Vigtigste miljøbelastninger, der forårsager elektronisk produktfejl - Daglige artikler

Under arbejdsprocessen for elektroniske produkter omfatter miljøbelastninger, udover elektriske belastninger såsom spænding og strøm fra elektriske belastninger, også høje temperatur- og temperaturcyklusser, mekaniske vibrationer og stød, fugt og saltspray, elektromagnetisk feltinterferens osv. Under påvirkning af ovennævnte miljøbelastning, kan produkter opleve ydeevneforringelse, parameterdrift, materialekorrosion osv. eller endda svigte.

Efter at elektroniske produkter er fremstillet, fra screening, opgørelse, transport til brug og vedligeholdelse, påvirkes de alle af miljøbelastning, hvilket får produktets fysiske, kemiske, mekaniske og elektriske egenskaber til løbende at ændre sig. Forandringsprocessen kan være langsom eller langsom. Forbigående, det hele afhænger af typen af miljøbelastning og størrelsen af stressen.

1. Temperaturstress

Elektroniske produkter vil modstå temperaturstress i ethvert miljø. Størrelsen af temperaturstress afhænger af typen af miljø, produktstruktur og arbejdstilstand. Temperaturstress omfatter konstant temperaturstress og skiftende temperaturstress.

Steady-state temperaturstress refererer til reaktionstemperaturen for elektroniske produkter, når de betjenes eller opbevares i et bestemt temperaturmiljø. Når reaktionstemperaturen overstiger den grænse, som produktet kan modstå, vil komponentproduktet ikke være i stand til at arbejde inden for det specificerede elektriske parameterområde, hvilket kan få produktmaterialet til at blive blødt og deformeret, eller at isoleringsydelsen formindskes eller endda overophedes. og brænde. Produktet udsættes for høje temperaturer på dette tidspunkt. Overbelastning og overbelastning ved høje temperaturer kan forårsage produktfejl på kort tid; når reaktionstemperaturen ikke overstiger produktets specificerede driftstemperaturområde, manifesteres effekten af steady-state temperaturstress i den langsigtede effekt, og temperaturen Langsigtede virkninger vil få produktmaterialerne til at ældes gradvist og elektriske ydeevneparametre til at drive eller overskride tolerancer, hvilket i sidste ende fører til produktfejl. For produktet er den temperaturstress, det udholder på dette tidspunkt, langvarig temperaturstress. Den konstante temperaturbelastning, som elektroniske produkter oplever, kommer fra produktets omgivende temperaturbelastning og den varme, der genereres af dets eget strømforbrug. For eksempel, på grund af en fejl i kølesystemet eller høj temperatur varmeflowlækage fra udstyret, vil komponentens temperatur overstige den øvre grænse for den tilladte temperatur, og komponenten vil modstå høje temperaturer. Over-stress; når opbevaringsmiljøets temperatur er stabil i lang tid, udsættes produktet for langvarig temperaturstress. Elektroniske produkters højtemperaturmodstandsgrænseevne kan bestemmes gennem den trinvise højtemperaturbagetest, og levetiden for elektroniske produkter, der fungerer ved langtidstemperaturer, kan evalueres gennem steady-state levetidstesten (højtemperaturacceleration).

Ændring af temperaturspænding refererer til den termiske spænding på materialegrænsefladen forårsaget af temperaturændringer, når et elektronisk produkt er i en skiftende temperaturtilstand på grund af forskellen i termisk udvidelseskoefficient for hvert funktionelt materiale i produktet. Når temperaturen ændrer sig drastisk, kan produktet briste ved materialets grænseflade og svigte. På dette tidspunkt udsættes produktet for temperaturændringsoverbelastning eller temperaturchokbelastning; når temperaturen ændrer sig relativt langsomt, manifesteres effekten af ændret temperaturspænding som en langsigtet Materialegrænsefladen fortsætter med at modstå den termiske spænding, der genereres under temperaturændringer, og mikrorevneskader kan forekomme i lokale mikroområder. Denne skade akkumuleres gradvist, hvilket i sidste ende fører til revner eller beskadigelse af produktets materialegrænseflade. På dette tidspunkt udsættes produktet for langvarige temperaturændringer. Stress eller temperaturcyklusstress. Den skiftende temperaturstress, som elektroniske produkter oplever, kommer fra temperaturændringerne i det miljø, hvori produktet befinder sig, og dets egen skiftestatus. For eksempel, når du flytter fra en varm indendørs til en kold udendørs, under stærk solstråling, pludselig nedbør eller nedsænkning i vand, hurtige temperaturændringer af fly fra jorden til stor højde, intermitterende arbejde i kolde zonemiljøer og solvendt og modsolens ændringer i rummet. Ændringer, reflowlodning og omarbejdning af mikrokredsløbsmoduler osv., produktet udsættes for temperaturchokbelastning; periodiske ændringer i naturlig klimatemperatur, intermitterende arbejdsforhold, ændringer i driftstemperaturen for selve udstyrssystemet og ændringer i opkaldsvolumen for kommunikationsudstyr forårsager udstyr Når strømforbruget svinger, udsættes produktet for temperaturcyklusbelastning. Termisk stødtest kan bruges til at evaluere modstanden af elektroniske produkter over for pludselige temperaturændringer, og temperaturcyklustesten kan bruges til at evaluere elektroniske produkters tilpasningsevne til langvarig drift under skiftende høje og lave temperaturforhold.

2. Mekanisk stress

De mekaniske belastninger, som elektroniske produkter udsættes for, omfatter mekaniske vibrationer, mekaniske stød og konstant acceleration (centrifugalkraft).

Mekanisk vibrationsbelastning refererer til en mekanisk belastning genereret af elektroniske produkter, der bevæger sig frem og tilbage omkring en bestemt ligevægtsposition under påvirkning af eksterne miljøkræfter. Mekanisk vibration klassificeres efter årsagen til dens generering i fri vibration, tvungen vibration og selv-exciteret vibration; i henhold til bevægelsesreglerne for mekanisk vibration, er det klassificeret i sinusformet vibration og tilfældig vibration. Disse to former for vibrationer har forskellige destruktive kræfter på produkter. Det sidste er mere destruktivt. Større, så de fleste vibrationstestvurderinger anvender tilfældige vibrationstests. Indvirkningen af mekaniske vibrationer på elektroniske produkter omfatter deformation, bøjning, revner, brud osv. forårsaget af vibrationer. Elektroniske produkter, der har været under påvirkning af vibrationsbelastning i lang tid, vil få de strukturelle grænsefladematerialer til at revne på grund af træthed og forårsage mekanisk træthedsfejl; hvis dette sker, fører resonans til overspændingsbrud, hvilket forårsager øjeblikkelig strukturel skade på elektroniske produkter. Den mekaniske vibrationsbelastning, som elektroniske produkter bærer, kommer fra arbejdsmiljøets mekaniske belastninger, såsom rotation, pulsering, svingning og andre mekaniske miljøbelastninger af fly, køretøjer, skibe, luftfartøjer og jordmekaniske strukturer, især under transport, når produktet er ikke i funktionsdygtig stand. Og som køretøjsmonterede eller luftbårne komponenter udsættes de uundgåeligt for mekanisk vibrationsbelastning under drift. Elektroniske produkters tilpasningsevne til gentagne mekaniske vibrationer under drift kan evalueres gennem mekaniske vibrationstest (især tilfældige vibrationstest).

Mekanisk stødspænding refererer til en mekanisk belastning forårsaget af en enkelt direkte interaktion mellem et elektronisk produkt og en anden genstand (eller komponent) under påvirkning af eksterne miljøkræfter, hvilket resulterer i en pludselig ændring i kraft, forskydning, hastighed eller acceleration af produktet i et øjeblik. Stress. Under påvirkning af mekanisk stødpåvirkning kan produkter frigive og overføre betydelig energi på meget kort tid, hvilket forårsager alvorlig skade på produktet, som f.eks. forårsage fejlfunktion af elektroniske produkter, øjeblikkelig åben/kortslutning og revnedannelse og brud på samling og emballagestruktur. vente. Forskellig fra den kumulative skade forårsaget af langvarig vibration, er skaden på produkter forårsaget af mekanisk påvirkning en koncentreret frigivelse af energi. Derfor er størrelsen af den mekaniske slagtest stor, og varigheden af slagimpulsen er kort. Topværdien af produktskader er den vigtigste. Pulsens varighed er kun få millisekunder til titusvis af millisekunder, og vibrationen efter hovedimpulsen aftager hurtigt. Størrelsen af denne mekaniske stødspænding bestemmes af spidsaccelerationen og varigheden af stødimpulsen. Størrelsen af spidsaccelerationen afspejler størrelsen af slagkraften, der påføres produktet, mens virkningen af varigheden af stødimpulsen på produktet er relateret til produktets naturlige frekvens. relaterede. Den mekaniske påvirkningsbelastning, som elektroniske produkter udsættes for, kommer fra drastiske ændringer i den mekaniske tilstand af elektronisk udstyr og udstyr, såsom nødbremsning og påvirkning af køretøjer, luftfald og flystyrt, affyring af artilleriild, kemisk energieksplosioner og atomeksplosioner, missileksplosioner osv. Stærk mekanisk påvirkning, pludselig kraft eller pludselig bevægelse på grund af lastning, losning, transport eller arbejde på stedet vil også få produktet til at modstå mekanisk påvirkning. Mekaniske slagtest kan bruges til at evaluere elektroniske produkters tilpasningsevne (såsom kredsløbsstrukturer) til ikke-gentagne mekaniske påvirkninger under brug og transport.

Konstant acceleration (centrifugalkraft) stress refererer til en centrifugalkraft genereret af den kontinuerlige ændring af bevægelsesretningen af bæreren, når elektroniske produkter arbejder på en bevægelig bærer. Centrifugalkraft er en virtuel inertikraft, der holder et roterende objekt i bevægelse væk fra rotationscentret. Centripetalkraften er lige stor og modsat i retning af centripetalkraften. Når centripetalkraften dannet af den ydre nettokraft og peger på midten af cirklen forsvinder, vil det roterende objekt ikke længere rotere. I stedet flyver den ud langs rotationsbanens tangentretning i dette øjeblik, og produktet er beskadiget i dette øjeblik. Størrelsen af centrifugalkraften er relateret til massen, hastigheden og accelerationen (rotationsradius) af det bevægelige objekt. For elektroniske komponenter, der ikke er fast svejset, vil komponenterne flyve væk på grund af løsrivning af loddeforbindelserne under påvirkning af centrifugalkraft, hvilket får komponenterne til at flyve væk. Produktfejl. Centrifugalkraften, som elektroniske produkter udsættes for, kommer fra den konstant skiftende driftsstatus for elektronisk udstyr og udstyr i bevægelsesretningen, såsom retningsændringer af kørende køretøjer, fly, raketter og missiler osv., som forårsager elektronisk udstyr og internt udstyr. komponenter til at modstå andre centrifugalkræfter end tyngdekraften. Dens handlingstid varierer fra et par sekunder til et par minutter, med raketter og missiler som eksempler. Når retningsændringen er gennemført, forsvinder centrifugalkraften, og centrifugalkraften virker igen, når retningen ændres igen, hvilket kan danne en langsigtet kontinuerlig centrifugalkraft. Fastheden af elektroniske produkters svejsestruktur, især komponenter til overflademontering i store volumer, kan evalueres gennem konstant accelerationstest (centrifugaltestning).

3. Fugtstress

Fugtstress refererer til den fugtbelastning, som elektroniske produkter udholder, når de arbejder i et atmosfærisk miljø med en vis luftfugtighed. Elektroniske produkter er meget følsomme over for fugt. Når den relative luftfugtighed i omgivelserne overstiger 30 % relativ luftfugtighed, kan produkternes metalmaterialer blive korroderet, og de elektriske ydeevneparametre kan glide eller overskride tolerancer. For eksempel, under langsigtede forhold med høj luftfugtighed, vil isoleringsevnen af isoleringsmaterialer falde efter at have absorberet fugt, hvilket forårsager kortslutninger eller højspændingselektriske stød; til kontakt elektroniske komponenter, såsom stik, fatninger osv., når der er fugt på overfladen, vil der let opstå korrosion, og der dannes en oxidfilm. , hvilket får kontaktanordningens modstand til at stige, og i alvorlige tilfælde vil kredsløbet blive blokeret; i et stærkt fugtigt miljø vil tåge eller vanddamp forårsage gnister, når relækontakterne fungerer, og de vil ikke længere være i stand til at fungere; halvlederchips er mere følsomme over for vanddamp, og når først vanddamp opstår på overfladen af chippen. Hvis den overskrider standarden, vil korrosionen af ledninger Al blive ekstremt hurtig; For at forhindre elektroniske komponenter i at blive korroderet af vanddamp, anvendes indkapsling eller lufttæt emballeringsteknologi til at isolere komponenterne fra den ydre atmosfære og forurening. Fugtbelastningen, som elektroniske produkter udholder, kommer fra vanddampen, der er knyttet til overfladen af materialerne i arbejdsmiljøet for elektronisk udstyr og udstyr, og vanddampen, der trænger ind i komponenterne. Størrelsen af fugtbelastningen er relateret til niveauet af den omgivende luftfugtighed. De sydøstlige kystområder i mit land er områder med høj luftfugtighed. Især om foråret og sommeren når den relative luftfugtighed et maksimum på mere end 90% RF. Påvirkning af fugt er et uundgåeligt problem. Elektroniske produkters tilpasningsevne til brug eller opbevaring under høje luftfugtighedsforhold kan evalueres gennem steady-state fugtig varmetest og fugtmodstandstest.

4. Saltspray stress

Saltsprayspænding refererer til den saltspraybelastning, som materialets overflade udholder, når elektroniske produkter arbejder i et atmosfærisk spredningsmiljø, der består af saltholdige små dråber. Saltspray kommer generelt fra det marine klimamiljø og det indre saltsøklimamiljø. Dens hovedkomponenter er NaCl og vanddamp. Tilstedeværelsen af Na+ og Cl-ioner er den grundlæggende årsag til korrosion af metalmaterialer. Når saltspray klæber til overfladen af en isolator, vil dens overflademodstand blive reduceret. Efter at isolatoren har absorberet saltopløsningen, vil dens volumenmodstand blive reduceret med 4 størrelsesordener. Når saltspray klæber til overfladen af bevægelige mekaniske dele, øges produktionen af korrosionsprodukter. Hvis friktionskoefficienten er for stor, kan bevægelige dele endda sætte sig fast; selvom indkapsling og lufttæt emballeringsteknologi er vedtaget for at undgå korrosion af halvlederchips, mister de eksterne ben på elektroniske enheder uundgåeligt ofte deres funktion på grund af salttågekorrosion; udskrivning Korrosion på printet kan kortslutte tilstødende ledninger. Den saltspraybelastning, som elektroniske produkter bærer, kommer fra den saltholdige tåge i det atmosfæriske miljø. I kystområder eller på skibe og krigsskibe indeholder atmosfæren meget salt, hvilket har en alvorlig indvirkning på emballagen af elektroniske komponenter. Elektroniske pakkers tilpasningsevne til saltspray kan evalueres ved at accelerere korrosion gennem en saltspraytest.

5. Elektromagnetisk stress

Elektromagnetisk belastning refererer til den elektromagnetiske belastning, som elektroniske produkter bærer i det elektromagnetiske felt, hvor det elektriske felt og det magnetiske felt ændres interaktivt. Det elektromagnetiske felt omfatter to aspekter: elektrisk felt og magnetfelt, hvis karakteristika er repræsenteret ved henholdsvis elektrisk feltintensitet E (eller elektrisk forskydning D) og magnetisk fluxtæthed B (eller magnetfeltintensitet H). I det elektromagnetiske felt er det elektriske felt og det magnetiske felt tæt forbundet. Et tidsvarierende elektrisk felt vil forårsage et magnetfelt, og et tidsvarierende magnetfelt vil forårsage et elektrisk felt. Det elektriske felt og det magnetiske felt ophidser hinanden, hvilket får det elektromagnetiske felts bevægelse til at danne elektromagnetiske bølger. Elektromagnetiske bølger kan selv forplante sig i vakuum eller stof. Det elektriske felt og det magnetiske felt svinger i fase og er vinkelrette på hinanden. De bevæger sig i form af bølger i rummet. Det bevægelige elektriske felt, magnetfelt og udbredelsesretning er vinkelret på hinanden. Udbredelseshastigheden af elektromagnetiske bølger i et vakuum er lysets hastighed (3×10^8m/s). Normalt er de elektromagnetiske bølger, som elektromagnetisk interferens fokuserer på, radiobølger og mikrobølger. Jo højere frekvensen af elektromagnetiske bølger er, jo større er den elektromagnetiske strålingsevne. For elektroniske komponentprodukter er den elektromagnetiske interferens (EMI) af det elektromagnetiske felt den vigtigste faktor, der påvirker komponentens elektromagnetiske kompatibilitet (EMC). Denne kilde til elektromagnetisk interferens kommer fra den gensidige interferens mellem interne komponenter i den elektroniske komponent og interferensen fra eksternt elektronisk udstyr. Kan have alvorlige konsekvenser for elektroniske komponenters ydeevne og funktionalitet. For eksempel, hvis de magnetiske komponenter inde i DC/DC-strømmodulet forårsager elektromagnetisk interferens på elektroniske enheder, vil det direkte påvirke output-rippelspændingsparametrene; indvirkningen af radiofrekvent stråling på elektroniske produkter vil direkte komme ind i det interne kredsløb gennem produktskallen eller blive omdannet til Udført chikane kommer ind i produktet. Elektromagnetiske komponenters anti-elektromagnetiske interferensevne kan evalueres gennem elektromagnetisk kompatibilitetstest og elektromagnetisk felt-nærfelt-scanningstest.