Tekanan Persekitaran Utama Menyebabkan Kegagalan Produk Elektronik

Semasa proses kerja produk elektronik, sebagai tambahan kepada tegasan elektrik seperti voltan dan arus beban elektrik, tegasan alam sekitar juga termasuk kitaran suhu dan suhu tinggi, getaran dan hentaman mekanikal, semburan lembapan dan garam, gangguan medan elektromagnet, dsb. pengaruh tekanan alam sekitar di atas, produk mungkin mengalami kemerosotan prestasi, hanyut parameter, kakisan bahan, dsb., atau malah gagal.

Selepas produk elektronik dihasilkan, daripada pemeriksaan, inventori, pengangkutan hingga penggunaan dan penyelenggaraan, semuanya terjejas oleh tekanan alam sekitar, menyebabkan sifat fizikal, kimia, mekanikal dan elektrik produk berubah secara berterusan. Proses perubahan boleh menjadi perlahan atau perlahan. Sementara, semuanya bergantung kepada jenis tekanan persekitaran dan magnitud tekanan.

1. Tekanan suhu

Produk elektronik akan menahan tekanan suhu dalam sebarang persekitaran. Magnitud tegasan suhu bergantung pada jenis persekitaran, struktur produk dan keadaan kerja. Tekanan suhu termasuk tegasan suhu keadaan mantap dan tekanan suhu yang berubah-ubah.

Tekanan suhu keadaan mantap merujuk kepada suhu tindak balas produk elektronik apabila ia dikendalikan atau disimpan dalam persekitaran suhu tertentu. Apabila suhu tindak balas melebihi had yang produk boleh tahan, produk komponen tidak akan dapat berfungsi dalam julat parameter elektrik yang ditentukan, yang boleh menyebabkan bahan produk menjadi lembut dan berubah bentuk, atau prestasi penebat berkurangan, atau terlalu panas. dan terbakar. Produk tertakluk kepada suhu tinggi pada masa ini. Tekanan berlebihan dan tekanan berlebihan suhu tinggi boleh menyebabkan kegagalan produk dalam tempoh yang singkat; apabila suhu tindak balas tidak melebihi julat suhu operasi yang ditentukan produk, kesan tekanan suhu keadaan mantap ditunjukkan dalam kesan jangka panjang, dan suhu Kesan jangka panjang akan menyebabkan bahan produk menjadi semakin tua, dan elektrik parameter prestasi hanyut atau melebihi had terima, akhirnya membawa kepada kegagalan produk. Bagi produk, tegasan suhu yang dialaminya pada masa ini ialah tegasan suhu jangka panjang. Tekanan suhu keadaan mantap yang dialami oleh produk elektronik berasal daripada beban suhu persekitaran produk dan haba yang dijana oleh penggunaan kuasanya sendiri. Sebagai contoh, disebabkan oleh kegagalan sistem penyejukan atau kebocoran aliran haba suhu tinggi daripada peralatan, suhu komponen akan melebihi had atas suhu yang dibenarkan, dan komponen akan menahan suhu tinggi. Tekanan berlebihan; apabila suhu persekitaran penyimpanan stabil untuk masa yang lama, produk tertakluk kepada tekanan suhu jangka panjang. Keupayaan had rintangan suhu tinggi produk elektronik boleh ditentukan melalui ujian pembakar suhu tinggi langkah, dan jangka hayat produk elektronik yang beroperasi pada suhu jangka panjang boleh dinilai melalui ujian hayat keadaan mantap (pecutan suhu tinggi).

Tekanan suhu yang berubah merujuk kepada tegasan terma pada antara muka bahan yang disebabkan oleh perubahan suhu apabila produk elektronik berada dalam keadaan suhu yang berubah disebabkan oleh perbezaan pekali pengembangan haba setiap bahan berfungsi produk. Apabila suhu berubah secara drastik, produk mungkin pecah pada antara muka bahan dan gagal. Pada masa ini, produk tertakluk kepada tekanan berlebihan perubahan suhu atau tekanan kejutan suhu; apabila suhu berubah secara agak perlahan, kesan perubahan tekanan suhu ditunjukkan sebagai jangka panjang Antara muka bahan terus menahan tegasan haba yang dijana di bawah perubahan suhu, dan kerosakan retak mikro mungkin berlaku di kawasan mikro tempatan. Kerosakan ini secara beransur-ansur terkumpul, akhirnya membawa kepada keretakan atau kerosakan pada antara muka bahan produk. Pada masa ini, produk tertakluk kepada perubahan suhu jangka panjang. Tekanan atau tekanan kitaran suhu. Tekanan perubahan suhu yang dialami oleh produk elektronik datang daripada perubahan suhu persekitaran di mana produk itu berada dan status pensuisannya sendiri. Contohnya, apabila bergerak dari dalam yang hangat ke luar yang sejuk, di bawah sinaran suria yang kuat, hujan secara tiba-tiba atau rendaman dalam air, perubahan suhu yang cepat pesawat dari tanah ke altitud tinggi, kerja yang terputus-putus dalam persekitaran zon sejuk, dan menghadap matahari. dan perubahan matahari belakang di angkasa. Perubahan, pematerian aliran semula dan kerja semula modul litar mikro, dsb., produk tertakluk kepada tekanan kejutan suhu; perubahan berkala dalam suhu iklim semula jadi, keadaan kerja terputus-putus, perubahan dalam suhu operasi sistem peralatan itu sendiri, dan perubahan dalam volum panggilan peralatan komunikasi menyebabkan peralatan Apabila penggunaan kuasa berubah-ubah, produk tertakluk kepada tekanan kitaran suhu. Ujian kejutan haba boleh digunakan untuk menilai rintangan produk elektronik terhadap perubahan suhu yang mendadak, dan ujian kitaran suhu boleh digunakan untuk menilai kebolehsuaian produk elektronik kepada operasi jangka panjang di bawah keadaan suhu tinggi dan rendah yang berselang-seli.

2. Tekanan mekanikal

Tegasan mekanikal yang dialami oleh produk elektronik termasuk getaran mekanikal, kejutan mekanikal, dan pecutan berterusan (daya empar).

Tegasan getaran mekanikal merujuk kepada tegasan mekanikal yang dihasilkan oleh produk elektronik yang bergerak balas di sekitar kedudukan keseimbangan tertentu di bawah tindakan daya persekitaran luaran. Getaran mekanikal dikelaskan mengikut punca penjanaannya kepada getaran bebas, getaran paksa dan getaran teruja sendiri; mengikut peraturan pergerakan getaran mekanikal, ia dikelaskan kepada getaran sinusoidal dan getaran rawak. Kedua-dua bentuk getaran ini mempunyai kuasa pemusnah yang berbeza pada produk. Yang terakhir lebih merosakkan. Lebih besar, jadi kebanyakan penilaian ujian getaran menggunakan ujian getaran rawak. Kesan getaran mekanikal pada produk elektronik termasuk ubah bentuk, lenturan, retak, patah dan sebagainya yang disebabkan oleh getaran. Produk elektronik yang telah berada di bawah tindakan tegasan getaran untuk masa yang lama akan menyebabkan bahan antara muka struktur retak akibat keletihan dan menyebabkan kegagalan keletihan mekanikal; jika ini berlaku Resonans membawa kepada kegagalan keretakan tekanan yang berlebihan, menyebabkan kerosakan struktur serta-merta pada produk elektronik. Tegasan getaran mekanikal yang ditanggung oleh produk elektronik berasal daripada beban mekanikal persekitaran kerja, seperti putaran, denyutan, ayunan dan beban mekanikal persekitaran lain pesawat, kenderaan, kapal, kenderaan udara dan struktur mekanikal darat, terutamanya semasa pengangkutan apabila produk tidak dalam keadaan berfungsi. Dan sebagai komponen yang dipasang pada kenderaan atau bawaan udara, ia tidak dapat tidak tertakluk kepada tekanan getaran mekanikal semasa operasi. Kebolehsuaian produk elektronik kepada getaran mekanikal berulang semasa operasi boleh dinilai melalui ujian getaran mekanikal (terutamanya ujian getaran rawak).

Tegasan hentaman mekanikal merujuk kepada tegasan mekanikal yang disebabkan oleh satu interaksi langsung antara produk elektronik dan objek (atau komponen) lain di bawah tindakan daya persekitaran luaran, mengakibatkan perubahan mendadak dalam daya, anjakan, kelajuan atau pecutan produk dalam sekejap. Tekanan. Di bawah tindakan tekanan hentaman mekanikal, produk boleh melepaskan dan memindahkan tenaga yang banyak dalam tempoh masa yang sangat singkat, menyebabkan kerosakan serius pada produk, seperti menyebabkan kerosakan produk elektronik, litar terbuka/pintas serta-merta, dan keretakan dan patah struktur pemasangan dan pembungkusan. tunggu. Berbeza daripada kerosakan kumulatif yang disebabkan oleh getaran jangka panjang, kerosakan pada produk yang disebabkan oleh kesan mekanikal adalah pelepasan tenaga yang tertumpu. Oleh itu, magnitud ujian hentaman mekanikal adalah besar dan tempoh nadi hentaman adalah pendek. Nilai puncak kerosakan produk adalah yang utama Tempoh nadi hanya beberapa milisaat hingga puluhan milisaat, dan getaran selepas nadi utama mereput dengan cepat. Magnitud tegasan hentaman mekanikal ini ditentukan oleh pecutan puncak dan tempoh nadi hentaman. Magnitud pecutan puncak mencerminkan magnitud daya hentaman yang dikenakan pada produk, manakala kesan tempoh nadi hentaman pada produk adalah berkaitan dengan frekuensi semula jadi produk. berkaitan. Tekanan impak mekanikal yang dialami oleh produk elektronik datang daripada perubahan drastik dalam keadaan mekanikal peralatan dan peralatan elektronik, seperti brek kecemasan dan impak kenderaan, airdrop dan nahas pesawat, pelancaran tembakan artileri, letupan tenaga kimia dan letupan nuklear, letupan peluru berpandu, dsb. Kesan mekanikal yang kuat, daya mengejut atau pergerakan mengejut akibat pemuatan, pemunggahan, pengangkutan atau kerja di tapak juga akan menyebabkan produk menahan hentaman mekanikal. Ujian kesan mekanikal boleh digunakan untuk menilai kebolehsuaian produk elektronik (seperti struktur litar) kepada kesan mekanikal yang tidak berulang semasa penggunaan dan pengangkutan.

Tegasan pecutan malar (daya emparan) merujuk kepada daya emparan yang dijana oleh perubahan berterusan arah gerakan pembawa apabila produk elektronik bekerja pada pembawa bergerak. Daya sentrifugal ialah daya inersia maya yang mengekalkan objek berputar menjauhi pusat putaran. Daya sentrifugal adalah sama besarnya dan bertentangan arah dengan daya sentripetal. Sebaik sahaja daya sentripetal yang terbentuk oleh daya luaran bersih dan menunjuk ke pusat bulatan hilang, objek berputar tidak akan berputar lagi. Sebaliknya, ia terbang keluar sepanjang arah tangen trajektori putaran pada masa ini, dan produk rosak pada masa ini. Saiz daya emparan berkaitan dengan jisim, kelajuan dan pecutan (jejari putaran) objek yang bergerak. Bagi komponen elektronik yang tidak dikimpal dengan kukuh, komponen akan terbang kerana detasmen sambungan pateri di bawah tindakan daya emparan, menyebabkan komponen terbang. Kegagalan produk. Daya empar yang dialami oleh produk elektronik berasal dari status operasi peralatan dan peralatan elektronik yang berubah secara berterusan ke arah pergerakan, seperti perubahan arah kenderaan yang sedang berjalan, pesawat, roket, dan peluru berpandu, dsb., yang menyebabkan peralatan elektronik dan dalaman komponen untuk menahan daya emparan selain daripada graviti. Masa tindakannya adalah dari beberapa saat hingga beberapa minit, mengambil roket dan peluru berpandu sebagai contoh. Sebaik sahaja perubahan arah selesai, daya emparan hilang, dan daya emparan bertindak semula apabila arah diubah semula, yang mungkin membentuk daya empar berterusan jangka panjang. Keteguhan struktur kimpalan produk elektronik, terutamanya komponen pelekap permukaan volum besar, boleh dinilai melalui ujian pecutan berterusan (ujian emparan).

3. Tekanan lembapan

Tekanan lembapan merujuk kepada tekanan lembapan yang dialami oleh produk elektronik apabila bekerja dalam persekitaran atmosfera dengan kelembapan tertentu. Produk elektronik sangat sensitif terhadap kelembapan. Sebaik sahaja kelembapan relatif persekitaran melebihi 30% RH, bahan logam produk mungkin terhakis, dan parameter prestasi elektrik mungkin hanyut atau melebihi had terima. Sebagai contoh, dalam keadaan kelembapan tinggi jangka panjang, prestasi penebat bahan penebat akan berkurangan selepas menyerap kelembapan, menyebabkan litar pintas atau kejutan elektrik voltan tinggi; untuk komponen elektronik yang bersentuhan, seperti palam, soket, dsb., apabila lembapan dilekatkan pada permukaan, kakisan akan mudah berlaku dan filem oksida akan terbentuk. , menyebabkan rintangan peranti sentuhan meningkat, dan dalam kes yang teruk, litar akan disekat; dalam persekitaran yang sangat lembap, kabus atau wap air akan menyebabkan percikan api muncul apabila sesentuh geganti beroperasi, dan ia tidak lagi dapat beroperasi; cip semikonduktor lebih sensitif kepada wap air, dan apabila wap air berlaku pada permukaan cip Jika ia melebihi piawai, kakisan pendawaian Al akan menjadi sangat cepat; untuk mengelakkan komponen elektronik daripada terhakis oleh wap air, teknologi pembungkusan atau pembungkusan kedap udara digunakan untuk mengasingkan komponen daripada atmosfera luar dan pencemaran. Tekanan lembapan yang dialami oleh produk elektronik berasal daripada wap air yang melekat pada permukaan bahan dalam persekitaran kerja peralatan dan peralatan elektronik dan wap air yang menembusi ke dalam komponen. Magnitud tegasan lembapan adalah berkaitan dengan tahap kelembapan ambien. Kawasan pantai tenggara negara saya adalah kawasan yang mempunyai kelembapan yang tinggi. Terutamanya pada musim bunga dan musim panas, kelembapan relatif mencapai maksimum lebih daripada 90% RH. Pengaruh kelembapan adalah masalah yang tidak dapat dielakkan. Kebolehsuaian produk elektronik untuk kegunaan atau penyimpanan di bawah keadaan kelembapan tinggi boleh dinilai melalui ujian haba lembap keadaan mantap dan ujian rintangan kelembapan.

4. Tekanan semburan garam

Tegasan semburan garam merujuk kepada tegasan semburan garam yang dialami oleh permukaan bahan apabila produk elektronik berfungsi dalam persekitaran serakan atmosfera yang terdiri daripada titisan kecil yang mengandungi garam. Semburan garam umumnya berasal dari persekitaran iklim marin dan persekitaran iklim tasik garam pedalaman. Komponen utamanya ialah NaCl dan wap air. Kehadiran ion Na+ dan Cl- adalah punca asas kakisan bahan logam. Apabila semburan garam melekat pada permukaan penebat, rintangan permukaannya akan berkurangan. Selepas penebat menyerap larutan garam, rintangan isipadunya akan dikurangkan sebanyak 4 susunan magnitud. Apabila semburan garam melekat pada permukaan bahagian mekanikal yang bergerak, pengeluaran produk kakisan meningkat. Jika pekali geseran terlalu besar, bahagian yang bergerak mungkin tersekat; walaupun teknologi pembungkusan dan pembungkusan kedap udara diguna pakai untuk mengelakkan kakisan cip semikonduktor, pin luaran peranti elektronik tidak dapat dielakkan sering kehilangan fungsinya disebabkan oleh kakisan semburan garam; mencetak Kakisan pada PCB boleh memendekkan pendawaian bersebelahan. Tekanan semburan garam yang ditanggung oleh produk elektronik berasal dari kabus yang mengandungi garam dalam persekitaran atmosfera. Di kawasan pantai atau di atas kapal dan kapal perang, atmosfera mengandungi banyak garam, yang mempunyai kesan serius terhadap pembungkusan komponen elektronik. Kebolehsuaian bungkusan elektronik kepada semburan garam boleh dinilai dengan mempercepatkan kakisan melalui ujian semburan garam.

5. Tegasan elektromagnet

Tegasan elektromagnet merujuk kepada tegasan elektromagnet yang ditanggung oleh produk elektronik dalam medan elektromagnet di mana medan elektrik dan medan magnet berubah secara interaktif. Medan elektromagnet merangkumi dua aspek: medan elektrik dan medan magnet, yang ciri-cirinya diwakili oleh intensiti medan elektrik E (atau anjakan elektrik D) dan ketumpatan fluks magnet B (atau intensiti medan magnet H) masing-masing. Dalam medan elektromagnet, medan elektrik dan medan magnet adalah berkait rapat. Medan elektrik yang berubah-ubah masa akan menyebabkan medan magnet, dan medan magnet yang berubah-ubah masa akan menyebabkan medan elektrik. Medan elektrik dan medan magnet merangsang satu sama lain, menyebabkan pergerakan medan elektromagnet membentuk gelombang elektromagnet. Gelombang elektromagnet boleh merambat sendiri dalam vakum atau jirim. Medan elektrik dan medan magnet berayun mengikut fasa dan berserenjang antara satu sama lain. Mereka bergerak dalam bentuk gelombang di angkasa. Medan elektrik yang bergerak, medan magnet, dan arah perambatan adalah berserenjang antara satu sama lain. Kelajuan perambatan gelombang elektromagnet dalam vakum ialah kelajuan cahaya ( 3×10^8m/s). Biasanya gelombang elektromagnet yang menjadi tumpuan gangguan elektromagnet ialah gelombang radio dan gelombang mikro. Lebih tinggi frekuensi gelombang elektromagnet, lebih besar keupayaan sinaran elektromagnet. Bagi produk komponen elektronik, gangguan elektromagnet (EMI) medan elektromagnet adalah faktor utama yang mempengaruhi keserasian elektromagnet (EMC) komponen. Sumber gangguan elektromagnet ini datang daripada gangguan bersama antara komponen dalaman komponen elektronik dan gangguan daripada peralatan elektronik luaran. Mungkin mempunyai kesan serius terhadap prestasi dan kefungsian komponen elektronik. Sebagai contoh, jika komponen magnet di dalam modul kuasa DC/DC menyebabkan gangguan elektromagnet pada peranti elektronik, ia secara langsung akan menjejaskan parameter voltan riak keluaran; kesan sinaran frekuensi radio pada produk elektronik akan terus memasuki litar dalaman melalui cangkerang produk, atau ditukar menjadi Gangguan yang dilakukan memasuki produk. Keupayaan gangguan anti-elektromagnet komponen elektronik boleh dinilai melalui ujian keserasian elektromagnet dan ujian pengimbasan medan dekat medan elektromagnet.