De viktigste miljøpåkjenningene som forårsaker elektronisk produktfeil

Under arbeidsprosessen til elektroniske produkter, i tillegg til elektriske påkjenninger som spenning og strøm av elektriske belastninger, inkluderer miljøpåkjenninger også høye temperatur- og temperatursykluser, mekanisk vibrasjon og støt, fuktighet og saltspray, elektromagnetisk feltinterferens, etc. Under påvirkning av miljøbelastningen ovenfor, kan produkter oppleve ytelsesforringelse, parameterdrift, materialkorrosjon, etc., eller til og med svikte.

Etter at elektroniske produkter er produsert, fra screening, inventar, transport til bruk og vedlikehold, blir de alle påvirket av miljøbelastning, noe som fører til at de fysiske, kjemiske, mekaniske og elektriske egenskapene til produktet endres kontinuerlig. Endringsprosessen kan være sakte eller sakte. Forbigående, alt avhenger av typen miljøbelastning og størrelsen på stresset.

1. Temperaturstress

Elektroniske produkter vil tåle temperaturpåkjenninger i alle miljøer. Størrelsen på temperaturspenningen avhenger av typen miljø, produktstruktur og arbeidstilstand. Temperaturstress inkluderer steady-state temperaturstress og skiftende temperaturstress.

Steady-state temperaturstress refererer til responstemperaturen til elektroniske produkter når de brukes eller lagres i et bestemt temperaturmiljø. Når responstemperaturen overstiger grensen som produktet tåler, vil ikke komponentproduktet kunne fungere innenfor det spesifiserte elektriske parameterområdet, noe som kan føre til at produktmaterialet mykner og deformeres, eller at isolasjonsytelsen reduseres, eller til og med overopphetes. og brenne. Produktet utsettes for høye temperaturer på dette tidspunktet. Overstress og overbelastning ved høye temperaturer kan forårsake produktfeil i løpet av kort tid; når responstemperaturen ikke overstiger produktets spesifiserte driftstemperaturområde, manifesteres effekten av steady-state temperaturstress i langtidseffekten, og temperaturen Langtidseffekter vil føre til at produktmaterialer gradvis eldes, og elektriske ytelsesparametere for å drive eller overskride toleranser, noe som til slutt fører til produktfeil. For produktet er temperaturstresset det tåler på dette tidspunktet langvarig temperaturstress. Den stabile temperaturbelastningen som elektroniske produkter opplever kommer fra omgivelsestemperaturbelastningen til produktet og varmen som genereres av dets eget strømforbruk. For eksempel, på grunn av svikt i kjølesystemet eller høytemperatur varmestrømlekkasje fra utstyret, vil temperaturen på komponenten overstige den øvre grensen for den tillatte temperaturen, og komponenten vil tåle høye temperaturer. Overstress; når lagringsmiljøets temperatur er stabil i lang tid, utsettes produktet for langvarig temperaturstress. Høytemperaturmotstandsgrenseevnen til elektroniske produkter kan bestemmes gjennom trinn-høytemperatur-baketesten, og levetiden til elektroniske produkter som opererer ved langsiktige temperaturer kan evalueres gjennom steady-state levetidstesten (høytemperaturakselerasjon).

Endring av temperaturspenning refererer til den termiske spenningen på materialgrensesnittet forårsaket av temperaturendringer når et elektronisk produkt er i en skiftende temperaturtilstand på grunn av forskjellen i termisk ekspansjonskoeffisient for hvert funksjonelt materiale i produktet. Når temperaturen endres drastisk, kan produktet sprekke ved materialgrensesnittet og svikte. På dette tidspunktet utsettes produktet for temperaturforandringer eller temperatursjokkstress; når temperaturen endres relativt sakte, manifesteres effekten av endret temperaturspenning som en langsiktig Materialgrensesnittet fortsetter å motstå den termiske spenningen som genereres under temperaturendringer, og mikrosprekkeskader kan oppstå i lokale mikroområder. Denne skaden akkumuleres gradvis, noe som til slutt fører til sprekker eller skade på produktmaterialets grensesnitt. På dette tidspunktet er produktet utsatt for langvarige temperaturendringer. Stress eller temperatursyklusstress. Det skiftende temperaturstresset som elektroniske produkter opplever kommer fra temperaturendringene i miljøet produktet befinner seg i og dets egen koblingsstatus. For eksempel, når du beveger deg fra et varmt innendørs til et kaldt utendørs, under sterk solstråling, plutselig nedbør eller nedsenking i vann, raske temperaturendringer av fly fra bakken til stor høyde, periodisk arbeid i kalde sonemiljøer og solvendt og tilbake-sol endringer i rommet. Endringer, reflow-lodding og omarbeiding av mikrokretsmoduler, etc., produktet utsettes for temperatursjokkbelastning; periodiske endringer i naturlig klimatemperatur, intermitterende arbeidsforhold, endringer i driftstemperaturen til selve utstyrssystemet og endringer i samtalevolumet til kommunikasjonsutstyr forårsaker utstyr Når strømforbruket svinger, utsettes produktet for temperatursyklusbelastning. Termisk sjokktest kan brukes til å evaluere motstanden til elektroniske produkter mot plutselige endringer i temperaturen, og temperatursyklustesten kan brukes til å evaluere tilpasningsevnen til elektroniske produkter til langsiktig drift under vekslende høye og lave temperaturforhold.

2. Mekanisk stress

De mekaniske påkjenningene som utsettes for elektroniske produkter inkluderer mekanisk vibrasjon, mekanisk støt og konstant akselerasjon (sentrifugalkraft).

Mekanisk vibrasjonsspenning refererer til en mekanisk påkjenning som genereres av elektroniske produkter som går frem og tilbake rundt en viss likevektsposisjon under påvirkning av ytre miljøkrefter. Mekanisk vibrasjon klassifiseres i henhold til årsaken til genereringen til fri vibrasjon, tvungen vibrasjon og selveksitert vibrasjon; i henhold til bevegelsesreglene for mekanisk vibrasjon, er den klassifisert i sinusformet vibrasjon og tilfeldig vibrasjon. Disse to formene for vibrasjon har forskjellige destruktive krefter på produkter. Det siste er mer ødeleggende. Større, så de fleste vibrasjonstestvurderinger tar i bruk tilfeldige vibrasjonstester. Virkningen av mekanisk vibrasjon på elektroniske produkter inkluderer deformasjon, bøyning, sprekker, brudd osv. forårsaket av vibrasjoner. Elektroniske produkter som har vært under påvirkning av vibrasjonsspenninger i lang tid, vil føre til at de strukturelle grensesnittmaterialene sprekker på grunn av tretthet og forårsaker mekanisk tretthetssvikt; hvis dette skjer, fører resonans til overspenningsbrudd, noe som forårsaker umiddelbar strukturell skade på elektroniske produkter. Den mekaniske vibrasjonsbelastningen som elektroniske produkter bærer kommer fra de mekaniske belastningene i arbeidsmiljøet, slik som rotasjon, pulsering, oscillasjon og andre mekaniske miljøbelastninger av fly, kjøretøy, skip, luftfartøyer og bakkemekaniske strukturer, spesielt under transport når produktet er ikke i fungerende stand. Og som kjøretøymonterte eller luftbårne komponenter blir de uunngåelig utsatt for mekanisk vibrasjonsbelastning under drift. Elektroniske produkters tilpasningsevne til repeterende mekaniske vibrasjoner under drift kan evalueres gjennom mekaniske vibrasjonstester (spesielt tilfeldige vibrasjonstester).

Mekanisk støtspenning refererer til en mekanisk belastning forårsaket av en enkelt direkte interaksjon mellom et elektronisk produkt og en annen gjenstand (eller komponent) under påvirkning av eksterne miljøkrefter, som resulterer i en plutselig endring i kraft, forskyvning, hastighet eller akselerasjon av produktet i et øyeblikk. Understreke. Under påvirkning av mekanisk støtpåkjenning kan produkter frigjøre og overføre betydelig energi i løpet av svært kort tid, noe som forårsaker alvorlig skade på produktet, for eksempel forårsake funksjonsfeil på elektroniske produkter, øyeblikkelig åpen/kortslutning, og sprekker og brudd i montering og emballasjestruktur. vente. Forskjellig fra den kumulative skaden forårsaket av langvarig vibrasjon, er skaden på produkter forårsaket av mekanisk påvirkning en konsentrert frigjøring av energi. Derfor er omfanget av den mekaniske støttesten stor og varigheten av støtpulsen er kort. Toppverdien av produktskade er hovedpulsens varighet er bare noen få millisekunder til titalls millisekunder, og vibrasjonen etter hovedpulsen avtar raskt. Størrelsen på denne mekaniske støtspenningen bestemmes av toppakselerasjonen og varigheten av støtpulsen. Størrelsen på toppakselerasjonen reflekterer størrelsen på slagkraften som påføres produktet, mens virkningen av varigheten av slagpulsen på produktet er relatert til produktets naturlige frekvens. i slekt. Den mekaniske støtbelastningen som utsettes for elektroniske produkter kommer fra drastiske endringer i den mekaniske tilstanden til elektronisk utstyr og utstyr, som nødbremsing og støt fra kjøretøy, luftfall og flykrasj, utskyting av artilleriild, kjemiske energieksplosjoner og atomeksplosjoner, missileksplosjoner osv. Sterk mekanisk påvirkning, plutselig kraft eller plutselig bevegelse på grunn av lasting, lossing, transport eller arbeid på stedet vil også føre til at produktet tåler mekanisk påvirkning. Mekaniske slagtester kan brukes til å evaluere tilpasningsevnen til elektroniske produkter (som kretsstrukturer) til ikke-repetitive mekaniske påvirkninger under bruk og transport.

Konstant akselerasjonsspenning (sentrifugalkraft) refererer til en sentrifugalkraft generert av kontinuerlig endring av bevegelsesretningen til bæreren når elektroniske produkter jobber på en bærer i bevegelse. Sentrifugalkraft er en virtuell treghetskraft som holder et roterende objekt i bevegelse bort fra rotasjonssenteret. Sentrifugalkraften er lik størrelse og motsatt i retning av sentripetalkraften. Når sentripetalkraften dannet av den netto ytre kraften og som peker mot midten av sirkelen forsvinner, vil det roterende objektet ikke lenger rotere. I stedet flyr den ut langs tangentretningen til rotasjonsbanen i dette øyeblikket, og produktet er skadet i dette øyeblikket. Størrelsen på sentrifugalkraften er relatert til massen, hastigheten og akselerasjonen (rotasjonsradius) til det bevegelige objektet. For elektroniske komponenter som ikke er fast sveiset, vil komponentene fly bort på grunn av løsgjøring av loddeforbindelsene under påvirkning av sentrifugalkraft, noe som får komponentene til å fly bort. Produktfeil. Sentrifugalkraften som utholdes av elektroniske produkter kommer fra den kontinuerlige skiftende driftsstatusen til elektronisk utstyr og utstyr i bevegelsesretningen, slik som retningsendringer av kjørende kjøretøy, fly, raketter og missiler, etc., som forårsaker elektronisk utstyr og internt utstyr. komponenter for å motstå andre sentrifugalkrefter enn tyngdekraften. Handlingstiden varierer fra noen få sekunder til noen få minutter, med raketter og missiler som eksempler. Når retningsendringen er fullført, forsvinner sentrifugalkraften, og sentrifugalkraften virker igjen når retningen endres igjen, noe som kan danne en langsiktig kontinuerlig sentrifugalkraft. Fastheten til sveisestrukturen til elektroniske produkter, spesielt store overflatemonterte komponenter, kan evalueres gjennom konstant akselerasjonstesting (sentrifugaltesting).

3. Fuktighetsstress

Fuktighetsstress refererer til fuktbelastningen som elektroniske produkter tåler når de arbeider i et atmosfærisk miljø med en viss fuktighet. Elektroniske produkter er svært følsomme for fuktighet. Når den relative fuktigheten i miljøet overstiger 30 % RF, kan metallmaterialene i produktene korroderes, og de elektriske ytelsesparametrene kan avvike eller overskride toleranser. For eksempel, under langsiktige forhold med høy luftfuktighet, vil isolasjonsytelsen til isolasjonsmaterialer reduseres etter å ha absorbert fuktighet, forårsaker kortslutning eller høyspent elektrisk støt; for kontakt elektroniske komponenter, som plugger, stikkontakter osv., når fukt festes til overflaten, vil det lett oppstå korrosjon og det dannes en oksidfilm. , noe som får motstanden til kontaktenheten til å øke, og i alvorlige tilfeller vil kretsen bli blokkert; i et svært fuktig miljø vil tåke eller vanndamp føre til at det oppstår gnister når relékontaktene fungerer, og de vil ikke lenger være i stand til å fungere; halvlederbrikker er mer følsomme for vanndamp, og så snart vanndamp oppstår på overflaten av brikken Hvis den overskrider standarden, vil korrosjonen av ledninger Al bli ekstremt rask; For å forhindre at elektroniske komponenter korroderes av vanndamp, brukes innkapslings- eller lufttett emballasjeteknologi for å isolere komponentene fra den ytre atmosfæren og forurensning. Fuktighetsbelastningen som utsettes for elektroniske produkter kommer fra vanndampen festet til overflaten av materialene i arbeidsmiljøet til elektronisk utstyr og utstyr og vanndampen som trenger inn i komponentene. Størrelsen på fuktighetsbelastningen er relatert til nivået av omgivelsesfuktighet. De sørøstlige kystområdene i landet mitt er områder med høy luftfuktighet. Spesielt om våren og sommeren når den relative luftfuktigheten maksimalt mer enn 90 % RF. Påvirkning av fuktighet er et uunngåelig problem. Tilpasningsevnen til elektroniske produkter for bruk eller oppbevaring under forhold med høy luftfuktighet kan evalueres gjennom steady-state fuktighetstester og fuktighetstester.

4. Saltsprøytestress

Saltspraybelastning refererer til saltspraybelastningen som materialoverflaten tåler når elektroniske produkter fungerer i et atmosfærisk spredningsmiljø som består av saltholdige små dråper. Saltspray kommer generelt fra det marine klimamiljøet og det indre saltsjøklimamiljøet. Hovedkomponentene er NaCl og vanndamp. Tilstedeværelsen av Na+ og Cl-ioner er den grunnleggende årsaken til korrosjon av metallmaterialer. Når saltspray fester seg til overflaten av en isolator, vil overflatemotstanden reduseres. Etter at isolatoren har absorbert saltløsningen, vil volummotstanden reduseres med 4 størrelsesordener. Når saltspray fester seg til overflaten av bevegelige mekaniske deler, øker produksjonen av korrosjonsprodukter. Hvis friksjonskoeffisienten er for stor, kan bevegelige deler til og med sette seg fast; selv om innkapslings- og lufttett emballasjeteknologi er tatt i bruk for å unngå korrosjon av halvlederbrikker, mister de eksterne pinnene til elektroniske enheter uunngåelig ofte sin funksjon på grunn av saltspraykorrosjon; utskrift Korrosjon på PCB kan kortslutte tilstøtende ledninger. Saltspraybelastningen som elektroniske produkter bærer kommer fra den saltholdige tåken i det atmosfæriske miljøet. I kystområder eller på skip og krigsskip inneholder atmosfæren mye salt, noe som har en alvorlig innvirkning på emballasjen av elektroniske komponenter. Elektroniske pakkers tilpasningsevne til saltspray kan evalueres ved å akselerere korrosjon gjennom en saltspraytest.

5. Elektromagnetisk stress

Elektromagnetisk stress refererer til den elektromagnetiske spenningen som elektroniske produkter bærer i det elektromagnetiske feltet der det elektriske feltet og magnetfeltet endres interaktivt. Det elektromagnetiske feltet inkluderer to aspekter: elektrisk felt og magnetisk felt, hvis egenskaper er representert ved henholdsvis elektrisk feltintensitet E (eller elektrisk forskyvning D) og magnetisk flukstetthet B (eller magnetisk feltintensitet H). I det elektromagnetiske feltet er det elektriske feltet og det magnetiske feltet nært beslektet. Et tidsvarierende elektrisk felt vil forårsake et magnetfelt, og et tidsvarierende magnetfelt vil forårsake et elektrisk felt. Det elektriske feltet og det magnetiske feltet begeistrer hverandre, og forårsaker at bevegelsen av det elektromagnetiske feltet danner elektromagnetiske bølger. Elektromagnetiske bølger kan forplante seg selv i vakuum eller materie. Det elektriske feltet og magnetfeltet svinger i fase og er vinkelrett på hverandre. De beveger seg i form av bølger i rommet. Det bevegelige elektriske feltet, magnetfeltet og forplantningsretningen er vinkelrett på hverandre. Forplantningshastigheten til elektromagnetiske bølger i et vakuum er lysets hastighet (3×10^8m/s). Vanligvis er de elektromagnetiske bølgene som elektromagnetisk interferens fokuserer på radiobølger og mikrobølger. Jo høyere frekvensen av elektromagnetiske bølger er, desto større er evnen til elektromagnetisk stråling. For elektroniske komponentprodukter er den elektromagnetiske interferensen (EMI) til det elektromagnetiske feltet hovedfaktoren som påvirker den elektromagnetiske kompatibiliteten (EMC) til komponenten. Denne kilden til elektromagnetisk interferens kommer fra gjensidig interferens mellom interne komponenter i den elektroniske komponenten og interferens fra eksternt elektronisk utstyr. Kan ha alvorlige effekter på ytelsen og funksjonaliteten til elektroniske komponenter. For eksempel, hvis de magnetiske komponentene inne i DC/DC-strømmodulen forårsaker elektromagnetisk interferens på elektroniske enheter, vil det direkte påvirke utgangsspenningsparameterne; virkningen av radiofrekvent stråling på elektroniske produkter vil direkte komme inn i den interne kretsen gjennom produktskallet, eller konverteres til Utført trakassering kommer inn i produktet. Den anti-elektromagnetiske interferensevnen til elektroniske komponenter kan evalueres gjennom elektromagnetisk kompatibilitetstesting og elektromagnetisk felt nærfelt skanningstesting.