Tekanan Lingkungan Utama yang Menyebabkan Kegagalan Produk Elektronik

Selama proses pengerjaan produk elektronik, selain tekanan listrik seperti tegangan dan arus beban listrik, tekanan lingkungan juga mencakup siklus suhu dan suhu tinggi, getaran dan benturan mekanis, semprotan uap air dan garam, gangguan medan elektromagnetik, dll. pengaruh tekanan lingkungan di atas, produk mungkin mengalami penurunan kinerja, penyimpangan parameter, korosi material, dll., atau bahkan gagal.

Setelah produk elektronik diproduksi, mulai dari penyaringan, inventaris, transportasi hingga penggunaan dan pemeliharaan, semuanya dipengaruhi oleh tekanan lingkungan, menyebabkan sifat fisik, kimia, mekanik, dan listrik produk terus berubah. Proses perubahannya bisa lambat atau lambat. Sementara, semuanya bergantung pada jenis tekanan lingkungan dan besarnya tekanan tersebut.

1. Stres suhu

Produk elektronik akan tahan terhadap tekanan suhu di lingkungan apa pun. Besarnya tekanan suhu bergantung pada jenis lingkungan, struktur produk, dan kondisi kerja. Stres suhu mencakup tekanan suhu kondisi tunak dan perubahan tekanan suhu.

Tekanan suhu kondisi tunak mengacu pada suhu respons produk elektronik saat dioperasikan atau disimpan dalam lingkungan suhu tertentu. Ketika suhu respons melebihi batas yang dapat ditahan oleh produk, produk komponen tidak akan dapat bekerja dalam kisaran parameter kelistrikan yang ditentukan, yang dapat menyebabkan bahan produk melunak dan berubah bentuk, atau kinerja insulasi menurun, atau bahkan terlalu panas. dan terbakar. Produk terkena suhu tinggi saat ini. Tekanan berlebih dan tekanan berlebih pada suhu tinggi dapat menyebabkan kegagalan produk dalam waktu singkat; ketika suhu respons tidak melebihi kisaran suhu pengoperasian produk yang ditentukan, efek tekanan suhu kondisi tunak diwujudkan dalam efek jangka panjang, dan suhu Efek jangka panjang akan menyebabkan bahan produk secara bertahap menua, dan listrik parameter kinerja menyimpang atau melampaui toleransi, yang pada akhirnya menyebabkan kegagalan produk. Untuk produk, tekanan suhu yang dialaminya saat ini adalah tekanan suhu jangka panjang. Tekanan suhu stabil yang dialami oleh produk elektronik berasal dari beban suhu sekitar produk dan panas yang dihasilkan oleh konsumsi dayanya sendiri. Misalnya, karena kegagalan sistem pendingin atau kebocoran aliran panas suhu tinggi dari peralatan, suhu komponen akan melebihi batas atas suhu yang diijinkan, dan komponen akan tahan terhadap suhu tinggi. Stres berlebihan; ketika suhu lingkungan penyimpanan stabil untuk waktu yang lama, produk akan mengalami tekanan suhu jangka panjang. Kemampuan batas ketahanan suhu tinggi produk elektronik dapat ditentukan melalui uji pemanggangan suhu tinggi bertahap, dan masa pakai produk elektronik yang beroperasi pada suhu jangka panjang dapat dievaluasi melalui uji umur kondisi tunak (percepatan suhu tinggi).

Perubahan tegangan suhu mengacu pada tegangan termal pada antarmuka material yang disebabkan oleh perubahan suhu ketika suatu produk elektronik berada dalam keadaan suhu yang berubah karena perbedaan koefisien muai panas setiap bahan fungsional produk. Ketika suhu berubah secara drastis, produk dapat pecah pada antarmuka material dan rusak. Pada saat ini, produk mengalami tekanan berlebih akibat perubahan suhu atau tekanan kejut suhu; ketika suhu berubah relatif lambat, efek perubahan tekanan suhu diwujudkan dalam jangka panjang. Antarmuka material terus menahan tekanan termal yang dihasilkan di bawah perubahan suhu, dan kerusakan retakan mikro dapat terjadi di area mikro lokal. Kerusakan ini secara bertahap terakumulasi, yang pada akhirnya menyebabkan retak atau kerusakan pada antarmuka material produk. Pada saat ini, produk mengalami perubahan suhu jangka panjang. Stres atau stres siklus suhu. Perubahan tekanan suhu yang dialami oleh produk elektronik berasal dari perubahan suhu lingkungan di mana produk tersebut berada dan status peralihannya sendiri. Misalnya, saat berpindah dari ruangan yang hangat ke luar ruangan yang dingin, di bawah radiasi matahari yang kuat, curah hujan yang tiba-tiba atau terendam air, perubahan suhu pesawat yang cepat dari permukaan tanah ke ketinggian, pekerjaan yang terputus-putus di lingkungan zona dingin, dan paparan sinar matahari. dan perubahan balik matahari di ruang angkasa. Perubahan, penyolderan reflow, dan pengerjaan ulang modul sirkuit mikro, dll., produk terkena tekanan kejut suhu; perubahan berkala pada suhu iklim alami, kondisi kerja yang terputus-putus, perubahan suhu pengoperasian sistem peralatan itu sendiri, dan perubahan volume panggilan peralatan komunikasi menyebabkan peralatan Ketika konsumsi daya berfluktuasi, produk mengalami tekanan siklus suhu. Uji kejut termal dapat digunakan untuk mengevaluasi ketahanan produk elektronik terhadap perubahan suhu yang tiba-tiba, dan uji siklus suhu dapat digunakan untuk mengevaluasi kemampuan adaptasi produk elektronik terhadap pengoperasian jangka panjang dalam kondisi suhu tinggi dan rendah yang bergantian.

2. Tekanan mekanis

Tekanan mekanis yang dialami oleh produk elektronik meliputi getaran mekanis, guncangan mekanis, dan percepatan konstan (gaya sentrifugal).

Tegangan getaran mekanis mengacu pada tegangan mekanis yang dihasilkan oleh produk elektronik yang bergerak bolak-balik di sekitar posisi keseimbangan tertentu di bawah pengaruh gaya lingkungan eksternal. Getaran mekanis diklasifikasikan menurut penyebab timbulnya menjadi getaran bebas, getaran paksa, dan getaran eksitasi sendiri; Menurut kaidah gerak getaran mekanik dibedakan menjadi getaran sinusoidal dan getaran acak. Kedua bentuk getaran ini mempunyai daya rusak yang berbeda pada produk. Yang terakhir ini lebih merusak. Lebih besar, sehingga sebagian besar penilaian uji getaran mengadopsi uji getaran acak. Dampak getaran mekanis pada produk elektronik antara lain deformasi, tekukan, retak, patah, dan lain-lain yang disebabkan oleh getaran. Produk elektronik yang telah lama terkena tekanan getaran akan menyebabkan retaknya material antarmuka struktural karena kelelahan dan menyebabkan kegagalan kelelahan mekanis; jika ini terjadi Resonansi menyebabkan kegagalan retak akibat tegangan berlebih, yang menyebabkan kerusakan struktural seketika pada produk elektronik. Tekanan getaran mekanis yang ditanggung oleh produk elektronik berasal dari beban mekanis lingkungan kerja, seperti rotasi, denyut, osilasi, dan beban mekanis lingkungan lainnya pada pesawat, kendaraan, kapal laut, kendaraan udara, dan struktur mekanis darat, terutama selama pengangkutan ketika produk tersebut tidak dalam kondisi berfungsi. Dan sebagai komponen yang dipasang di kendaraan atau di udara, komponen tersebut pasti akan mengalami tekanan getaran mekanis selama pengoperasian. Kemampuan beradaptasi produk elektronik terhadap getaran mekanis berulang selama pengoperasian dapat dievaluasi melalui uji getaran mekanis (terutama uji getaran acak).

Tegangan tumbukan mekanis mengacu pada tegangan mekanis yang disebabkan oleh interaksi langsung tunggal antara produk elektronik dan benda (atau komponen) lain di bawah pengaruh gaya lingkungan eksternal, yang mengakibatkan perubahan gaya, perpindahan, kecepatan, atau percepatan produk secara tiba-tiba. sejenak. Menekankan. Di bawah pengaruh tekanan benturan mekanis, produk dapat melepaskan dan mentransfer energi dalam jumlah besar dalam waktu yang sangat singkat, menyebabkan kerusakan serius pada produk, seperti menyebabkan kegagalan fungsi produk elektronik, korsleting/terbuka seketika, serta retak dan patah pada produk. struktur perakitan dan pengemasan. Tunggu. Berbeda dengan kerusakan kumulatif akibat getaran jangka panjang, kerusakan produk akibat benturan mekanis merupakan pelepasan energi yang terkonsentrasi. Oleh karena itu, besarnya uji tumbukan mekanis besar dan durasi denyut tumbukan pendek. Nilai puncak kerusakan produk adalah yang utama. Durasi pulsa hanya beberapa milidetik hingga puluhan milidetik, dan getaran setelah pulsa utama berkurang dengan cepat. Besarnya tegangan tumbukan mekanis ini ditentukan oleh percepatan puncak dan durasi pulsa tumbukan. Besarnya percepatan puncak mencerminkan besarnya gaya tumbukan yang diterapkan pada produk, sedangkan dampak durasi pulsa tumbukan pada produk berhubungan dengan frekuensi alami produk. terkait. Tekanan dampak mekanis yang dialami oleh produk elektronik berasal dari perubahan drastis pada kondisi mekanis peralatan dan perlengkapan elektronik, seperti pengereman darurat dan benturan kendaraan, jatuhnya pesawat dan jatuhnya pesawat, peluncuran tembakan artileri, ledakan energi kimia dan ledakan nuklir, ledakan rudal, dll. Dampak mekanis yang kuat, gaya yang tiba-tiba atau gerakan yang tiba-tiba akibat bongkar muat, pengangkutan atau pekerjaan di lokasi juga akan menyebabkan produk tahan terhadap benturan mekanis. Uji dampak mekanis dapat digunakan untuk mengevaluasi kemampuan adaptasi produk elektronik (seperti struktur sirkuit) terhadap dampak mekanis yang tidak berulang selama penggunaan dan transportasi.

Tegangan percepatan konstan (gaya sentrifugal) mengacu pada gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh perubahan arah gerak pembawa secara terus menerus ketika produk elektronik bekerja pada pembawa yang bergerak. Gaya sentrifugal adalah gaya inersia maya yang membuat benda berputar menjauhi pusat rotasi. Gaya sentrifugal sama besarnya dan berlawanan arah dengan gaya sentripetal. Setelah gaya sentripetal yang dibentuk oleh gaya luar total dan menunjuk ke pusat lingkaran menghilang, benda yang berputar tidak akan berputar lagi. Sebaliknya, ia terbang sepanjang garis singgung lintasan rotasi pada saat ini, dan produk tersebut rusak pada saat ini. Besar kecilnya gaya sentrifugal berhubungan dengan massa, kecepatan dan percepatan (radius rotasi) benda bergerak. Untuk komponen elektronik yang tidak dilas dengan kuat, komponen tersebut akan terbang karena terlepasnya sambungan solder akibat gaya sentrifugal sehingga menyebabkan komponen tersebut terbang. Kegagalan produk. Gaya sentrifugal yang dialami oleh produk elektronik berasal dari perubahan status pengoperasian peralatan dan peralatan elektronik yang terus menerus terhadap arah pergerakan, seperti perubahan arah kendaraan yang sedang berjalan, pesawat terbang, roket, dan rudal, dll, yang menyebabkan peralatan elektronik dan internal. komponen untuk menahan gaya sentrifugal selain gravitasi. Waktu aksinya berkisar dari beberapa detik hingga beberapa menit, dengan mengambil roket dan rudal sebagai contoh. Setelah perubahan arah selesai, gaya sentrifugal menghilang, dan gaya sentrifugal bekerja lagi ketika arah diubah lagi, yang dapat membentuk gaya sentrifugal terus menerus dalam jangka panjang. Keteguhan struktur pengelasan produk elektronik, terutama komponen pemasangan permukaan bervolume besar, dapat dievaluasi melalui pengujian percepatan konstan (pengujian sentrifugal).

3. Stres kelembaban

Stres kelembapan mengacu pada tekanan kelembapan yang dialami produk elektronik saat bekerja di lingkungan atmosfer dengan kelembapan tertentu. Produk elektronik sangat sensitif terhadap kelembapan. Jika kelembapan relatif lingkungan melebihi 30% RH, bahan logam pada produk dapat terkorosi, dan parameter kinerja kelistrikan dapat menyimpang atau melebihi toleransi. Misalnya, dalam kondisi kelembaban tinggi dalam jangka panjang, kinerja insulasi bahan insulasi akan menurun setelah menyerap kelembapan, menyebabkan korsleting atau sengatan listrik tegangan tinggi; untuk komponen elektronik kontak, seperti steker, soket, dll., bila permukaannya lembab, korosi akan mudah terjadi dan lapisan oksida akan terbentuk. , menyebabkan resistansi perangkat kontak meningkat, dan dalam kasus yang parah, sirkuit akan diblokir; di lingkungan yang sangat lembab, kabut atau uap air akan menyebabkan munculnya percikan api ketika kontak relai beroperasi, dan tidak dapat lagi beroperasi; chip semikonduktor lebih sensitif terhadap uap air, dan sekali uap air terjadi pada permukaan chip Jika melebihi standar, korosi pada kabel Al akan menjadi sangat cepat; untuk mencegah komponen elektronik terkorosi oleh uap air, digunakan teknologi enkapsulasi atau pengemasan kedap udara untuk mengisolasi komponen dari atmosfer luar dan polusi. Tekanan kelembaban yang dialami oleh produk elektronik berasal dari uap air yang menempel pada permukaan material di lingkungan kerja peralatan dan perlengkapan elektronik serta uap air yang menembus ke dalam komponen. Besarnya tekanan kelembaban berhubungan dengan tingkat kelembaban lingkungan. Daerah pesisir tenggara negara saya merupakan daerah dengan kelembaban tinggi. Terutama di musim semi dan musim panas, kelembapan relatif mencapai maksimum lebih dari 90%RH. Pengaruh kelembaban merupakan masalah yang tidak dapat dihindari. Kemampuan beradaptasi produk elektronik untuk digunakan atau disimpan dalam kondisi kelembapan tinggi dapat dievaluasi melalui uji panas lembab dalam kondisi stabil dan uji ketahanan kelembapan.

4. Stres akibat semprotan garam

Tekanan semprotan garam mengacu pada tekanan semprotan garam yang dialami permukaan material saat produk elektronik bekerja di lingkungan dispersi atmosfer yang terdiri dari tetesan kecil yang mengandung garam. Semburan garam umumnya berasal dari lingkungan iklim laut dan lingkungan iklim danau garam pedalaman. Komponen utamanya adalah NaCl dan uap air. Adanya ion Na+ dan Cl- merupakan penyebab mendasar terjadinya korosi pada material logam. Ketika semprotan garam menempel pada permukaan isolator, maka resistansi permukaannya akan berkurang. Setelah isolator menyerap larutan garam, resistansi volumenya akan berkurang sebesar 4 kali lipat. Ketika semprotan garam menempel pada permukaan bagian mekanis yang bergerak, produksi produk korosi meningkat. Jika koefisien gesekan terlalu besar, bagian yang bergerak mungkin akan tersangkut; meskipun teknologi enkapsulasi dan pengemasan kedap udara diadopsi untuk menghindari korosi pada chip semikonduktor, pin eksternal perangkat elektronik sering kali kehilangan fungsinya karena korosi semprotan garam; pencetakan Korosi pada PCB dapat menyebabkan korsleting pada kabel yang berdekatan. Tekanan semprotan garam yang ditimbulkan oleh produk elektronik berasal dari kabut yang mengandung garam di lingkungan atmosfer. Di wilayah pesisir atau di kapal dan kapal perang, atmosfernya banyak mengandung garam sehingga berdampak serius pada kemasan komponen elektronik. Kemampuan beradaptasi paket elektronik terhadap semprotan garam dapat dievaluasi dengan mempercepat korosi melalui uji semprotan garam.

5. Tegangan elektromagnetik

Tegangan elektromagnetik mengacu pada tegangan elektromagnetik yang ditanggung produk elektronik dalam medan elektromagnetik di mana medan listrik dan medan magnet berubah secara interaktif. Medan elektromagnetik mencakup dua aspek: medan listrik dan medan magnet, yang karakteristiknya masing-masing diwakili oleh intensitas medan listrik E (atau perpindahan listrik D) dan kerapatan fluks magnet B (atau intensitas medan magnet H). Dalam medan elektromagnetik, medan listrik dan medan magnet berkaitan erat. Medan listrik yang berubah terhadap waktu akan menimbulkan medan magnet, dan medan magnet yang berubah terhadap waktu akan menimbulkan medan listrik. Medan listrik dan medan magnet saling menggairahkan sehingga menyebabkan pergerakan medan elektromagnetik membentuk gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik dapat merambat sendiri dalam ruang hampa atau materi. Medan listrik dan medan magnet berosilasi sefasa dan saling tegak lurus. Mereka bergerak dalam bentuk gelombang di angkasa. Medan listrik yang bergerak, medan magnet, dan arah rambatnya saling tegak lurus. Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa adalah kecepatan cahaya ( 3×10^8m/s). Biasanya gelombang elektromagnetik yang menjadi fokus interferensi elektromagnetik adalah gelombang radio dan gelombang mikro. Semakin tinggi frekuensi gelombang elektromagnetik maka semakin besar pula kemampuan radiasi elektromagnetiknya. Untuk produk komponen elektronik, interferensi elektromagnetik (EMI) medan elektromagnetik merupakan faktor utama yang mempengaruhi kompatibilitas elektromagnetik (EMC) komponen. Sumber interferensi elektromagnetik ini berasal dari interferensi timbal balik antara komponen internal komponen elektronik dan interferensi dari peralatan elektronik eksternal. Mungkin berdampak serius pada kinerja dan fungsionalitas komponen elektronik. Misalnya, jika komponen magnetik di dalam modul daya DC/DC menyebabkan interferensi elektromagnetik pada perangkat elektronik, maka secara langsung akan mempengaruhi parameter tegangan riak keluaran; dampak radiasi frekuensi radio pada produk elektronik akan langsung masuk ke sirkuit internal melalui cangkang produk, atau diubah menjadi Pelecehan yang dilakukan memasuki produk. Kemampuan interferensi anti-elektromagnetik komponen elektronik dapat dievaluasi melalui pengujian kompatibilitas elektromagnetik dan pengujian pemindaian medan dekat medan elektromagnetik.