷（缺位、多余原子、位错等）的迁移和扩展；

（3）材料的形变和破坏(弹性形变、塑性形变、蠕变、脆性断裂和延性断裂等)；

（4）氧化和腐蚀（电腐蚀、化学腐蚀）；

（5）原子、分子内部结合力的变化；

（6）老化（光老化和热老化等）；

（7）机械磨损。

失效物理的研究分为 6个步骤进行。

（1）调查失效产品和收集失效数据：其中包括失效时间、失效时产品所处的环境、应力情况或工作条件、失效现象的观察和记录等。

（2）鉴定失效模式：对所观测的失效现象进行鉴别分类，明确它可能同产品的哪一部分有关。

（3）描述失效特征：以相应的形状、大小、位置、颜色、化学组成或金相、机械结构、物理或电性能等形式，科学地表征与失效模式有关的失效现象或效应。

（4）失效机理假设：根据失效特征，结合材料性质、制造工艺和产品设计理论以及实践经验，提出可能导致这种失效模式产生的内因和外因，从分子、原子的观点阐明或解释其具体的物理、化学过程。

（5）验证：通过有关实验，验证失效机理假设的正确性。若假设不正确，则重新假设另一种失效机理，再予以验证。

（6）反馈和纠正措施：将失效分析结果及时反馈到设计和制造部门，同时提出可能采取的纠正措施。

失效物理的研究和分析需要采用多种分析方法和使用多种仪器设备。每种方法只是对失效产品的某一方面起作用；因此，为了从同一失效样品取得更多的信息，以便互相补充和证实，更准确地确定样品失效的真正原因，往往需要同时采用几种分析方法。分析方法的选择原则是先进行非破坏性分析，后进行破坏性分析，既要防止掩盖导致失效的迹象或原因，又要防止引进新的非固有的失效因子。