Pagrindinis aplinkos įtempis, sukeliantis elektroninių gaminių gedimus

Elektroninių gaminių darbo proceso metu, be elektrinių įtempių, tokių kaip elektros apkrovų įtampa ir srovė, aplinkos įtempimai taip pat apima aukštos temperatūros ir temperatūros ciklus, mechaninę vibraciją ir poveikį, drėgmės ir druskos purškimą, elektromagnetinio lauko trukdžius ir kt. Dėl pirmiau nurodyto aplinkos poveikio, gaminių veikimas gali pablogėti, nukrypti parametrai, atsirasti medžiagų korozija ir pan. arba net sugesti.

Pagaminus elektroninius gaminius, nuo patikrinimo, inventorizavimo, transportavimo iki naudojimo ir priežiūros, juos visus veikia aplinkos stresas, todėl gaminio fizinės, cheminės, mechaninės ir elektrinės savybės nuolat keičiasi. Keitimo procesas gali būti lėtas arba lėtas. Laikinas, viskas priklauso nuo aplinkos streso tipo ir streso dydžio.

1. Temperatūros įtempimas

Elektroniniai gaminiai atlaikys temperatūros įtampą bet kokioje aplinkoje. Temperatūros įtempių dydis priklauso nuo aplinkos tipo, gaminio struktūros ir darbinės būklės. Temperatūros įtempis apima pastovios būsenos temperatūros įtempius ir kintančius temperatūros įtempius.

Pastovios būsenos temperatūros įtempis reiškia elektroninių gaminių reakcijos temperatūrą, kai jie naudojami arba laikomi tam tikros temperatūros aplinkoje. Kai atsako temperatūra viršija ribą, kurią gaminys gali atlaikyti, komponento gaminys negalės veikti nurodytame elektrinių parametrų diapazone, todėl gaminio medžiaga gali suminkštėti ir deformuotis, sumažėti izoliacijos savybės arba net perkaisti. ir deginti. Šiuo metu produktas yra veikiamas aukštoje temperatūroje. Per didelis įtempimas ir aukštos temperatūros pertempimas gali sukelti gaminio gedimą per trumpą laiką; kai atsako temperatūra neviršija nurodyto gaminio darbinės temperatūros diapazono, pastovios būsenos temperatūros įtempio poveikis pasireiškia ilgalaikiu poveikiu, o temperatūra Dėl ilgalaikio poveikio gaminio medžiagos palaipsniui sensta, o elektrinė veikimo parametrai nukrypsta arba viršija leistinas nuokrypas, o tai galiausiai sukelia gaminio gedimą. Produktui šiuo metu patiriamas temperatūros įtempis yra ilgalaikis temperatūros įtempis. Pastovios būsenos temperatūros įtempimas, kurį patiria elektroniniai gaminiai, atsiranda dėl gaminio aplinkos temperatūros apkrovos ir šilumos, susidarančios dėl savo energijos suvartojimo. Pavyzdžiui, dėl aušinimo sistemos gedimo ar aukštos temperatūros šilumos srauto nutekėjimo iš įrangos, komponento temperatūra viršys viršutinę leistinos temperatūros ribą, o komponentas atlaikys aukštą temperatūrą. Per didelis stresas; kai laikymo aplinkos temperatūra ilgą laiką yra stabili, produktas patiria ilgalaikį temperatūros įtampą. Elektroninių gaminių atsparumo aukštai temperatūrai riba gali būti nustatyta atliekant aukšto temperatūros kepimo bandymą, o elektroninių gaminių, veikiančių ilgalaikėje temperatūroje, eksploatavimo trukmė gali būti įvertinta atliekant pastovios būsenos eksploatavimo laiką (aukštos temperatūros pagreitį).

Kintantis temperatūros įtempis reiškia šiluminį įtempį medžiagos sąsajoje, kurią sukelia temperatūros pokyčiai, kai elektroninio gaminio temperatūra kinta dėl kiekvienos funkcinės gaminio medžiagos šiluminio plėtimosi koeficiento skirtumo. Kai temperatūra smarkiai pasikeičia, gaminys gali sprogti medžiagos sąsajoje ir sugesti. Šiuo metu gaminys yra veikiamas per didelio temperatūros pokyčio arba temperatūros smūgio; kai temperatūra kinta santykinai lėtai, kintančio temperatūrinio įtempio poveikis pasireiškia kaip ilgalaikis Medžiagos sąsaja ir toliau atlaiko šiluminį įtempimą, susidarantį esant temperatūros pokyčiams, o vietinėse mikrozonose gali atsirasti mikro įtrūkimų. Ši žala palaipsniui kaupiasi ir galiausiai gali įtrūkti arba pažeisti gaminio medžiagos sąsają. Šiuo metu gaminys yra veikiamas ilgalaikių temperatūros pokyčių. Stresas arba temperatūros ciklo stresas. Temperatūros įtempis, kurį patiria elektroniniai gaminiai, atsiranda dėl aplinkos, kurioje gaminys yra, temperatūros pokyčių ir jo paties perjungimo būsenos. Pavyzdžiui, kai perkeliama iš šiltos patalpos į šaltą lauką, esant stipriai saulės spinduliuotei, staigiam lietui ar panardinus į vandenį, greitai orlaivio temperatūros pokyčiams nuo žemės iki didelio aukščio, su pertrūkiais dirbant šaltoje zonoje ir žiūrint į saulę. ir atgal-saulės pokyčiai erdvėje. Pakeitimai, perlitavimas ir mikroschemų modulių perdirbimas ir kt., gaminys yra veikiamas temperatūrinio smūgio; periodiniai natūralaus klimato temperatūros pokyčiai, pertraukiamos darbo sąlygos, pačios įrangos sistemos darbinės temperatūros pokyčiai ir ryšio įrangos skambučio apimties pokyčiai sukelia įrangą Kai energijos suvartojimas svyruoja, gaminys patiria temperatūros ciklo įtempimą. Šiluminio šoko bandymas gali būti naudojamas elektroninių gaminių atsparumui staigiems temperatūros pokyčiams įvertinti, o temperatūros ciklo bandymas gali būti naudojamas siekiant įvertinti elektroninių gaminių prisitaikymą prie ilgalaikio veikimo kintamomis aukštos ir žemos temperatūros sąlygomis.

2. Mechaninis įtempis

Mechaniniai įtempiai, kuriuos patiria elektroniniai gaminiai, apima mechaninę vibraciją, mechaninį smūgį ir nuolatinį pagreitį (išcentrinę jėgą).

Mechaninis vibracijos įtempis reiškia mechaninį įtempį, kurį sukuria elektroniniai gaminiai, judantys aplink tam tikrą pusiausvyros padėtį, veikiami išorinių aplinkos jėgų. Mechaninė vibracija pagal atsiradimo priežastį skirstoma į laisvąją vibraciją, priverstinę vibraciją ir savaime sužadinamą vibraciją; pagal mechaninės vibracijos judėjimo taisykles skirstoma į sinusinę vibraciją ir atsitiktinę vibraciją. Šios dvi vibracijos formos turi skirtingą gaminių naikinamąją galią. Pastarasis yra labiau destruktyvus. Didesnis, todėl dauguma vibracijos bandymų įvertinimų atlieka atsitiktinius vibracijos bandymus. Mechaninės vibracijos poveikis elektroniniams gaminiams apima vibracijos sukeltą deformaciją, lenkimą, įtrūkimus, lūžius ir kt. Elektroniniai gaminiai, kurie ilgą laiką buvo veikiami vibracijos, dėl nuovargio įtrūks konstrukcinės sąsajos medžiagos ir sukels mechaninį nuovargio gedimą; Jei taip atsitinka, Rezonansas sukelia per didelio įtempimo įtrūkimų gedimą, dėl kurio elektroniniai gaminiai gali akimirksniu pažeisti konstrukciją. Mechaninis vibracijos įtempis, kurį patiria elektroniniai gaminiai, atsiranda dėl mechaninių darbo aplinkos apkrovų, tokių kaip orlaivių, transporto priemonių, laivų, orlaivių ir antžeminių mechaninių konstrukcijų mechaninės aplinkos apkrovos, pvz. nėra darbinės būklės. Ir kaip transporto priemonėje montuojami arba ore montuojami komponentai, veikimo metu jie neišvengiamai patiria mechaninės vibracijos. Elektroninių gaminių prisitaikymas prie pasikartojančių mechaninių vibracijų veikimo metu gali būti įvertintas atliekant mechaninius vibracijos bandymus (ypač atsitiktinius vibracijos bandymus).

Mechaninis smūgio įtempis – mechaninis įtempis, atsirandantis dėl vienos tiesioginės elektroninio gaminio ir kito objekto (ar komponento) sąveikos, veikiant išorinėms aplinkos jėgoms, dėl kurios staigiai pasikeičia gaminio jėga, poslinkis, greitis arba pagreitis. akimirksniu. Stresas. Veikiant mechaniniam poveikiui, gaminiai per labai trumpą laiką gali išleisti ir perduoti didelę energiją, todėl gaminys gali būti rimtai pažeistas, pvz., sukels elektroninių gaminių gedimus, akimirksniu atsidarys/trumpasis jungimas, taip pat gali įtrūkti ir lūžti. surinkimo ir pakavimo struktūra. laukti. Skirtingai nuo ilgalaikės vibracijos sukeliamų kaupiamųjų pažeidimų, dėl mechaninio poveikio gaminių žala yra koncentruotas energijos išsiskyrimas. Todėl mechaninio smūgio bandymo dydis yra didelis, o smūgio impulso trukmė trumpa. Didžiausia gaminio pažeidimo vertė yra pagrindinė Impulso trukmė yra tik nuo kelių milisekundžių iki dešimčių milisekundžių, o vibracija po pagrindinio impulso greitai slopsta. Šio mechaninio smūgio įtempio dydį lemia didžiausias pagreitis ir smūgio impulso trukmė. Didžiausio pagreičio dydis atspindi gaminiui taikomos smūgio jėgos dydį, o smūgio impulso trukmės įtaka gaminiui yra susijusi su natūraliu gaminio dažniu. susijęs. Elektroninių gaminių patiriamas mechaninis poveikis atsiranda dėl drastiškų elektroninės įrangos ir įrangos mechaninės būklės pokyčių, tokių kaip avarinis stabdymas ir transporto priemonių smūgis, orlaivių kritimai ir avarijos, artilerijos ugnies paleidimas, cheminės energijos sprogimai ir branduoliniai sprogimai, raketų sprogimai ir tt Stiprus mechaninis poveikis, staigi jėga ar staigus judėjimas dėl pakrovimo, iškrovimo, transportavimo ar darbų vietoje taip pat privers gaminį atlaikyti mechaninį poveikį. Mechaniniai smūgių bandymai gali būti naudojami siekiant įvertinti elektroninių gaminių (pvz., grandinių konstrukcijų) prisitaikymą prie nesikartojančių mechaninių poveikių naudojimo ir transportavimo metu.

Nuolatinis pagreičio (išcentrinės jėgos) įtempis reiškia išcentrinę jėgą, kurią sukuria nuolatinis laikiklio judėjimo krypties pasikeitimas, kai elektroniniai gaminiai veikia ant judančio laikiklio. Išcentrinė jėga yra virtuali inercinė jėga, kuri išlaiko besisukantį objektą tolstant nuo sukimosi centro. Išcentrinė jėga yra vienodo dydžio ir priešingos krypties įcentrinei jėgai. Išnykus įcentrinei jėgai, kurią sudaro grynoji išorinė jėga ir nukreipta į apskritimo centrą, besisukantis objektas nebesisuks. Vietoj to, šiuo metu jis išskrenda išilgai sukimosi trajektorijos liestinės krypties ir šiuo metu gaminys yra pažeistas. Išcentrinės jėgos dydis yra susijęs su judančio objekto mase, greičiu ir pagreičiu (sukimosi spinduliu). Elektroninių komponentų, kurie nėra tvirtai suvirinti, komponentai nuskris dėl litavimo jungčių atsijungimo veikiant išcentrinei jėgai, todėl komponentai nuskris. Produkto gedimas. Išcentrinė jėga, kurią patiria elektroniniai gaminiai, atsiranda dėl nuolat kintančios elektroninės įrangos ir įrangos veikimo būsenos judėjimo kryptimi, pvz., besikeičiančių transporto priemonių, orlaivių, raketų, raketų ir kt. krypties pasikeitimų, dėl kurių elektroninė įranga ir vidinė įranga sukelia komponentai, atlaikantys kitas nei gravitacijos išcentrines jėgas. Jo veikimo laikas svyruoja nuo kelių sekundžių iki kelių minučių, pavyzdžiui, raketos ir raketos. Baigus keisti kryptį, išcentrinė jėga išnyksta, o vėl pakeitus kryptį išcentrinė jėga vėl veikia, o tai gali sudaryti ilgalaikę nenutrūkstamą išcentrinę jėgą. Elektroninių gaminių, ypač didelio tūrio paviršiuje montuojamų komponentų, suvirinimo struktūros tvirtumą galima įvertinti atliekant nuolatinio pagreičio bandymą (išcentrinį bandymą).

3. Drėgmės stresas

Drėgmės įtempis reiškia drėgmės įtampą, kurią elektroniniai gaminiai patiria dirbdami atmosferinėje aplinkoje, kurioje yra tam tikra drėgmė. Elektroniniai gaminiai yra labai jautrūs drėgmei. Santykinei aplinkos drėgmei viršijus 30 % RH, gaminių metalinės medžiagos gali būti korozijos, o elektrinių charakteristikų parametrai gali nukrypti arba viršyti leistinas nuokrypas. Pavyzdžiui, ilgalaikėmis didelės drėgmės sąlygomis izoliacinių medžiagų izoliacinės savybės sumažės sugėrus drėgmę, sukeldamos trumpąjį jungimą arba aukštos įtampos elektros smūgį; kontaktiniams elektroniniams komponentams, tokiems kaip kištukai, kištukiniai lizdai ir pan., prie paviršiaus prisitvirtinus drėgmei, lengvai atsiras korozija ir susidarys oksido plėvelė. , todėl padidės kontaktinio įrenginio atsparumas, o sunkiais atvejais grandinė bus užblokuota; labai drėgnoje aplinkoje, veikiant relės kontaktams, rūkas ar vandens garai sukels kibirkštis ir jie nebegalės veikti; puslaidininkiniai lustai yra jautresni vandens garams, o kai vandens garai atsiranda ant lusto paviršiaus Jei jis viršija standartą, laidų Al korozija taps itin greita; Siekiant išvengti elektroninių komponentų korozijos nuo vandens garų, naudojama kapsuliavimo arba sandaraus pakavimo technologija, skirta komponentams izoliuoti nuo išorinės atmosferos ir taršos. Drėgmės įtempis, kurį patiria elektroniniai gaminiai, atsiranda dėl vandens garų, prisitvirtinusių prie medžiagų paviršiaus elektroninės įrangos ir įrangos darbo aplinkoje, ir vandens garų, kurie prasiskverbia į komponentus. Drėgmės įtempio dydis yra susijęs su aplinkos drėgmės lygiu. Mano šalies pietrytinės pakrantės zonos yra didelės drėgmės zonos. Ypač pavasarį ir vasarą santykinė oro drėgmė pasiekia didžiausią daugiau nei 90 % RH. Drėgmės įtaka yra neišvengiama problema. Elektroninių gaminių pritaikomumas naudoti ar laikyti didelės drėgmės sąlygomis gali būti įvertintas atliekant pastovios būsenos drėgnos šilumos bandymus ir atsparumo drėgmei bandymus.

4. Druskos purškimo stresas

Druskos purškimo įtempis reiškia druskos purslų įtempį, kurį medžiagos paviršius patiria, kai elektroniniai gaminiai veikia atmosferos dispersijos aplinkoje, kurią sudaro maži druskos turintys lašeliai. Druskos purškalas paprastai gaunamas iš jūros klimato aplinkos ir vidaus druskos ežero klimato aplinkos. Pagrindiniai jo komponentai yra NaCl ir vandens garai. Na+ ir Cl- jonų buvimas yra pagrindinė metalinių medžiagų korozijos priežastis. Kai druskos purškalas prilimpa prie izoliatoriaus paviršiaus, jo paviršiaus atsparumas sumažės. Kai izoliatorius sugers druskos tirpalą, jo tūrinis pasipriešinimas sumažės 4 dydžiais. Kai druskos purškalas prilimpa prie judančių mechaninių dalių paviršiaus, padidėja korozijos produktų gamyba. Jei trinties koeficientas yra per didelis, judančios dalys gali net užstrigti; nors siekiant išvengti puslaidininkinių lustų korozijos, naudojama kapsuliavimo ir sandaraus pakavimo technologija, elektroninių prietaisų išoriniai kaiščiai neišvengiamai dažnai praranda savo funkciją dėl druskos purškimo korozijos; spausdinimas Korozija ant PCB gali sutrumpinti gretimus laidus. Druskos purškimo stresas, kurį patiria elektroniniai gaminiai, atsiranda dėl druskos turinčio rūko atmosferos aplinkoje. Pakrantės zonose arba laivuose ir karo laivuose atmosferoje yra daug druskos, kuri turi rimtą poveikį elektroninių komponentų pakuotėms. Elektroninių pakuočių pritaikymas prie druskos purškimo gali būti įvertintas pagreitinant koroziją atliekant druskos purškimo bandymą.

5. Elektromagnetinis įtempis

Elektromagnetinis įtempis reiškia elektromagnetinį įtempį, kurį elektroniniai gaminiai patiria elektromagnetiniame lauke, kuriame elektrinis laukas ir magnetinis laukas keičiasi interaktyviai. Elektromagnetinį lauką sudaro du aspektai: elektrinis laukas ir magnetinis laukas, kurių charakteristikas atitinkamai atspindi elektrinio lauko intensyvumas E (arba elektrinis poslinkis D) ir magnetinio srauto tankis B (arba magnetinio lauko intensyvumas H). Elektromagnetiniame lauke elektrinis laukas ir magnetinis laukas yra glaudžiai susiję. Laike kintantis elektrinis laukas sukels magnetinį lauką, o laike kintantis magnetinis laukas sukels elektrinį lauką. Elektrinis laukas ir magnetinis laukas sužadina vienas kitą, todėl elektromagnetinio lauko judėjimas sudaro elektromagnetines bangas. Elektromagnetinės bangos gali savaime sklisti vakuume arba materijoje. Elektrinis laukas ir magnetinis laukas svyruoja fazėje ir yra statmeni vienas kitam. Jie erdvėje juda bangų pavidalu. Judantis elektrinis laukas, magnetinis laukas ir sklidimo kryptis yra statmenos viena kitai. Elektromagnetinių bangų sklidimo greitis vakuume yra šviesos greitis (3×10^8m/s). Paprastai elektromagnetinės bangos, į kurias nukreipiami elektromagnetiniai trukdžiai, yra radijo bangos ir mikrobangos. Kuo didesnis elektromagnetinių bangų dažnis, tuo didesnė elektromagnetinės spinduliuotės galimybė. Elektroninių komponentų gaminiuose elektromagnetinio lauko elektromagnetiniai trukdžiai (EMI) yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos komponento elektromagnetiniam suderinamumui (EMS). Šis elektromagnetinių trukdžių šaltinis kyla dėl abipusių trukdžių tarp vidinių elektroninio komponento komponentų ir trukdžių iš išorinės elektroninės įrangos. Gali turėti rimtų pasekmių elektroninių komponentų veikimui ir funkcionalumui. Pavyzdžiui, jei magnetiniai komponentai, esantys DC/DC maitinimo modulyje, sukelia elektromagnetinius trikdžius elektroniniams įrenginiams, tai tiesiogiai paveiks išėjimo pulsacijos įtampos parametrus; radijo dažnio spinduliuotės poveikis elektroniniams gaminiams tiesiogiai pateks į vidinę grandinę per gaminio apvalkalą arba bus paverstas į gaminį. Elektroninių komponentų anti-elektromagnetinių trukdžių gebėjimas gali būti įvertintas atliekant elektromagnetinio suderinamumo bandymus ir elektromagnetinio lauko artimojo lauko skenavimo bandymus.