硬件失效的主要机理

硬件失效的主要原因是什么

你是否长时间纠缠于线路板的失效分析？你是否花费大量精力在样板调试过程中？你是否怀疑过自己的原本正确的设计？也许许多硬件工程师都有过类似的心理对话。有数据显示，78%的硬件失效原因是由于不良的焊接和错误的物料贴片造成的。

导致工程师花费大量时间和精力在样板调试和分析中，耽误了项目进度。如果一时间找不出不良原因，工程师会怀疑自己的原本正确的设计，致使自己误入不正确的思维方向。

在真正做硬件调试的时候，工程师往往会考虑很多高深的潜在诱因，但都不愿意去怀疑焊接是否足够可靠，但是往往“最安全的地方，就是最危险的地方”。

工程师们会习惯性的认为焊接这样简单的事情不会造成许多貌似复杂的问题，一旦这样的问题发生了，他们也会习惯性的去考虑软件的健壮性，硬件电路的设计的合理性。比如：

1案例一

由于DDR高速信号部分某一信号的虚焊，系统作普通小数据量传输时看似都工作正常，然而在做大数据量的burst *** 作时，比如高清电影播放， *** 作系统载入，就会常常报错。而往往被误以为是软件原因，软件工程师长时间查看代码无果。

2案例二

由于焊接时时间和温度控制不当，导致LCD和USB这样的连接器内部的塑料结构部分因为高温而融化变形，导致某一信号意外断开，从而LCD无显示，USB无通讯，被误以为是软件驱动问题。

3案例三

在CPU电源旁，密集的分布着大量去偶电容，由于焊接过程中多余的焊锡导致某一电容短路，结果导致硬件工程师花费大量时间去逐个排查短路原因。

4案例四

高速信号接口连接器，由于某一信号虚焊，导致系统可以工作在较低的总线频率，一旦提升总线速度，系统立即报错。这样问题的原因基本很难被定位。

5案例五

由于电感部分的焊接不良，导致LED的PWM调光功能失效，工程师花大量时间确认是否是软件或者硬件的问题。

焊接，看似简单，但是也是有许多的工作细节和步骤拼凑而成，而这些环节彼此间也是环环相扣的，任何一个环节的错误都会导致最终的问题。所以，在硬件调试过程中，建议工程师们先观察你的样机的焊接质量。

物料是否正确？

脚位是否正确？

是否有连锡，空焊，虚焊的情况？

锡膏过炉后是否饱满，反光？

PCB板是否有焦黄情况？

连接器的结构部分是否在高温下熔化？

芯片位置是否与丝印对应？

检查完以上“浅显”项目后，再把精力放到那些“高深”的问题上！

1 按功能分类

由失效的定义可知,失效的判据是看规定的功能是否丧失。因此,失效的分类可以按功能进行分类。例如,按不同材料的规定功能可以用各种材料缺陷(包括成分、性能、组织、表面完整性、品种、规格等方面)来划分材料失效的类型。对机械产品可按照其相应规定功能来分类。

2 按材料损伤机理分类

根据机械失效过程中材料发生变化的物理、化学的本质机理不同和过程特征差异,

3 按机械失效的时间特征分类

(1)早期失效 可分为偶然早期失效和耗损期失效。

(2)突发失效 可分为渐进(渐变)失效和间歇失效。

4 按机械失效的后果分类

(1)部分失效

(2)完全失效

(3)轻度失效

(4)危险性(严重)失效

(5)灾难性(致命)失效

失效分析的分类

失效分析的分类一般按分析的目的不同可分为:

(1) 狭义的失效分析 主要目的在于找出引起产品失效的直接原因。

(2)广义的失效分析 不仅要找出引起产品失效的直接原因,而且要找出技术管理方面的薄弱环节。

(3)新品研制阶段的失效分析 对失效的研制品进行失效分析。

(4)产品试用阶段的失效分析 对失效的试用品进行失效分析。

(5)定型产品使用阶段的失效分析 对失效的定型产品进行失效分析。

(6)修理品使用阶段的失效分析 对失效的修理品进行失效分析。

施主和受主杂质可以提供载流子，增大电导率；非施主和受主杂质往往会产生复合中心，减短非平衡载流子寿命；缺陷一般是产生复合中心。各种杂质和缺陷都对载流子都有散射作用，使迁移率降低，降低电导率。

主要影响是自由电子和空穴数量的精确控制。简单说，杂质越多，说明物理材料中的自由电子和空穴精确控制就越差，差可以导致物理指标下降：杂散电流随环境温度增加而增加；PN结的耐压程度和温度系数变劣。

扩展资料：

掺入半导体中的一类杂质或缺陷，它能接受半导体中的价带电子，产生同数量的空穴，从而改变半导体的导电性能.例如，掺入半导体锗和硅中的三价元素硼、镓等原子都是受主.如果某一半导体的杂质总量中，受主的数量占多数，则这半导体是P型半导体，这种杂质或缺陷叫做受主。

半导体中掺入微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产生附加的杂质能级。能提供电子载流子的杂质称为施主(Donor)杂质，相应能级称为施主能级，位于禁带上方靠近导带底附近。

参考资料来源：百度百科-杂质半导体

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