混合集成电路失效率获取方法与系统技术领域
本发明涉及元器件可靠性检测技术领域，特别是涉及混合集成电路失效率获取方
法与系统。
背景技术
混合集成电路(Hybrid Integrated Circuit，HIC)是由半导体集成工艺与薄(厚)
膜工艺结合而制成的集成电路。混合集成电路是在基片上用成膜方法制作厚膜或薄膜元件
及其互连线，并在同一基片上将分立的半导体芯片、单片集成电路或微型元件混合组装，再
外加封装而成。与分立器件相比，混合集成电路具有组装密度大、可靠性高、电路性能好等
特点。与单片集成电路相比，它设计灵活，工艺方便，便于多品种小批量生产，并且元件参数
范围宽、精度高、稳定性好，可以承受较高电压和较大功率。
由于混合集成电路模块内部包含着一系列的元器件，因此产品只能在规定的温度
范围(-55℃≤壳温≤125℃)和额定的负载条件下工作。任何超出规定范围的温度和电流应
力都可能导致电路功能的丧失。
一般的，电子元器件激活能的提取常采用三个不同温度点的加速寿命试验方法，
通过三个不同温度点下的寿命时间数据。但混合集成电路由于结构上的特点，其正常工作
时的壳温必须小于125℃，当壳温超过125℃时，内部的保护电路就会启动，断开输出。因此，
当采用三个温度点的加速寿命试验方法进行激活能参数提取的时候，由于加速寿命试验的
壳温较低(最高壳温不能超过125℃)，三个不同的温度点下，要得到一定数量的失效样品，
进行电路模块激活能的提取，需要很长的试验时间，这使得该种试验方法在工程上难以应
用，能以准确获取混合集成电路的激活能，即难以准确获得混合集成电路的失效率数据。
发明内容
基于此，有必要针对一般混合集成电路失效率获取方法实现复杂，且获取结果不
准确的问题，提供一种实现简单且计算结果准确的混合集成电路失效率获取方法与系统。
一种混合集成电路失效率获取方法，包括步骤：
分析混合集成电路包括的元器件种类以及各类元器件数量；
获取各类元器件对应的激活能值与失效百分比；
以失效百分比作为权重系数，根据元器件种类、各类元器件数量以及各类元器件
对应的激活能值与失效百分比进行加权计算，获取混合集成电路的激活能；
根据混合集成电路的激活能，计算混合集成电路失效率。
一种混合集成电路失效率获取系统，包括：
分析模块，用于分析混合集成电路包括的元器件种类以及各类元器件数量；
获取模块，用于获取各类元器件对应的激活能值与失效百分比；
加权计算模块，用于以失效百分比作为权重系数，根据元器件种类、各类元器件数
量以及各类元器件对应的激活能值与失效百分比进行加权计算，获取混合集成电路的激活
能；
失效率计算模块，用于根据混合集成电路的激活能，计算混合集成电路失效率。
本发明混合集成电路失效率获取方法与系统，分析混合集成电路包括的元器件种
类以及各类元器件数量，获取各类元器件对应的激活能值与失效百分比，以失效百分比作
为权重系数，进行加权计算，获取混合集成电路的激活能，计算混合集成电路失效率。整个
过程不需要复杂实施过程，基于失效百分比进行加权计算，获取混合集成电路的激活能，最
终准确计算混合集成电路失效率。
附图说明
图1为本发明混合集成电路失效率获取方法第一个实施例的流程示意图；
图2为本发明混合集成电路失效率获取方法第二个实施例的流程示意图；
图3为本发明混合集成电路失效率获取系统第一个实施例的结构示意图；
图4为本发明混合集成电路失效率获取系统第二个实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种混合集成电路失效率获取方法，包括步骤：
S100：分析混合集成电路包括的元器件种类以及各类元器件数量。
混合集成电路中集成有大量的元器件，不同类型的元器件，其激活能也不一样，因
此，为表征整个电源模块的可靠性，必须考虑电路模块中所用的各种元器件，进行混合集成
电路模块整体激活能的计算。我们可以基于混合集成电路的基础介绍来分析出其包括的元
器件种类以及每个元器件种类包括的元器件数量。这里的元器件种类是基于电路元器件行
业规范划分的种类，如电阻、电感、电容等。以某款混合集成电路为例，其包括有3个变压器、
30个电阻、4个电感、18个电容、2个稳压器、4个二极管、2个整流管、1个三极管以及1个光耦
等。
S200：获取各类元器件对应的激活能值与失效百分比。
一般来说，混合集成电路总单个种类的元器件其基本性能属性是已知的，我们可
以基于历史经验数据来获取，例如某个电阻的激活能值以及失效百分比。针对未知的或者
不存在历史经验数据的元器件，我们可以采用现有常规技术手段去对其进行检测和实验来
获取其激活能值与失效百分比等基本性能属性。需要指出的，元器件在不同温度下激活能
值与失效百分比值是可能存在不同的，因此，最终计算出来的混合集成电路失效率也是与
其壳温相关的，即计算出的集成电路失效率为该集成电路在某个温度下的下失效率。
S300：以失效百分比作为权重系数，根据元器件种类、各类元器件数量以及各类元
器件对应的激活能值与失效百分比进行加权计算，获取混合集成电路的激活能。
基于步骤S200获取的各类元器件失效百分比作为权重系数，进行加权计算。考虑
到混合集成电路中元器件的失效一般不会均匀发生，需要在整体激活能的计算方法中设置
一个权重，以修正整体激活能的计算数据。为了进行混合集成电路模块整体激活能计算值
的修正，需要从混合集成电路的失效分析出发，通过对混合集成电路失效分析报告的归纳
整理，得出不同类型元器件失效的百分数，以该百分数为权重，利用各个元器件的激活能，
进而得到混合集成电路的激活能。具体来说，计算公式为：
式中，Ea为混合集成电路的激活能、q1为第一类元器件失效百分数、n1为第一类元
器件数量，Ea1为第一类元器件激活能、q2为第二类元器件失效百分数、n2为第二类元器件数
量、Ea2为第二类元器件激活能、qk为第k类元器件失效百分数、nk为第k类元器件数量、Eak为
第k类元器件激活能。
S400：根据混合集成电路的激活能，计算混合集成电路失效率。
基于步骤S300已计算出来的混合集成电路的激活能，进行混合集成电路失效率获
取。整个计算过程与方式可以采用已知方式进行。更进一步来说，可以先通过阿伦尼乌斯方
程计算混合集成电路的加速系数，再根据加速系数，计算混合集成电路失效率。
阿伦尼乌斯方程阿伦尼乌斯方程(或公式)是化学反应的速率常数与温度之间的
关系式，适用于基元反应和非基元反应，甚至某些非均相反应。具体指从化学动力学中用于
描述反应活化能、温度、反应速率常数之间关系的方程式。其具体的公式为：
式中，k为温度T时的反应速度常数；A为指前因子，也称为阿伦尼乌斯常数，单位与
k相同；E为活化能，kJ/mol；T为绝对温度，K；R为气体常数，kJ/mol·K；e为自然对数的底。
本发明混合集成电路失效率获取方法，分析混合集成电路包括的元器件种类以及
各类元器件数量，获取各类元器件对应的激活能值与失效百分比，以失效百分比作为权重
系数，进行加权计算，获取混合集成电路的激活能，计算混合集成电路失效率。整个过程不
需要复杂实施过程，基于失效百分比进行加权计算，获取混合集成电路的激活能，最终准确
计算混合集成电路失效率。
如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S400包括：
S420：根据混合集成电路的激活能，计算混合集成电路的加速系数。
步骤S300加权计算获得当前(当前温度，即工作温度)的激活能，再基于该激活能
来计算混合集成电路的加速系数。非必要的，当需要获取不同温度下混合集成电路的加速
系数时，可以基于上述步骤S200至步骤S420来获取不同工作条件下、不同壳温混合集成电
路的加速系数。更具体来说，可以通过阿伦尼乌斯方程计算混合集成电路的加速系数。
S440：根据加速系数，计算混合集成电路失效率。
当加速系数计算出来以后，利用高温寿命试验数据，可以快速得到不同工作条件
下的失效率数据。
为了更进一步解释本发明混合集成电路失效率获取方法的技术方案与带来的效
果，下面将采用一具体应用实例进行解释说明。
设混合集成电路模块中包含有k种元器件，其中元器件1的个数是n1，其激活能的
值是Ea1，在该电路模块中的数量是n1只；元器件2的个数是n2，其激活能的值是Ea2，在该电路
模块中的数量是n2只；以此类推，元器件k的个数是nk，其激活能是Eak，在该电路模块中的数
量是nk只。
考虑到混合集成电路中元器件的失效一般不会均匀发生，需要在整体激活能的计
算方法中设置一个权重，以修正整体激活能的计算数据。为了进行混合集成电路模块整体
激活能计算值的修正，需要从混合集成电路的失效分析出发，通过对混合集成电路失效分
析报告的归纳整理，得出不同类型元器件失效的百分数，以该百分数为权重，利用各个元器
件的激活能，进而得到电源模块的整体激活能，数学表述如下：
式中：Ea——电路模块的激活能，eV；
n1——元器件1的个数；
Ea1——元器件1的激活能，eV；
q1——元器件1的失效百分数(权重)；
n2——元器件2的个数；
Ea2——元器件2的激活能，eV；
q2——元器件2的失效百分数(权重)；
nk——元器件k的个数；
Eak——元器件k的激活能，eV。
qk——元器件k的失效百分数(权重)。
从上式可以看出，对于容易出现失效的元器件，即失效率高的元器件，激活能计算
时相应的权重也大，各激活能的权重因子来自失效分析报告得到的不同类型元器件的失效
百分数。
混合集成电路模块激活能的计算实例
假设该款混合集成电路模块内部的元器件数量及对应的激活能数据见表1所示，
根据表1中所列数据，利用上述激活能加权计算的公式，计算出的混合集成电路模块的综合
激活能为0.656eV。
表1 混合集成电路模块内的元器件数量及对应的激活能数据
利用激活能进行工作条件下失效率的快速计算
当激活能的值计算出来以后，就可以根据阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程计算出工
作条件下的加速系数，从而可从高温环境下的失效率快速推算出工作条件下的失效率数
据。假设该款混合集成电路壳温125℃条件下的失效率数据为42.5×10-6/h，工作条件下的
壳温是35℃。若激活能的值取0.656eV时，根据阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程计算出的加速
系数为267，于是工作条件下的失效率数据为42.5×10-6/267＝0.159×10-6/h。
如图3所示，一种混合集成电路失效率获取系统，包括：
分析模块100，用于分析混合集成电路包括的元器件种类以及各类元器件数量。
获取模块200，用于获取各类元器件对应的激活能值与失效百分比。
加权计算模块300，用于以失效百分比作为权重系数，根据元器件种类、各类元器
件数量以及各类元器件对应的激活能值与失效百分比进行加权计算，获取混合集成电路的
激活能。
失效率计算模块400，用于根据混合集成电路的激活能，计算混合集成电路失效
率。
本发明混合集成电路失效率获取系统，分析模块100分析混合集成电路包括的元
器件种类以及各类元器件数量，获取模块200获取各类元器件对应的激活能值与失效百分
比，加权计算模块300以失效百分比作为权重系数，进行加权计算，获取混合集成电路的激
活能，失效率计算模块400计算混合集成电路失效率。整个过程不需要复杂实施过程，基于
失效百分比进行加权计算，获取混合集成电路的激活能，最终准确计算混合集成电路失效
率
如图4所示，在其中一个实施例中，失效率计算模块400包括：
加速系数计算单元420，用于根据混合集成电路的激活能，计算混合集成电路的加
速系数。
失效率计算单元440，用于根据加速系数，计算混合集成电路失效率。
在其中一个实施例中，加速系数计算单元420具体用于根据混合集成电路的激活
能，通过阿伦尼乌斯方程计算混合集成电路的加速系数。
其中一个实施例中，获取模块200包括：
历史分析获取单元，用于获取历史记录中各类元器件失效分析结果。
结果分析获取单元，用于根据历史记录中各类元器件失效分析结果，获取各类元
器件对应的激活能值与失效百分比。
在其中一个实施例中，加权计算模块300以失效百分比作为权重系数，根据元器件
种类、各类元器件数量以及各类元器件对应的激活能值与失效百分比进行加权计算，获取
混合集成电路的激活能的计算公式具体为：
式中，Ea为混合集成电路的激活能、q1为第一类元器件失效百分数、n1为第一类元
器件数量，Ea1为第一类元器件激活能、q2为第二类元器件失效百分数、n2为第二类元器件数
量、Ea2为第二类元器件激活能、qk为第k类元器件失效百分数、nk为第k类元器件数量、Eak为
第k类元器件激活能。
具体来说，本发明混合集成电路失效率获取方法与系统，应用于实际生产生活具
有如下显著的效果。
(1)本发明混合集成电路失效率获取方法与系统解决了混合集成电路模块综合激
活能计算的难题，从而可以根据不同工作条件下壳温的测量计算加速系数。当加速系数计
算出来以后，利用高温寿命试验数据，可以快速得到不同工作条件下的失效率数据。
(2)混合集成电路大量应用于整机系统中，通过工作条件下失效率的快速计算，有
利于整机系统进行可靠性设计。
(3)本发明混合集成电路失效率获取方法与系统可促进混合集成电路新产品的快
速推出。当部分新的元器件(例如集成电路、电容器、场效应晶体管等)应用于混合集成电路
模块中时，由于这些新的元器件缺少激活能数据，可以通过赋予一个合理值的方式，加权计
算出混合集成电路模块的综合激活能数据，从而对新产品的可靠性进行快速评价，加快混
合集成电路新产品的上市时间。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。