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1、器件失效與溫度的關系

器件極限溫度承受能力是高壓線，超過后失效率劇增，使用中不允許超過。在極限溫度以內，器件失效率與溫度仍然強相關，失效率隨著溫度升高而增加。

問題：是否存在一個安全溫度點，只要不超過這個溫度點，失效率與溫度關系就不密切？

答案：理論與實際表明，多數情況下不存在這樣的溫度點。器件的失效率始終與溫度相關，只是高于某個溫度點之后，失效率會急劇上升，出現拐點。

降額設計就是使元器件或產品工作時承受的工作應力適當低于元器件或產品規定的額定值，從而達到降低基本失效率（故障率），提高使用可靠性的目的。20世紀50年代，日本人發現，溫度降低10℃，元器件的失效率可降低一半以上。實踐證明，對元器件的某些參數適當降額使用，就可以大幅度提高元器件的可靠性。因電子產品的可靠性對其電應力和溫度應力比較敏感，故而降額設計技術和熱設計技術對電子產品則顯得尤為重要。

一款流量計的電源前期設計，未采用降額設計，其調整管僅按計算其功耗為0.8W（在常溫20℃～25℃），選用額定功率為1W的晶體管。結果在調試時和在用戶使用中發生故障頻繁。分析其原因主要是該管額定功耗1W時的環境溫度為25℃，而實際工作時該管處于的環境溫度為60℃，此管此時實際最大功耗已達1W。經可靠性工程師分析和建議，選用同參數2W的晶體管，這時降額系數S≈0.5。因而產品的故障很快得到解決。

2、溫度循環是最惡毒的環境應力

篩選試驗（剔除方法）：為剔除有早期失效的產品進行的試驗。對電子設備，最有效的是溫度循環，效率：溫度循環/振動＝3.5/1。

更具上面統計，我們可以看出溫度循環是最有效暴露缺陷的環境應力。

以上為統計結論。同時，我們的經驗，機械應力疊加溫度應力，可以觸發一些不容易復現的故障。

3、元器件特性隨著溫度漂移，導致系統故障

一類是可恢復的軟失效

一類是不可恢復的硬失效

軟失效一般是指溫度容限不夠，可以恢復，是引起單板故障很難重現的一個重要原因。雖然問題經常觸發軟失效，但要減少軟失效，不能僅靠降低溫度，必須在分析清楚具體原因的情況下制定有針對性的改進措施。

溫度引起軟失效多由器件參數的漂移導致。

案例1：參數溫度漂移，導致三極管不導通

1、halt試驗溫度降到－15度時單板串口掛死，此問題必現，判斷時鐘或者電源有問題。

2、通過管理芯片MCU查看單板的電壓檢測結果和時鐘檢測結果，接入到MCU的電壓檢測結果都正常，檢測到單板的工作時鐘丟失

3、針對時鐘丟失進行分析

CPU工作電源模塊在電壓正常工作之后同步輸出EN信號打開時鐘電路，而這個CPU工作電壓輸出沒有接入到MCU檢測(此電壓是0V～1.2V變化，沒有接入MCU檢測)，時鐘電路得到EN信號才能正常工作；

邏輯檢測到電源A與電源B正常工作之后打開CPU工作電源模塊；

電源A與電源B正常工作的信號是通過的兩個mos管送給CPLD檢測。

4、通過理論分析三極管的輸入電壓為1V05，通過分壓電阻分到0.7V打開三極管，在常溫時對導通電壓的要求為0.58V～0.7V

所以0.7V導通沒問題

在低溫時由于特性漂移，導通電壓需求已經高于0.7V，分壓值不能滿足三極管導通要求。

三極管低溫時參數漂移驗證：

在常溫下用一塊沒有去掉分壓電阻的單板正常運行，用示波器測試/1V05_detect管腳，/1V05_detect信號為低電平，把示波器設置為上升沿觸發模式，然后用液氮開始對著三極管噴，只有幾秒的時間，/1V05_detect信號由低變為高電平了，驗證了三極管在低溫時，參數發生漂移，Vbe導通門檻變高。

4、溫度導致器件損壞

對于后一種硬失效，失效的原因很離散，器件制造過程中多多少少存在難以完全避免的雜質和缺陷，這些各種各樣的微小缺陷在器件運行期間逐漸生長擴展，當影響到器件外部功能時就導致了器件失效，溫度在缺陷的生長擴展中通常會起到加速的作用，經常需要電應力的協同。

器件極限溫度承受能力是高壓線，超過后失效率劇增，使用中不允許超過。在極限溫度以內，器件失效率與溫度仍然強相關，失效率隨著溫度升高而增加。

焊接和使用過程中溫度過高，導致BGA焊球開裂

5、對系統的溫度進行測量、監控、保護

有些處理器內部有溫度傳感器，處理器內部通過溫度傳感器來感測核心溫度，當前處理器的溫度傳感器采用數字溫度傳感器(Digital thermal sensor)。

在多核處理器中，intel集成多個DTS，用于監控不同區域的溫度，每個區域的溫度數據可以通過MSR寄存器讀取。

數字溫度傳感器只在C0(normal operating)狀態時有效。

過溫也是通過數字溫度傳感器測試出來的，并且也在MSR寄存器中的一個比特位表現出來。

溫度傳感器的數值是單板進入TM1，TM2狀態的信息源。

我們還可以在關鍵點位增加溫度傳感器，來改善熱環境。當發現過溫了，進行告警、降頻、重啟等自動操作。

審核編輯 黃宇