Galvenais vides stress, kas izraisa elektronisko izstrādājumu kļūmes

Elektronisko izstrādājumu darba procesā papildus elektriskajiem spriegumiem, piemēram, elektrisko slodžu spriegumam un strāvai, vides spriedzes ietver arī augstas temperatūras un temperatūras ciklus, mehāniskās vibrācijas un triecienus, mitruma un sāls izsmidzināšanu, elektromagnētiskā lauka traucējumus utt. Iepriekšminētā vides stresa ietekmes rezultātā izstrādājumiem var pasliktināties veiktspēja, parametru novirze, materiāla korozija utt., vai pat sabojāties.

Pēc elektronisko izstrādājumu izgatavošanas, sākot no skrīninga, inventarizācijas, transportēšanas līdz lietošanai un apkopei, tos visus ietekmē vides spriedze, izraisot izstrādājuma fizikālās, ķīmiskās, mehāniskās un elektriskās īpašību nepārtrauktas izmaiņas. Izmaiņu process var būt lēns vai lēns. Pārejošs, tas viss ir atkarīgs no vides stresa veida un stresa lieluma.

1. Temperatūras stress

Elektroniskie izstrādājumi izturēs temperatūras stresu jebkurā vidē. Temperatūras sprieguma lielums ir atkarīgs no vides veida, izstrādājuma struktūras un darba stāvokļa. Temperatūras spriegums ietver līdzsvara stāvokļa temperatūras stresu un mainīgu temperatūras stresu.

Līdzsvara stāvokļa temperatūras spriegums attiecas uz elektronisko izstrādājumu reakcijas temperatūru, kad tie tiek darbināti vai uzglabāti noteiktā temperatūras vidē. Ja reakcijas temperatūra pārsniedz robežu, ko izstrādājums var izturēt, sastāvdaļas izstrādājums nevarēs darboties norādītajā elektrisko parametru diapazonā, kas var izraisīt produkta materiāla mīkstināšanu un deformāciju vai izolācijas veiktspējas samazināšanos vai pat pārkaršanu. un sadedzināt. Šajā laikā produkts tiek pakļauts augstām temperatūrām. Pārspriegums un augstas temperatūras pārslodze var izraisīt produkta kļūmi īsā laika periodā; ja reakcijas temperatūra nepārsniedz produkta norādīto darba temperatūras diapazonu, līdzsvara stāvokļa temperatūras spriedzes ietekme izpaužas ilgtermiņa efektā, un temperatūra Ilgtermiņa ietekme izraisīs produkta materiālu pakāpenisku novecošanos un elektrisko veiktspējas parametri novirzās vai pārsniedz pielaides, kas galu galā noved pie produkta kļūmes. Produktam temperatūras spriegums, ko tas iztur šajā laikā, ir ilgtermiņa temperatūras stress. Vienmērīga temperatūras spriedze, ko izjūt elektroniskie izstrādājumi, rodas no izstrādājuma apkārtējās temperatūras slodzes un siltuma, ko rada tā paša enerģijas patēriņš. Piemēram, dzesēšanas sistēmas atteices vai augstas temperatūras siltuma plūsmas noplūdes dēļ no iekārtas komponenta temperatūra pārsniegs pieļaujamās temperatūras augšējo robežu, un sastāvdaļa izturēs augstu temperatūru. Pārmērīgs stress; ja uzglabāšanas vides temperatūra ilgstoši ir stabila, produkts tiek pakļauts ilgstošai temperatūras spriedzei. Elektronisko izstrādājumu augstās temperatūras pretestības ierobežojumu var noteikt, izmantojot pakāpenisku augstas temperatūras cepšanas testu, un elektronisko izstrādājumu kalpošanas ilgumu, kas darbojas ilgstoši, var novērtēt, izmantojot līdzsvara stāvokļa testu (augstas temperatūras paātrinājums).

Mainīgais temperatūras spriegums attiecas uz materiāla saskarnes termisko spriegumu, ko izraisa temperatūras izmaiņas, kad elektroniskais izstrādājums ir mainīgā temperatūras stāvoklī, ko izraisa katra izstrādājuma funkcionālā materiāla termiskās izplešanās koeficienta atšķirība. Kad temperatūra krasi mainās, produkts var pārsprāgt materiāla saskarnē un sabojāties. Šajā laikā produkts ir pakļauts temperatūras izmaiņu pārspriegumam vai temperatūras trieciena spriegumam; temperatūrai mainoties relatīvi lēni, mainīga temperatūras spriedzes ietekme izpaužas kā ilglaicīga Materiāla saskarne turpina izturēt termisko spriegumu, kas rodas temperatūras izmaiņu ietekmē, un lokālās mikrozonās var rasties mikroplaisu bojājumi. Šie bojājumi pakāpeniski uzkrājas, galu galā izraisot plaisāšanu vai produkta materiāla saskarnes bojājumus. Šajā laikā produkts tiek pakļauts ilgstošām temperatūras izmaiņām. Stress vai temperatūras cikla stress. Mainīgais temperatūras stress, ko izjūt elektroniskie izstrādājumi, ir saistīts ar temperatūras izmaiņām vidē, kurā produkts atrodas, un tā paša pārslēgšanas statusa dēļ. Piemēram, pārejot no siltas iekštelpas uz aukstu āra, spēcīga saules starojuma, pēkšņas lietusgāzes vai iegremdēšanas ūdenī, straujas gaisa kuģa temperatūras maiņas no zemes uz lielu augstumu, periodisku darbu aukstās zonas vidēs un saulē vērstā vidē. un atpakaļ-saules izmaiņas telpā. Izmaiņas, reflow lodēšana un mikroshēmu moduļu pārstrāde utt., produkts tiek pakļauts temperatūras trieciena spriedzei; periodiskas dabiskās klimata temperatūras izmaiņas, neregulāri darba apstākļi, pašas iekārtu sistēmas darba temperatūras izmaiņas un sakaru iekārtu izsaukuma apjoma izmaiņas izraisa iekārtas Kad strāvas patēriņš svārstās, prece tiek pakļauta temperatūras cikla spriedzei. Termiskā šoka testu var izmantot, lai novērtētu elektronisko izstrādājumu izturību pret pēkšņām temperatūras izmaiņām, un temperatūras cikla testu var izmantot, lai novērtētu elektronisko izstrādājumu pielāgošanās spējas ilgstošai darbībai mainīgos augstas un zemas temperatūras apstākļos.

2. Mehāniskais spriegums

Mehāniskā slodze, ko iztur elektroniskie izstrādājumi, ietver mehānisku vibrāciju, mehānisku triecienu un pastāvīgu paātrinājumu (centrbēdzes spēks).

Mehāniskās vibrācijas spriegums attiecas uz mehānisku spriegumu, ko rada elektroniskie izstrādājumi, kas ārēju vides spēku iedarbībā pārvietojas ap noteiktu līdzsvara stāvokli. Mehānisko vibrāciju klasificē pēc tās rašanās iemesla brīvā vibrācijā, piespiedu vibrācijā un pašiniciatīvas vibrācijā; saskaņā ar mehāniskās vibrācijas kustības noteikumiem to iedala sinusoidālajā vibrācijā un nejaušā vibrācijā. Šiem diviem vibrācijas veidiem ir atšķirīga destruktīva iedarbība uz produktiem. Pēdējais ir destruktīvāks. Lielāks, tāpēc lielākā daļa vibrācijas testu novērtējumos izmanto nejaušas vibrācijas pārbaudes. Mehāniskās vibrācijas ietekme uz elektroniskajiem izstrādājumiem ietver vibrācijas izraisītas deformācijas, lieces, plaisas, lūzumus utt. Elektroniskie izstrādājumi, kas ilgu laiku ir bijuši pakļauti vibrācijas spriegumam, noguruma dēļ radīs strukturālo saskarnes materiālu plaisāšanu un mehānisku noguruma bojājumu; ja tas notiek, rezonanse izraisa pārslodzes plaisāšanas kļūmi, izraisot elektronisko izstrādājumu tūlītējus struktūras bojājumus. Mehānisko vibrāciju stresu, ko iztur elektroniskie izstrādājumi, rada darba vides mehāniskās slodzes, piemēram, gaisa kuģu, transportlīdzekļu, kuģu, lidaparātu un zemes mehānisko konstrukciju mehāniskās slodzes, piemēram, rotācijas, pulsācijas, svārstības un citas vides mehāniskās slodzes, īpaši transportēšanas laikā, kad izstrādājums nav darba stāvoklī. Un kā transportlīdzekļos vai gaisā uzstādītas sastāvdaļas, tās darbības laikā neizbēgami tiek pakļautas mehāniskai vibrācijas slodzei. Elektronisko izstrādājumu pielāgošanās spējas atkārtotām mehāniskām vibrācijām darbības laikā var tikt novērtētas, izmantojot mehāniskās vibrācijas testus (īpaši izlases veida vibrācijas testus).

Mehāniskais triecienspriegums attiecas uz mehānisku spriegumu, ko izraisa viena tieša mijiedarbība starp elektronisko izstrādājumu un citu objektu (vai sastāvdaļu) ārējo vides spēku iedarbībā, kā rezultātā pēkšņas spēka, pārvietošanās, ātruma vai produkta paātrinājuma izmaiņas. acumirklī. Stress. Mehāniskā trieciena sprieguma ietekmē izstrādājumi var atbrīvot un pārnest ievērojamu enerģiju ļoti īsā laika periodā, radot nopietnus izstrādājuma bojājumus, piemēram, izraisot elektronisko izstrādājumu darbības traucējumus, tūlītēju atvēršanu/īssavienojumu, kā arī plaisāšanu un lūzumu. montāžas un iepakošanas struktūra. pagaidi. Atšķirībā no ilgstošas ​​vibrācijas radītajiem kumulatīvajiem bojājumiem, mehāniskās ietekmes radītie bojājumi izstrādājumiem ir koncentrēta enerģijas izdalīšanās. Tāpēc mehāniskā trieciena testa apjoms ir liels un trieciena impulsa ilgums ir īss. Produkta bojājuma maksimālā vērtība ir galvenā Impulsa ilgums ir tikai no dažām milisekundēm līdz desmitiem milisekundēm, un vibrācija pēc galvenā impulsa ātri samazinās. Šī mehāniskā trieciena sprieguma lielumu nosaka maksimālais paātrinājums un trieciena impulsa ilgums. Maksimālā paātrinājuma lielums atspoguļo izstrādājumam pieliktā trieciena spēka lielumu, savukārt trieciena impulsa ilguma ietekme uz produktu ir saistīta ar produkta dabisko frekvenci. saistīti. Elektronisko izstrādājumu mehāniskā trieciena spriedze rodas no krasām elektronisko iekārtu un aprīkojuma mehāniskā stāvokļa izmaiņām, piemēram, avārijas bremzēšanas un transportlīdzekļu trieciena, gaisa kuģu kritieniem un avārijām, artilērijas uguns palaišanas, ķīmiskās enerģijas sprādzieniem un kodolsprādzieniem, raķešu sprādzieni utt. Spēcīga mehāniska ietekme, pēkšņs spēks vai pēkšņa kustība iekraušanas, izkraušanas, transportēšanas vai uz vietas veikta darba dēļ ražojums arī izturēs mehānisku triecienu. Mehāniskās trieciena pārbaudes var izmantot, lai novērtētu elektronisko izstrādājumu (piemēram, ķēžu konstrukciju) pielāgošanās spējas vienreizējai mehāniskai ietekmei lietošanas un transportēšanas laikā.

Pastāvīga paātrinājuma (centrbēdzes spēka) spriegums attiecas uz centrbēdzes spēku, ko rada nepārtraukta nesēja kustības virziena maiņa, kad elektroniskie izstrādājumi darbojas uz kustīga nesēja. Centrbēdzes spēks ir virtuāls inerces spēks, kas rotējošo objektu attālina no rotācijas centra. Centrbēdzes spēks ir vienāds pēc izmēra un pretējs virzienam centrbēdzes spēkam. Kad centripetālais spēks, ko veido neto ārējais spēks un kas norāda uz apļa centru, pazūd, rotējošais objekts vairs negriezīsies. Tā vietā tas šajā brīdī izlido pa rotācijas trajektorijas pieskares virzienu, un produkts šajā brīdī ir bojāts. Centrbēdzes spēka lielums ir saistīts ar kustīgā objekta masu, ātrumu un paātrinājumu (rotācijas rādiusu). Elektroniskām detaļām, kas nav stingri metinātas, sastāvdaļas aizlidos, jo lodēšanas savienojumi centrbēdzes spēka ietekmē atdalīsies, izraisot komponentu aizlidošanu. Produkta kļūme. Centrbēdzes spēks, ko iztur elektroniskie izstrādājumi, rodas no nepārtraukti mainīga elektronisko iekārtu un aprīkojuma darbības stāvokļa kustības virzienā, piemēram, virziena maiņas braucošiem transportlīdzekļiem, lidmašīnām, raķetēm un raķetēm utt., kas izraisa elektronisko iekārtu un iekšējo sastāvdaļas, kas iztur centrbēdzes spēkus, kas nav gravitācijas spēks. Tā darbības laiks svārstās no dažām sekundēm līdz dažām minūtēm, piemēram, raķetes un raķetes. Kad virziena maiņa ir pabeigta, centrbēdzes spēks pazūd, un centrbēdzes spēks atkal iedarbojas, kad virziens atkal tiek mainīts, kas var veidot ilgstošu nepārtrauktu centrbēdzes spēku. Elektronisko izstrādājumu, īpaši liela apjoma virsmas montāžas komponentu, metināšanas struktūras stingrību var novērtēt, veicot pastāvīgu paātrinājuma testu (centrbēdzes testu).

3. Mitruma stress

Mitruma spriegums attiecas uz mitruma stresu, ko elektroniskie izstrādājumi iztur, strādājot atmosfēras vidē ar noteiktu mitrumu. Elektroniskie izstrādājumi ir ļoti jutīgi pret mitrumu. Kad vides relatīvais mitrums pārsniedz 30% RH, izstrādājumu metāliskie materiāli var tikt sarūsējuši, un elektriskās veiktspējas parametri var novirzīties vai pārsniegt pielaides. Piemēram, ilgstoši augsta mitruma apstākļos izolācijas materiālu izolācijas veiktspēja pēc mitruma absorbcijas samazināsies, izraisot īssavienojumus vai augstsprieguma elektrošokus; kontaktu elektroniskām detaļām, piemēram, kontaktdakšām, rozetēm u.c., pie virsmas piestiprinoties mitrumam, viegli radīsies korozija un veidosies oksīda plēve. , izraisot kontaktierīces pretestības palielināšanos, un smagos gadījumos ķēde tiks bloķēta; ļoti mitrā vidē migla vai ūdens tvaiki, darbojoties releja kontaktiem, radīs dzirksteles, un tie vairs nevarēs darboties; pusvadītāju mikroshēmas ir jutīgākas pret ūdens tvaikiem, un, tiklīdz uz mikroshēmas virsmas parādās ūdens tvaiki, ja tas pārsniedz standartu, elektroinstalācijas Al korozija kļūs ārkārtīgi ātra; lai novērstu ūdens tvaiku izraisītu elektronisko komponentu koroziju, komponentu izolēšanai no ārējās atmosfēras un piesārņojuma tiek izmantota iekapsulēšanas vai hermētiskā iepakojuma tehnoloģija. Mitruma spriedze, ko iztur elektroniskie izstrādājumi, rodas no ūdens tvaikiem, kas piestiprināti pie materiālu virsmas elektronisko iekārtu un iekārtu darba vidē, un ūdens tvaikiem, kas iekļūst komponentos. Mitruma sprieguma lielums ir saistīts ar apkārtējā mitruma līmeni. Manas valsts dienvidaustrumu piekrastes apgabali ir apgabali ar augstu mitruma līmeni. Īpaši pavasarī un vasarā relatīvais mitrums sasniedz maksimumu vairāk nekā 90% RH. Mitruma ietekme ir neizbēgama problēma. Elektronisko izstrādājumu pielāgošanās spējas izmantošanai vai uzglabāšanai augsta mitruma apstākļos var tikt novērtētas, veicot līdzsvara stāvokļa mitra karstuma testus un mitruma izturības testus.

4. Sāls izsmidzināšanas stress

Sāls izsmidzināšanas spriegums attiecas uz sāls izsmidzināšanas spriegumu, ko materiāla virsma iztur, kad elektroniskie izstrādājumi darbojas atmosfēras dispersijas vidē, kas sastāv no sāli saturošiem sīkiem pilieniņiem. Sāls aerosols parasti nāk no jūras klimata vides un iekšzemes sālsezera klimata vides. Tās galvenās sastāvdaļas ir NaCl un ūdens tvaiki. Na+ un Cl- jonu klātbūtne ir galvenais metālu materiālu korozijas cēlonis. Kad sāls aerosols pielīp pie izolatora virsmas, tā virsmas pretestība tiks samazināta. Pēc tam, kad izolators absorbē sāls šķīdumu, tā tilpuma pretestība tiks samazināta par 4 kārtībām. Kad sāls aerosols pielīp pie kustīgu mehānisko daļu virsmas, palielinās korozijas produktu ražošana. Ja berzes koeficients ir pārāk liels, kustīgās daļas var pat iestrēgt; lai gan tiek pieņemta iekapsulēšanas un hermētiskā iepakojuma tehnoloģija, lai izvairītos no pusvadītāju mikroshēmu korozijas, elektronisko ierīču ārējās tapas neizbēgami bieži zaudē savu funkciju sāls izsmidzināšanas korozijas dēļ; drukāšana Korozija uz PCB var izraisīt blakus esošo vadu īssavienojumu. Sāls izsmidzināšanas stress, ko rada elektroniskie izstrādājumi, rodas no sāli saturošās miglas atmosfēras vidē. Piekrastes zonās vai uz kuģiem un karakuģiem atmosfērā ir daudz sāls, kas nopietni ietekmē elektronisko komponentu iepakojumu. Elektronisko iepakojumu pielāgošanos sāls izsmidzināšanai var novērtēt, paātrinot koroziju, izmantojot sāls izsmidzināšanas testu.

5. Elektromagnētiskais spriegums

Elektromagnētiskais spriegums attiecas uz elektromagnētisko spriegumu, ko elektroniskie izstrādājumi iztur elektromagnētiskajā laukā, kur elektriskais lauks un magnētiskais lauks mainās interaktīvi. Elektromagnētiskais lauks ietver divus aspektus: elektrisko lauku un magnētisko lauku, kuru raksturlielumus attēlo attiecīgi elektriskā lauka intensitāte E (vai elektriskā nobīde D) un magnētiskās plūsmas blīvums B (vai magnētiskā lauka intensitāte H). Elektromagnētiskajā laukā elektriskais lauks un magnētiskais lauks ir cieši saistīti. Laikā mainīgs elektriskais lauks radīs magnētisko lauku, un laika mainīgais magnētiskais lauks izraisīs elektrisko lauku. Elektriskais lauks un magnētiskais lauks ierosina viens otru, izraisot elektromagnētiskā lauka kustību, veidojot elektromagnētiskos viļņus. Elektromagnētiskie viļņi var pašizplatīties vakuumā vai matērijā. Elektriskais lauks un magnētiskais lauks svārstās fāzē un ir perpendikulāri viens otram. Kosmosā tie pārvietojas viļņu veidā. Kustīgais elektriskais lauks, magnētiskais lauks un izplatīšanās virziens ir perpendikulāri viens otram. Elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ātrums vakuumā ir gaismas ātrums (3×10^8m/s). Parasti elektromagnētiskie viļņi, uz kuriem fokusējas elektromagnētiskie traucējumi, ir radioviļņi un mikroviļņi. Jo augstāka ir elektromagnētisko viļņu frekvence, jo lielāka ir elektromagnētiskā starojuma spēja. Elektronisko komponentu izstrādājumiem elektromagnētiskā lauka elektromagnētiskie traucējumi (EMI) ir galvenais faktors, kas ietekmē komponenta elektromagnētisko saderību (EMC). Šis elektromagnētisko traucējumu avots rodas no savstarpējiem traucējumiem starp elektroniskā komponenta iekšējiem komponentiem un traucējumiem no ārējām elektroniskām iekārtām. Var nopietni ietekmēt elektronisko komponentu veiktspēju un funkcionalitāti. Piemēram, ja līdzstrāvas/līdzstrāvas jaudas moduļa magnētiskie komponenti rada elektromagnētiskus traucējumus elektroniskajām ierīcēm, tas tieši ietekmēs izejas pulsācijas sprieguma parametrus; radiofrekvenču starojuma ietekme uz elektroniskajiem izstrādājumiem caur izstrādājuma apvalku tieši nonāks iekšējā ķēdē vai tiks pārveidota par veiktu uzmākšanos. Elektronisko komponentu pretelektromagnētisko traucējumu spēju var novērtēt, veicot elektromagnētiskās saderības testēšanu un elektromagnētiskā lauka tuvā lauka skenēšanas testus.