Belangrijkste omgevingsfactoren die storingen in elektronische producten veroorzaken

Tijdens het werkproces van elektronische producten omvatten omgevingsstress, naast elektrische spanningen zoals spanning en stroom van elektrische belastingen, ook hoge temperatuur- en temperatuurcycli, mechanische trillingen en schokken, vocht en zoutnevel, elektromagnetische veldinterferentie, enz. Onder de Onder invloed van de bovengenoemde omgevingsstress kunnen producten prestatieverslechtering, parameterafwijking, materiaalcorrosie enz. ervaren, of zelfs falen.

Nadat elektronische producten zijn vervaardigd, van screening, inventarisatie, transport tot gebruik en onderhoud, worden ze allemaal beïnvloed door omgevingsstress, waardoor de fysieke, chemische, mechanische en elektrische eigenschappen van het product voortdurend veranderen. Het veranderingsproces kan langzaam of traag zijn. Van voorbijgaande aard, het hangt allemaal af van het type omgevingsstress en de omvang van de stress.

1. Temperatuurstress

Elektronische producten zijn bestand tegen temperatuurstress in elke omgeving. De omvang van de temperatuurstress hangt af van het type omgeving, de productstructuur en de bedrijfstoestand. Temperatuurstress omvat stabiele temperatuurstress en veranderende temperatuurstress.

Steady-state temperatuurstress verwijst naar de reactietemperatuur van elektronische producten wanneer ze worden gebruikt of opgeslagen in een bepaalde temperatuuromgeving. Wanneer de reactietemperatuur de limiet overschrijdt waartegen het product bestand is, zal het componentproduct niet in staat zijn om binnen het gespecificeerde elektrische parameterbereik te werken, waardoor het productmateriaal zachter en vervormd kan worden, of de isolatieprestaties kunnen afnemen of zelfs oververhit kunnen raken. en branden. Het product wordt op dit moment blootgesteld aan hoge temperaturen. Overbelasting en overbelasting bij hoge temperaturen kunnen binnen korte tijd productstoringen veroorzaken; Wanneer de responstemperatuur het gespecificeerde bedrijfstemperatuurbereik van het product niet overschrijdt, komt het effect van stabiele temperatuurstress tot uiting in het langetermijneffect, en de temperatuur. Langetermijneffecten zullen ervoor zorgen dat productmaterialen geleidelijk verouderen en elektrische prestatieparameters afwijken of toleranties overschrijden, wat uiteindelijk kan leiden tot productfalen. Voor het product is de temperatuurstress die het op dit moment ondervindt langdurige temperatuurstress. De constante temperatuurstress die elektronische producten ervaren, is afkomstig van de omgevingstemperatuurbelasting van het product en de warmte die wordt gegenereerd door zijn eigen stroomverbruik. Als gevolg van een storing in het koelsysteem of lekkage van warmtestroom bij hoge temperatuur uit de apparatuur zal de temperatuur van het onderdeel bijvoorbeeld de bovengrens van de toegestane temperatuur overschrijden en zal het onderdeel hoge temperaturen weerstaan. Overstress; wanneer de temperatuur van de opslagomgeving lange tijd stabiel is, wordt het product blootgesteld aan langdurige temperatuurstress. Het weerstandsvermogen bij hoge temperaturen van elektronische producten kan worden bepaald via de stapsgewijze baktest bij hoge temperatuur, en de levensduur van elektronische producten die bij langdurige temperaturen werken, kan worden geëvalueerd via de steady-state levensduurtest (versnelling bij hoge temperatuur).

Veranderende temperatuurstress verwijst naar de thermische spanning op het materiaalgrensvlak die wordt veroorzaakt door temperatuurveranderingen wanneer een elektronisch product zich in een veranderende temperatuurtoestand bevindt als gevolg van het verschil in thermische uitzettingscoëfficiënt van elk functioneel materiaal van het product. Wanneer de temperatuur drastisch verandert, kan het product barsten op het materiaalgrensvlak en defect raken. Op dit moment wordt het product onderworpen aan overbelasting door temperatuurveranderingen of temperatuurschokken; wanneer de temperatuur relatief langzaam verandert, manifesteert het effect van veranderende temperatuurstress zich op de lange termijn. Het materiaalgrensvlak blijft bestand tegen de thermische spanning die wordt gegenereerd onder temperatuurveranderingen, en microscheurschade kan optreden in lokale microgebieden. Deze schade stapelt zich geleidelijk op, wat uiteindelijk leidt tot barsten of schade aan de materiaalinterface van het product. Op dit moment wordt het product blootgesteld aan langdurige temperatuurveranderingen. Stress- of temperatuurcyclusstress. De veranderende temperatuurstress die elektronische producten ervaren, is het gevolg van de temperatuurveranderingen van de omgeving waarin het product zich bevindt en zijn eigen schakelstatus. Bijvoorbeeld bij het verplaatsen van een warme binnenruimte naar een koude buitenruimte, onder sterke zonnestraling, plotselinge regenval of onderdompeling in water, snelle temperatuurveranderingen van vliegtuigen van de grond naar grote hoogte, af en toe werken in koude zones en de zon gerichte omgevingen. en tegenzonveranderingen in de ruimte. Door veranderingen, reflow-solderen en herwerken van microcircuitmodules, enz., wordt het product blootgesteld aan temperatuurschokstress; periodieke veranderingen in de natuurlijke klimaattemperatuur, periodieke werkomstandigheden, veranderingen in de bedrijfstemperatuur van het apparatuursysteem zelf en veranderingen in het belvolume van communicatieapparatuur veroorzaken apparatuur. Wanneer het stroomverbruik fluctueert, wordt het product blootgesteld aan temperatuurcyclusstress. De thermische schoktest kan worden gebruikt om de weerstand van elektronische producten tegen plotselinge temperatuurveranderingen te evalueren, en de temperatuurcyclustest kan worden gebruikt om het aanpassingsvermogen van elektronische producten aan langdurig gebruik onder afwisselend hoge en lage temperatuuromstandigheden te evalueren.

2. Mechanische spanning

De mechanische spanningen die elektronische producten ondergaan, omvatten mechanische trillingen, mechanische schokken en constante versnelling (middelpuntvliedende kracht).

Mechanische trillingsspanning verwijst naar een mechanische spanning die wordt gegenereerd door elektronische producten die heen en weer bewegen rond een bepaalde evenwichtspositie onder invloed van externe omgevingskrachten. Mechanische trillingen worden geclassificeerd op basis van de oorzaak van het ontstaan ​​ervan in vrije trillingen, gedwongen trillingen en zelfopgewekte trillingen; volgens de bewegingsregels van mechanische trillingen wordt het geclassificeerd in sinusoïdale trillingen en willekeurige trillingen. Deze twee vormen van trillingen hebben verschillende destructieve krachten op producten. Dit laatste is destructiever. Groter, dus de meeste beoordelingen van trillingstests maken gebruik van willekeurige trillingstests. De impact van mechanische trillingen op elektronische producten omvat vervorming, buiging, scheuren, breuken, enz. veroorzaakt door trillingen. Elektronische producten die lange tijd onder invloed van trillingsbelasting staan, zullen ervoor zorgen dat de structurele interfacematerialen barsten als gevolg van vermoeidheid en mechanische vermoeidheidsproblemen veroorzaken; als dit gebeurt, leidt resonantie tot overspanningsscheuren, waardoor onmiddellijke structurele schade aan elektronische producten ontstaat. De mechanische trillingsbelasting die elektronische producten ondergaan, is het gevolg van de mechanische belastingen van de werkomgeving, zoals rotatie, pulsatie, oscillatie en andere mechanische belastingen van vliegtuigen, voertuigen, schepen, luchtvoertuigen en mechanische grondconstructies, vooral tijdens transport wanneer het product verkeert niet in werkende staat. En omdat ze op een voertuig of in de lucht worden gemonteerd, worden ze tijdens het gebruik onvermijdelijk blootgesteld aan mechanische trillingsbelasting. Het aanpassingsvermogen van elektronische producten aan repetitieve mechanische trillingen tijdens bedrijf kan worden geëvalueerd door middel van mechanische trillingstests (vooral willekeurige trillingstests).

Mechanische schokspanning verwijst naar een mechanische spanning die wordt veroorzaakt door een enkele directe interactie tussen een elektronisch product en een ander object (of onderdeel) onder invloed van externe omgevingskrachten, resulterend in een plotselinge verandering in kracht, verplaatsing, snelheid of versnelling van het product in een ogenblik. Spanning. Onder invloed van mechanische schokbelasting kunnen producten in zeer korte tijd aanzienlijke energie vrijgeven en overdragen, waardoor ernstige schade aan het product ontstaat, zoals het slecht functioneren van elektronische producten, onmiddellijke open-/kortsluiting, en barsten en breuken in het product. assemblage- en verpakkingsstructuur. wachten. Anders dan de cumulatieve schade veroorzaakt door langdurige trillingen, is de schade aan producten veroorzaakt door mechanische impact een geconcentreerde uitstoot van energie. Daarom is de omvang van de mechanische botsproef groot en is de duur van de botspuls kort. De piekwaarde van productschade is de belangrijkste. De duur van de puls bedraagt ​​slechts enkele milliseconden tot tientallen milliseconden en de trilling na de hoofdpuls neemt snel af. De grootte van deze mechanische impactspanning wordt bepaald door de piekversnelling en de duur van de impactpuls. De omvang van de piekversnelling weerspiegelt de omvang van de impactkracht die op het product wordt uitgeoefend, terwijl de impact van de duur van de impactpuls op het product gerelateerd is aan de natuurlijke frequentie van het product. verwant. De mechanische impactbelasting die elektronische producten ondergaan, is het gevolg van drastische veranderingen in de mechanische toestand van elektronische apparatuur en apparatuur, zoals noodremmen en impact van voertuigen, luchtlandingen en crashes van vliegtuigen, de lancering van artillerievuur, chemische energie-explosies en nucleaire explosies, raketexplosies, etc. Sterke mechanische impact, plotselinge kracht of plotselinge beweging als gevolg van laden, lossen, transport of werkzaamheden ter plaatse zullen er ook voor zorgen dat het product mechanische impact kan weerstaan. Mechanische impacttests kunnen worden gebruikt om het aanpassingsvermogen van elektronische producten (zoals circuitstructuren) aan niet-repetitieve mechanische schokken tijdens gebruik en transport te evalueren.

Constante versnellingsspanning (middelpuntvliedende kracht) verwijst naar een middelpuntvliedende kracht die wordt gegenereerd door de voortdurende verandering van de bewegingsrichting van de drager wanneer elektronische producten op een bewegende drager werken. Centrifugaalkracht is een virtuele traagheidskracht die ervoor zorgt dat een roterend object wegbeweegt van het rotatiecentrum. De middelpuntvliedende kracht is even groot en tegengesteld in richting aan de middelpuntzoekende kracht. Zodra de middelpuntzoekende kracht, gevormd door de netto externe kracht en die naar het midden van de cirkel wijst, verdwijnt, zal het roterende object niet langer roteren. In plaats daarvan vliegt het op dit moment langs de raakrichting van het rotatietraject naar buiten en wordt het product op dit moment beschadigd. De grootte van de middelpuntvliedende kracht hangt samen met de massa, snelheid en versnelling (rotatiestraal) van het bewegende object. Bij elektronische componenten die niet stevig zijn gelast, zullen de componenten wegvliegen als gevolg van het loskomen van de soldeerverbindingen onder invloed van de middelpuntvliedende kracht, waardoor de componenten wegvliegen. Productfout. De middelpuntvliedende kracht die elektronische producten ondergaan, komt voort uit de voortdurend veranderende bedrijfsstatus van elektronische apparatuur en apparatuur in de bewegingsrichting, zoals de richtingsveranderingen van rijdende voertuigen, vliegtuigen, raketten en raketten, enz., waardoor elektronische apparatuur en interne onderdelen die bestand zijn tegen andere middelpuntvliedende krachten dan de zwaartekracht. De actietijd varieert van een paar seconden tot een paar minuten, waarbij raketten en raketten als voorbeeld worden genomen. Zodra de verandering van richting is voltooid, verdwijnt de middelpuntvliedende kracht en treedt de middelpuntvliedende kracht weer in werking wanneer de richting weer wordt veranderd, wat op lange termijn een continue middelpuntvliedende kracht kan vormen. De stevigheid van de lasstructuur van elektronische producten, vooral componenten voor opbouwmontage met een groot volume, kan worden geëvalueerd door middel van constante versnellingstests (centrifugaaltests).

3. Vochtstress

Vochtstress verwijst naar de vochtstress die elektronische producten ondergaan bij het werken in een atmosferische omgeving met een bepaalde luchtvochtigheid. Elektronische producten zijn zeer gevoelig voor vocht. Zodra de relatieve vochtigheid van de omgeving hoger is dan 30% RH, kunnen de metalen materialen van de producten worden gecorrodeerd en kunnen de elektrische prestatieparameters afwijken of de toleranties overschrijden. Onder langdurige omstandigheden met een hoge luchtvochtigheid zullen de isolatieprestaties van isolatiematerialen bijvoorbeeld afnemen nadat ze vocht hebben geabsorbeerd, wat kortsluiting of elektrische schokken met een hoge spanning veroorzaakt; bij contact-elektronische componenten, zoals stekkers, stopcontacten, enz., wanneer vocht zich aan het oppervlak hecht, zal er gemakkelijk corrosie optreden en zal er zich een oxidefilm vormen. , waardoor de weerstand van het contactapparaat toeneemt en in ernstige gevallen het circuit wordt geblokkeerd; in een zeer vochtige omgeving zullen nevel of waterdamp ervoor zorgen dat er vonken ontstaan ​​wanneer de relaiscontacten in werking treden, waardoor deze niet langer kunnen werken; halfgeleiderchips zijn gevoeliger voor waterdamp, en zodra er waterdamp op het oppervlak van de chip ontstaat. Als deze de norm overschrijdt, zal de corrosie van Al-bedrading extreem snel worden; Om te voorkomen dat elektronische componenten worden gecorrodeerd door waterdamp, wordt inkapseling of luchtdichte verpakkingstechnologie gebruikt om de componenten te isoleren van de buitenlucht en vervuiling. De vochtbelasting die elektronische producten ondergaan, is afkomstig van de waterdamp die zich aan het oppervlak van de materialen in de werkomgeving van elektronische apparatuur en apparatuur hecht en de waterdamp die in de componenten dringt. De omvang van de vochtstress hangt samen met het niveau van de omgevingsvochtigheid. De zuidoostelijke kustgebieden van mijn land zijn gebieden met een hoge luchtvochtigheid. Vooral in het voorjaar en de zomer bereikt de relatieve luchtvochtigheid maximaal meer dan 90% RV. De invloed van vochtigheid is een onvermijdelijk probleem. Het aanpassingsvermogen van elektronische producten voor gebruik of opslag onder omstandigheden met hoge luchtvochtigheid kan worden geëvalueerd door middel van steady-state vochtige hittetests en vochtbestendigheidstests.

4. Zoutsproeistress

Zoutsproeistress verwijst naar de zoutsproeispanning die het materiaaloppervlak te verduren krijgt wanneer elektronische producten werken in een atmosferische dispersieomgeving die bestaat uit zouthoudende kleine druppeltjes. Zoutnevel is over het algemeen afkomstig van het zeeklimaat en het binnenklimaat van de zoutmeren. De belangrijkste componenten zijn NaCl en waterdamp. De aanwezigheid van Na+ en Cl-ionen is de fundamentele oorzaak van corrosie van metalen materialen. Wanneer zoutnevel zich aan het oppervlak van een isolator hecht, zal de oppervlakteweerstand ervan afnemen. Nadat de isolator de zoutoplossing heeft geabsorbeerd, zal de volumeweerstand ervan met 4 ordes van grootte worden verminderd. Wanneer zoutnevel zich hecht aan het oppervlak van bewegende mechanische onderdelen, neemt de productie van corrosieproducten toe. Als de wrijvingscoëfficiënt te groot is, kunnen bewegende delen zelfs vastlopen; Hoewel inkapselings- en luchtdichte verpakkingstechnologie worden toegepast om corrosie van halfgeleiderchips te voorkomen, verliezen de externe pinnen van elektronische apparaten onvermijdelijk vaak hun functie als gevolg van zoutsproeicorrosie; printen Corrosie op de printplaat kan kortsluiting veroorzaken in aangrenzende bedrading. De zoutsproeistress die elektronische producten met zich meebrengen, wordt veroorzaakt door de zouthoudende mist in de atmosferische omgeving. In kustgebieden of op schepen en oorlogsschepen bevat de atmosfeer veel zout, wat ernstige gevolgen heeft voor de verpakking van elektronische componenten. Het aanpassingsvermogen van elektronische pakketten aan zoutnevel kan worden geëvalueerd door corrosie te versnellen door middel van een zoutneveltest.

5. Elektromagnetische spanning

Elektromagnetische spanning verwijst naar de elektromagnetische spanning die elektronische producten ondergaan in het elektromagnetische veld, waarbij het elektrische veld en het magnetische veld interactief veranderen. Het elektromagnetische veld omvat twee aspecten: elektrisch veld en magnetisch veld, waarvan de kenmerken worden weergegeven door respectievelijk elektrische veldintensiteit E (of elektrische verplaatsing D) en magnetische fluxdichtheid B (of magnetische veldintensiteit H). In het elektromagnetische veld zijn het elektrische veld en het magnetische veld nauw verwant. Een in de tijd variërend elektrisch veld zal een magnetisch veld veroorzaken, en een in de tijd variërend magnetisch veld zal een elektrisch veld veroorzaken. Het elektrische veld en het magnetische veld prikkelen elkaar, waardoor de beweging van het elektromagnetische veld elektromagnetische golven vormt. Elektromagnetische golven kunnen zichzelf voortplanten in vacuüm of materie. Het elektrische veld en het magnetische veld oscilleren in fase en staan ​​loodrecht op elkaar. Ze bewegen zich in de vorm van golven in de ruimte. Het bewegende elektrische veld, het magnetische veld en de voortplantingsrichting staan ​​loodrecht op elkaar. De voortplantingssnelheid van elektromagnetische golven in een vacuüm is de snelheid van het licht (3×10^8m/s). Meestal zijn de elektromagnetische golven waarop elektromagnetische interferentie zich richt, radiogolven en microgolven. Hoe hoger de frequentie van elektromagnetische golven, hoe groter het elektromagnetische stralingsvermogen. Voor elektronische componentproducten is de elektromagnetische interferentie (EMI) van het elektromagnetische veld de belangrijkste factor die de elektromagnetische compatibiliteit (EMC) van het component beïnvloedt. Deze bron van elektromagnetische interferentie komt voort uit de wederzijdse interferentie tussen interne componenten van de elektronische component en de interferentie van externe elektronische apparatuur. Kan ernstige gevolgen hebben voor de prestaties en functionaliteit van elektronische componenten. Als de magnetische componenten in de DC/DC-voedingsmodule bijvoorbeeld elektromagnetische interferentie op elektronische apparaten veroorzaken, heeft dit direct invloed op de uitgangsrimpelspanningsparameters; de impact van radiofrequentiestraling op elektronische producten komt rechtstreeks in het interne circuit terecht via de productomhulling, of wordt omgezet in geleide intimidatie die het product binnendringt. Het anti-elektromagnetische interferentievermogen van elektronische componenten kan worden geëvalueerd door middel van elektromagnetische compatibiliteitstests en elektromagnetische veld-near-field-scantests.