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电子产品制造出来后,从筛选、库存、运输到利用、维修,无不受到环境应力的浸染,致使产品的物理、化学、机器和电性能不断发生变革,其变革过程可以是缓慢的,也可以是瞬变的,这完备取决于环境应力的种类和应力的大小。
一、温度应力
在任何环境下电子产品都会承受温度应力,温度应力的大小取决于所处的环境类型、产品构造和事情状态,温度应力包括稳态温度应力和变革温度应力。
稳态温度应力,是指电子产品在某一温度环境下事情或贮存时自身的相应温度。当相应温度超过产品所能承受的极限时,组件产品将无法事情在规定的电参数范围内,可能导致产品材料软化变形或绝缘性能低落,乃至过热烧毁,对产品而言此时承受的是高温过应力,高温过应力在很短的浸染韶光内就能导致产品失落效;当相应温度未超过产品规定的事情温度范围时,稳态温度应力的浸染则表现在永劫光浸染的效应上,温度的永劫光浸染使产品材料逐渐老化、电性能参数漂移或超差,终极导致产品失落效,对产品而言此时承受的温度应力是长期温度应力。电子产品承受的稳态温度应力来自产品所处的环境温度载荷和自身功耗产生的热量,例如,由于散热系统故障、装备高温热流泄露会导致部件温度超出许可温度的上限,部件承受的是高温过应力;在贮存环境温度长期稳定的事情状态下,产品承受的是长期温度应力。可以通过步进高温烘烤试验确定电子产品的耐高温极限能力,通过稳态寿命试验(高温加速)评价电子产品在长期温度下事情的寿命。
变革温度应力,是指电子产品处于变革温度状态时,由于产品各功能材料的热膨胀系数的差异,导致材料界面承受因温度变革所产生的一种热应力。当温度变革剧烈时,可能使产品在材料界面发生瞬间爆裂而失落效,此时产品承受的是温变过应力或称温度冲击应力;当温度变革较为缓慢时,变革温度应力的浸染表现为永劫光的浸染效应,材料界面不断承受温变下产生的热应力,局部微区可能涌现微裂损伤,这种损伤逐渐积累,终极导致产品材料界面开裂或破丢失效,此时产品承受的是长期温变应力或称温度循环应力。电子产品承受的变革温度应力来自产品所处环境的温度变革和自身的开关事情状态。例如,在从温暖的室内搬到寒冷的室外、在强烈的太阳辐射下、溘然降雨或浸到水中、飞机从地面到高空的快速温度变革、寒带环境的间断事情、太空中朝阳和背阳的变革、微电路模块的再流焊和返工等情形下,产品承受的是温度冲击应力;在自然景象温度的周期变革、间断事情状态、设备系统本身的事情温度变革、通信设备通话量变革导致设备功耗颠簸的情形下,产品承受的是温度循环应力。可以通过热冲击试验评价电子产品在遭受温度骤变时的抵抗能力,通过温度循环试验评价电子产品在高低温交替变革条件下永劫光事情的适应能力。
二、机器应力
电子产品承受的机器应力包括机器振动、机器冲击、恒定加速度(离心力)三种应力。
机器振动应力,是指电子产品在环境外力的浸染下环绕某一平衡位置进行往来来往运动所产生的一种机器应力。机器振动按其产生的缘故原由分类有自由振动、强制振动、自激振动;按机器振动的运动规律分类有正弦振动、随机振动,这两种振动形式对产品产生的毁坏力不同,后者毁坏力度更大,因此振动试验考察大部分采取随机振动试验。机器振动对电子产品的影响包括由振动引起产品的变形、波折、裂纹、断裂等,长期处于振动应力浸染下的电子产品,将使构造界面材料因疲倦而涌现开裂,发生机器疲倦失落效;若发生共振则导致过应力开裂失落效,使电子产品发生瞬间构造毁坏。电子产品承受的机器振动应力来自事情环境的机器载荷,例如,飞机、车辆、船舶、空中翱翔器和地面机器构造的旋转、脉动、振荡等环境机器载荷,特殊是在产品非事情状态下的运输中和作为车载或机载部件在事情状态下的运行中都难免承受机器振动应力。可以通过机器振动试验(特殊是随机振动试验)评价电子产品在事情过程中受到重复性机器振动的适应能力。
机器冲击应力,是指电子产品在环境外力的浸染下与另一物体(或构件)发生单次相互直接浸染,导致产品在瞬间发生力、位移、速率或加速度的溘然变革所产生的一种机器应力,在机器冲击应力的浸染下,产品能在极短的韶光内开释转移相称大的能量,使产品遭受严重毁坏,如导致电子产品误动作、瞬间开路/短路以及组装封装构造的开裂、断裂等。与振动的永劫光浸染所带来的累积损伤不同,机器冲击对产品的毁坏表现为能量的集中开释,以是机器冲击试验量级较大、冲击脉冲持续韶光较短,造成产品毁坏的峰值即主脉冲的持续韶光只有数毫秒至数十毫秒,主脉冲之后的振动衰减很快。这种机器冲击应力的大小由峰值加速度和冲击脉冲持续韶光共同决定,峰值加速度的大小反响了施加给产品的冲击力的大小,而冲击脉冲持续韶光的是非对产品的影响则与产品的固有频率有关。电子产品承受的机器冲击应力来自电子设备和装备机器状态的剧烈变革,例如,车辆紧急制动和撞击、飞机的空投和坠落、炮火的发射、化学能爆炸和核爆、导弹爆炸等带来的强烈机器冲击力,由于装卸、运输或现场事情而造成的溘然受力或溘然移动也会使产品承受机器冲击力。可以通过机器冲击试验评价电子产品(如电路构造)在利用和运输中受到非重复性机器冲击的适应能力。
恒定加速度(离心力)应力,是指电子产品在运动的载体上事情时由于载体运动方向连续变革而产生的一种离心浸染力。离心力是一种虚拟的惯性力,它使旋转的物体始终保持着阔别旋转中央的趋势,离心力与向心力大小相等、方向相反,一旦由合外力形成并指向圆心的向心力消逝,旋转物体将不再旋转而是沿此刻旋转轨迹的切线方向飞出,对产品而言此刻便发生了毁坏。离心力的大小与运动物体的质量、运动速率和加速度(旋转半径)有关,对付焊接不稳定的电子元器件,在离心力的浸染下会发生因焊点脱开而导致的元器件飞离征象,使产品失落效。电子产品承受的离心力来自电子设备和装备在运动方向上连续变革的运行状态,例如,运行的车辆、飞机、火箭以及导弹变向等,使得电子设备及内部元器件要承受重力以外的离心力浸染,其浸染韶光从几秒到几分钟不等,以火箭、导弹为例,一旦变向完成则离心力消逝,再次变向离心力又再次浸染,可能形成长期不断浸染的离心力。可以通过恒定加速度试验(离心试验)评价电子产品特殊是大体积表贴元件焊接构造的稳定性。
三、湿润应力
湿润应力,是指电子产品在一定湿度的大气环境中事情时所承受的湿润应力。电子产品对湿度非常敏感,一旦环境的相对湿度超过30%RH,产品金属材料就有可能受到堕落,电性能参数可能漂移或超差。例如,在长期高湿条件下,绝缘材料吸潮后绝缘性能低落,造成短路或高压电击;对付打仗性电子元件,如插头、插座等,其表面附着水分的情形下随意马虎发生堕落,天生氧化膜,使得打仗性器件电阻增大,严重时将造成电路不通;严重湿润环境下,雾气或水汽会使继电器触点动作时涌现火花,无法再动作;半导体芯片对水汽更为敏感,一旦芯片表面水汽超标,其布线Al的堕落会变得极为迅速;为避免电子元器件被水汽堕落,采纳包封或气密封装技能使元器件与外界大气和污染隔离。电子产品承受的湿润应力来自电子设备和装备事情环境中附着材料表面的水汽和渗入元器件内部的水汽,湿润应力的大小与环境湿度的高低有关。我国东南沿海地区是湿度较高的地区,特殊是春夏季节,相对湿度最高达到90%RH以上,湿润影响是一个不可回避的问题。可以通过稳态湿热试验、耐湿试验评价电子产品在高湿条件下利用或贮存的适应性。
四、盐雾应力
盐雾应力,是指电子产品在由含盐眇小液滴构成的大气弥散环境中事情时材料表面所承受的盐雾应力。盐雾一样平常来自海洋景象环境、内地盐湖景象环境,其紧张身分为NaCl和水汽,Na+和Cl-离子的存在是导致金属材料被堕落的根本缘故原由。当盐雾附着在绝缘体表面时,将使其表面电阻降落,而绝缘体接管盐溶液后,它的导体电阻将降落4个数量级;盐雾附着在运动的机器部件表面时,由于堕落物的产生增大了摩擦系数乃至会涌现运动部件被卡去世的状况;只管采纳了包封和气密封装技能以避免半导体芯片的堕落,但电子器件的外引脚不可避免常常因盐雾锈蚀而失落去浸染;印制电路板(PCB)的堕落物可以把相邻的布线短路。电子产品承受的盐雾应力来自大气环境中的含盐雾气,在沿海地区或船舶、舰艇上,大气中含有很多盐分,这对电子元器件的封装带来严重影响。可以通过盐雾试验加速堕落的办法评价电子封装耐盐雾的适应性。
五、电磁应力
电磁应力,是指电子产品在电场和磁场交互变革的电磁场中所承受的电磁应力。电磁场包含电场与磁场两个方面,其特性分别用电场强度E(或电位移D)和磁通密度B(或磁场强度H)表示。在电磁场中,电场和磁场密切干系,时变的电场会引起磁场,时变的磁场会引起电场,电场与磁场相互勉励导致电磁场的运动而形成电磁波。电磁波能够在真空或物质中自传播,电场和磁场同相振荡且相互垂直在空间以波的形式移动,移动中的电场、磁场、传播方向三者相互垂直,在真空中电磁波的传播速率为光速(310^8m/s)。常日电磁滋扰关注的电磁波是无线电波和微波,电磁波频率越高电磁辐射能力越大。对电子组件产品而言,电磁场的电磁滋扰(EMI)是影响组件电磁兼容性(EMC)的紧张成分,这种电磁滋扰源来自电子组件内部元器件之间的相互滋扰和外部电子设备的滋扰,对电子组件的性能和功能可能造成严重影响。例如,DC/DC电源模块内部磁性元件若对电子器件产生电磁滋扰,将直接影响输出纹波电压参数;射频辐射对电子产品的影响会通过产品外壳直接进入内部电路,或被接口线端转化为传导骚扰,进入产品内部。可以通过电磁兼容性试验和电磁场近场扫描检测评价电子组件的抗电磁滋扰能力。(来源于嘉峪检测网)
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