Основни напрежения на околната среда, причиняващи повреда на електронни продукти

По време на работния процес на електронни продукти, в допълнение към електрическите напрежения като напрежение и ток на електрически товари, напреженията на околната среда включват също висока температура и температурни цикли, механични вибрации и удари, влага и солен спрей, смущения в електромагнитното поле и др. влиянието на горния стрес на околната среда, продуктите могат да претърпят влошаване на производителността, отклонение на параметрите, корозия на материала и т.н. или дори да се повредят.

След като електронните продукти са произведени, от проверката, инвентаризацията, транспортирането до употребата и поддръжката, всички те са засегнати от екологичен стрес, което води до непрекъсната промяна на физическите, химичните, механичните и електрическите свойства на продукта. Процесът на промяна може да бъде бавен или бавен. Преходно, всичко зависи от вида на стреса от околната среда и големината на стреса.

1. Температурен стрес

Електронните продукти ще издържат на температурен стрес във всяка среда. Големината на температурния стрес зависи от вида на околната среда, структурата на продукта и работното състояние. Температурният стрес включва стабилен температурен стрес и променящ се температурен стрес.

Температурният стрес в стационарно състояние се отнася до температурата на реакция на електронните продукти, когато те работят или се съхраняват в среда с определена температура. Когато температурата на реакция надхвърли лимита, на който продуктът може да издържи, съставният продукт няма да може да работи в рамките на определения диапазон на електрическите параметри, което може да доведе до омекване и деформиране на материала на продукта или намаляване на изолационните характеристики или дори прегряване и изгори. По това време продуктът се подлага на високи температури. Пренапрежението и пренапрежението при висока температура може да причини повреда на продукта за кратък период от време; когато температурата на реакция не надвишава определения работен температурен диапазон на продукта, ефектът от температурния стрес в стационарно състояние се проявява в дългосрочния ефект, а температурата Дългосрочните ефекти ще накарат материалите на продукта постепенно да стареят и електрическите параметрите на производителността да се отклоняват или надхвърлят допустимите граници, което в крайна сметка води до повреда на продукта. За продукта температурният стрес, който издържа в този момент, е дългосрочен температурен стрес. Температурният стрес в стационарно състояние, изпитван от електронните продукти, идва от натоварването на околната температура на продукта и топлината, генерирана от собствената му консумация на енергия. Например, поради повреда на охладителната система или изтичане на високотемпературен топлинен поток от оборудването, температурата на компонента ще надвиши горната граница на допустимата температура и компонентът ще издържи на високи температури. Свръх стрес; когато температурата на околната среда за съхранение е стабилна за дълго време, продуктът е подложен на дълготраен температурен стрес. Способността за ограничаване на устойчивостта на висока температура на електронните продукти може да се определи чрез стъпковия тест за печене при висока температура, а продължителността на живота на електронните продукти, работещи при дългосрочни температури, може да бъде оценена чрез теста за живот в стационарно състояние (ускоряване при висока температура).

Променящото се температурно напрежение се отнася до термичното напрежение върху интерфейса на материала, причинено от температурни промени, когато електронен продукт е в състояние на променяща се температура поради разликата в коефициента на топлинно разширение на всеки функционален материал на продукта. Когато температурата се промени драстично, продуктът може да се спука на повърхността на материала и да се повреди. По това време продуктът е подложен на свръхнапрежение при промяна на температурата или на стрес от температурен шок; когато температурата се променя сравнително бавно, ефектът от променящия се температурен стрес се проявява като дълготраен. Интерфейсът на материала продължава да издържа на топлинния стрес, генериран при температурни промени, и може да възникне повреда от микропукнатини в локални микрозони. Тази повреда постепенно се натрупва, като в крайна сметка води до напукване или повреда на интерфейса на материала на продукта. По това време продуктът е подложен на продължителни температурни промени. Стрес или стрес от температурен цикъл. Променящият се температурен стрес, изпитван от електронните продукти, идва от температурните промени на средата, в която се намира продуктът, и неговия собствен статус на превключване. Например при преместване от топло закрито на студено открито, при силна слънчева радиация, внезапен дъжд или потапяне във вода, бързи температурни промени на самолета от земята до голяма надморска височина, периодична работа в среда на студена зона и излагане на слънце и обратно-слънчеви промени в пространството. Промени, повторно запояване и преработване на модули на микросхеми и др., Продуктът е подложен на температурен удар; периодичните промени в естествената климатична температура, периодичните работни условия, промените в работната температура на самата система на оборудването и промените в обема на разговорите на комуникационното оборудване причиняват оборудване Когато консумацията на енергия варира, продуктът е подложен на стрес от температурен цикъл. Тестът за термичен шок може да се използва за оценка на устойчивостта на електронните продукти на внезапни промени в температурата, а тестът за температурен цикъл може да се използва за оценка на адаптивността на електронните продукти към дългосрочна работа при редуващи се условия на висока и ниска температура.

2. Механичен стрес

Механичните напрежения, понесени от електронните продукти, включват механични вибрации, механичен удар и постоянно ускорение (центробежна сила).

Механичното вибрационно напрежение се отнася до механично напрежение, генерирано от електронни продукти, които се движат възвратно-постъпателно около определена равновесна позиция под действието на външни сили на околната среда. Механичните вибрации се класифицират според причината за тяхното генериране на свободни вибрации, принудени вибрации и самовъзбуждащи се вибрации; според правилата за движение на механичната вибрация, тя се класифицира на синусоидална вибрация и произволна вибрация. Тези две форми на вибрации имат различна разрушителна сила върху продуктите. Последното е по-разрушително. По-големи, така че повечето оценки на вибрационните тестове приемат произволни вибрационни тестове. Въздействието на механичните вибрации върху електронните продукти включва деформация, огъване, пукнатини, счупвания и т.н., причинени от вибрации. Електронни продукти, които са били под действието на вибрационен стрес за дълго време, ще доведат до напукване на структурните интерфейсни материали поради умора и ще причинят повреда от механична умора; ако това се случи, резонансът води до повреда при напукване от свръхнапрежение, причинявайки мигновено структурно увреждане на електронните продукти. Механичното вибрационно напрежение, което понасят електронните продукти, идва от механичните натоварвания на работната среда, като въртене, пулсация, трептене и други механични натоварвания на околната среда на самолети, превозни средства, кораби, летателни апарати и наземни механични конструкции, особено по време на транспортиране, когато продуктът не е в работно състояние. И като монтирани на превозни средства или бордови компоненти, те неизбежно са подложени на механични вибрации по време на работа. Приспособимостта на електронните продукти към повтарящи се механични вибрации по време на работа може да бъде оценена чрез тестове за механични вибрации (особено тестове за произволни вибрации).

Напрежението от механичен удар се отнася до механично напрежение, причинено от едно директно взаимодействие между електронен продукт и друг обект (или компонент) под действието на външни сили на околната среда, което води до внезапна промяна в силата, изместването, скоростта или ускорението на продукта в миг. стрес. Под действието на напрежение от механичен удар, продуктите могат да освободят и пренесат значителна енергия за много кратък период от време, причинявайки сериозна повреда на продукта, като причиняване на неизправност на електронни продукти, незабавно отваряне/късо съединение и напукване и счупване на монтажна и опаковъчна структура. изчакайте. За разлика от кумулативните щети, причинени от продължителна вибрация, щетите на продуктите, причинени от механично въздействие, представляват концентрирано освобождаване на енергия. Следователно мащабът на изпитването за механичен удар е голям и продължителността на ударния импулс е кратка. Пиковата стойност на повредата на продукта е основната. Продължителността на импулса е само няколко милисекунди до десетки милисекунди, а вибрацията след основния импулс затихва бързо. Големината на това напрежение от механичен удар се определя от пиковото ускорение и продължителността на ударния импулс. Големината на пиковото ускорение отразява величината на силата на удара, приложена към продукта, докато въздействието на продължителността на импулса на удара върху продукта е свързано с естествената честота на продукта. свързани. Напрежението от механичен удар, понесено от електронните продукти, идва от драстични промени в механичното състояние на електронно оборудване и оборудване, като аварийно спиране и удар на превозни средства, изпускане от въздуха и катастрофи на самолети, изстрелване на артилерийски огън, експлозии с химическа енергия и ядрени експлозии, ракетни експлозии и др. Силно механично въздействие, внезапна сила или внезапно движение поради товарене, разтоварване, транспортиране или работа на място също ще накарат продукта да издържи на механично въздействие. Тестовете за механичен удар могат да се използват за оценка на адаптивността на електронните продукти (като структури на вериги) към неповтарящи се механични удари по време на употреба и транспортиране.

Напрежението при постоянно ускорение (центробежна сила) се отнася до центробежна сила, генерирана от непрекъснатата промяна на посоката на движение на носача, когато електронните продукти работят върху движещ се носач. Центробежната сила е виртуална инерционна сила, която държи въртящ се обект да се движи далеч от центъра на въртене. Центробежната сила е равна по големина и противоположна по посока на центростремителната сила. След като центростремителната сила, образувана от общата външна сила и сочеща към центъра на кръга, изчезне, въртящият се обект вече няма да се върти. Вместо това в този момент той излита по допирателната посока на траекторията на въртене и продуктът се поврежда в този момент. Размерът на центробежната сила е свързан с масата, скоростта и ускорението (радиуса на въртене) на движещия се обект. За електронни компоненти, които не са здраво заварени, компонентите ще отлетят поради отделянето на спойките под действието на центробежна сила, което ще доведе до излитане на компонентите. Неизправност на продукта. Центробежната сила, понасяна от електронните продукти, идва от непрекъснато променящото се работно състояние на електронно оборудване и оборудване в посоката на движение, като например промени в посоката на работещи превозни средства, самолети, ракети и ракети и т.н., което причинява електронно оборудване и вътрешни компоненти да издържат на центробежни сили, различни от гравитацията. Времето за действие варира от няколко секунди до няколко минути, като ракетите и ракетите са примери. След като промяната на посоката приключи, центробежната сила изчезва и центробежната сила действа отново, когато посоката се промени отново, което може да образува дългосрочна непрекъсната центробежна сила. Твърдината на заваръчната структура на електронните продукти, особено на компонентите за повърхностен монтаж с голям обем, може да бъде оценена чрез изпитване с постоянно ускорение (центробежно изпитване).

3. Стрес от влага

Стресът от влага се отнася до стреса от влага, който издържат електронните продукти, когато работят в атмосферна среда с определена влажност. Електронните продукти са много чувствителни към влага. След като относителната влажност на околната среда надвиши 30% RH, металните материали на продуктите могат да бъдат корозирали и параметрите на електрическите характеристики може да се отклонят или да надхвърлят допустимите граници. Например, при дългосрочни условия на висока влажност, изолационните характеристики на изолационните материали ще намалеят след абсорбиране на влага, причинявайки късо съединение или токови удари с високо напрежение; за контактни електронни компоненти, като щепсели, контакти и т.н., когато влагата е прикрепена към повърхността, лесно ще възникне корозия и ще се образува оксиден филм. , което води до увеличаване на съпротивлението на контактното устройство и в тежки случаи веригата ще бъде блокирана; в силно влажна среда мъглата или водната пара ще предизвикат появата на искри, когато контактите на релето работят, и те вече няма да могат да работят; полупроводниковите чипове са по-чувствителни към водни пари и след като водните пари се появят на повърхността на чипа. Ако надвишава стандарта, корозията на кабелите Al ще стане изключително бърза; за да се предотврати корозията на електронните компоненти от водна пара, технологията за капсулиране или херметично опаковане се използва за изолиране на компонентите от външната атмосфера и замърсяване. Стресът от влага, понесен от електронните продукти, идва от водната пара, прикрепена към повърхността на материалите в работната среда на електронно оборудване и оборудване, и водната пара, която прониква в компонентите. Големината на напрежението от влага е свързана с нивото на влажност на околната среда. Югоизточните крайбрежни райони на моята страна са райони с висока влажност. Особено през пролетта и лятото относителната влажност достига максимум над 90% RH. Влиянието на влажността е неизбежен проблем. Приспособимостта на електронните продукти за използване или съхранение при условия на висока влажност може да бъде оценена чрез стационарни тестове за влажна топлина и тестове за устойчивост на влага.

4. Стрес от солен спрей

Стресът от солена пръска се отнася до напрежението от солена пръска, което издържа повърхността на материала, когато електронните продукти работят в среда на атмосферна дисперсия, съставена от малки капчици, съдържащи сол. Соленият спрей обикновено идва от морската климатична среда и климатичната среда на вътрешните солени езера. Основните му компоненти са NaCl и водна пара. Наличието на Na+ и Cl- йони е основната причина за корозия на метални материали. Когато солен спрей полепне по повърхността на изолатора, неговата повърхностна устойчивост ще бъде намалена. След като изолаторът абсорбира солния разтвор, неговото обемно съпротивление ще намалее с 4 порядъка. Когато солен спрей полепне по повърхността на движещи се механични части, производството на корозионни продукти се увеличава. Ако коефициентът на триене е твърде голям, движещите се части могат дори да блокират; въпреки че технологията за капсулиране и херметично опаковане е възприета, за да се избегне корозията на полупроводниковите чипове, външните щифтове на електронните устройства неизбежно често губят своята функция поради корозия от солен спрей; печат Корозията на печатната платка може да доведе до късо съседно окабеляване. Стресът от солена пръска, който понасят електронните продукти, идва от съдържащата сол мъгла в атмосферната среда. В крайбрежните зони или на кораби и военни кораби атмосферата съдържа много сол, което оказва сериозно влияние върху опаковките на електронните компоненти. Приспособимостта на електронните пакети към солен спрей може да бъде оценена чрез ускоряване на корозията чрез тест със солен спрей.

5. Електромагнитен стрес

Електромагнитното напрежение се отнася до електромагнитното напрежение, което електронните продукти понасят в електромагнитното поле, където електрическото поле и магнитното поле се променят интерактивно. Електромагнитното поле включва два аспекта: електрическо поле и магнитно поле, чиито характеристики са представени съответно от интензитет на електрическото поле E (или електрическо изместване D) и плътност на магнитния поток B (или интензитет на магнитното поле H). В електромагнитното поле електрическото поле и магнитното поле са тясно свързани. Променливото във времето електрическо поле ще предизвика магнитно поле, а променливото магнитно поле ще предизвика електрическо поле. Електрическото поле и магнитното поле се възбуждат взаимно, причинявайки движението на електромагнитното поле да образува електромагнитни вълни. Електромагнитните вълни могат да се саморазпространяват във вакуум или материя. Електрическото поле и магнитното поле осцилират във фаза и са перпендикулярни едно на друго. Те се движат под формата на вълни в пространството. Движещото се електрическо поле, магнитното поле и посоката на разпространение са перпендикулярни едно на друго. Скоростта на разпространение на електромагнитните вълни във вакуум е скоростта на светлината (3×10^8m/s). Обикновено електромагнитните вълни, върху които се фокусират електромагнитните смущения, са радиовълни и микровълни. Колкото по-висока е честотата на електромагнитните вълни, толкова по-голям е капацитетът на електромагнитното излъчване. За продукти с електронни компоненти електромагнитната интерференция (EMI) на електромагнитното поле е основният фактор, влияещ върху електромагнитната съвместимост (EMC) на компонента. Този източник на електромагнитни смущения идва от взаимните смущения между вътрешните компоненти на електронния компонент и смущенията от външно електронно оборудване. Може да има сериозни ефекти върху производителността и функционалността на електронните компоненти. Например, ако магнитните компоненти вътре в DC/DC захранващия модул причиняват електромагнитни смущения на електронните устройства, това ще повлияе директно на параметрите на изходното напрежение на пулсации; въздействието на радиочестотното излъчване върху електронните продукти ще навлезе директно във вътрешната верига през корпуса на продукта или ще се преобразува в Проведен тормоз навлиза в продукта. Способността на електронните компоненти срещу електромагнитни смущения може да бъде оценена чрез тестове за електромагнитна съвместимост и тестове за сканиране на електромагнитно поле в близко поле.