Miezul determinării tensiunii dominante prin combinarea analizei modului de avarie (FMEA) cu compararea mediului și potrivirea materialelor constă în „începând cu fenomenul de defecțiune, folosind condițiile de mediu ca fundal și folosirea proprietăților materialelor ca punte”, încrucișând-validarea acestor trei aspecte pentru a identifica cu precizie factorii cheie de stres care duc la degradarea produsului.
1. Analiza modului de eșec: deducerea „cauzelor” din „rezultate”
Modurile de eșec sunt cele mai directe indicii pentru determinarea stresului dominant; diferite moduri de defectare corespund unor tipuri specifice de stres.
Apar fisuri și fracturi:
Fractură de oboseală (striații de oboseală pe suprafața fracturii) → indicând sarcini alternative sau vibrații
Fisurarea prin coroziune sub tensiune (fisuri dendritice) → efort de tracțiune + mediu corosiv lucrând împreună
Fisurarea prin efort termic (care provine dintr-o regiune cu un gradient de temperatură mare) → ciclu termic sau schimbare rapidă a temperaturii
Degradarea performanței fără deformare semnificativă:
Scăderea rezistenței de izolație, creșterea curentului de scurgere → migrare electrochimică cauzată de căldură umedă + polarizare electrică (H3TRB)
Eșecul adeziv, delaminare → nepotrivire în coeficienții de dilatare termică conducând la stres interfacial
Degradarea suprafeței:
Pudrare, decolorare, fragilizare → dominată de iradierea UV sau îmbătrânirea termo-oxidativă
Rugina, coroziune cu sâmburi → coroziune electrochimică sub pulverizare de sare și medii umede
Acțiuni cheie: Colectați probe reale nereușite, efectuați analiza SEM a suprafeței de fractură și detectarea produsului de coroziune pentru a confirma microstructura și mecanismul de defecțiune.
2. Comparație de mediu: identificarea „forțelor motrice externe”
Comparați cantitativ factorii de stres din mediul produsului, identificând cei 1-2 factori cu cea mai mare intensitate și cea mai mare durată.
|
Tipul de mediu |
Stresul extern dominant |
Manifestări tipice |
|
Tropical/de coastă |
Temperatură și umiditate ridicate + pulverizare de sare |
Hidroliza, coroziune, electromigrare |
|
Deșert/Podiș |
Interval mare de temperatură diurnă (ΔT > 50 de grade) |
Oboseala termică, fisurarea sudurii |
|
Zona Industrială |
SO₂, NOₓ, ozon |
Coroziunea chimică, fisurarea cauciucului |
|
Expunerea în aer liber |
Radiația UV + ciclul de temperatură |
Degradarea polimerului, cretarea acoperirii |
|
Spațiu închis |
Temperatura constanta si ventilatie scazuta + acumulare de materii volatile |
Oxidare lenta, precipitare material |
Logica judecății: Dacă produsul este utilizat într-un mediu de 85 de grade /85% RH, stresul termic umed este mult mai mare decât într-un mediu uscat cu temperatură normală; impactul acestuia ar trebui evaluat mai întâi.
3. Potrivirea materialului: verificarea „sensibilității intrinseci”
Diferitele materiale sunt foarte sensibile la solicitări specifice; mecanismele lor de răspuns trebuie să fie determinate luând în considerare caracteristicile materialelor. Aliaje de aluminiu și oțel inoxidabil: predispus la fisurare prin coroziune sub tensiune și în medii cu ioni de clorură.
Materiale de încapsulare cu rășini epoxidice: foarte higroscopice, predispuse la expansiune în medii umede și fierbinți, ceea ce duce la delaminare interfacială.
Compozite din fibră de carbon: În condiții de temperatură ridicată și viteză mare de deformare, matricea este predispusă la descompunere, creând puncte slabe la interfața fibră/matrice.
Garnituri din cauciuc: predispuse la crăpare în medii cu ozon, în special în condiții de tracțiune statică.
Parametri cheie: Acordați atenție coeficientului de dilatare termică (CTE) al materialului, ratei de absorbție a umidității, rezistenței la tracțiune, rezistenței la intemperii etc. și potriviți stresul mediului.
4. Combinarea celor trei factori: construirea unei judecăți în buclă închisă-
Analiza-încrucișată a celor trei aspecte de mai sus ale informațiilor pentru a forma o verificare-în buclă închisă:
Observați fenomenul de defecțiune → Judecarea preliminară a posibilelor tipuri de tensiuni
Analizați mediul de utilizare → Eliminați cele mai probabile stresuri externe din acest mediu
Verificați proprietățile materialului → Verificați dacă materialul este sensibil la acest tip de solicitare
Judecata cuprinzătoare → Dacă toate trei indică același stres, acesta poate fi confirmat ca factor dominant
Exemplu: Un scurtcircuit a avut loc pe PCB-ul unei unități de control electronice după utilizare în Hainan
Modul de defecțiune: creșterea dendritei, curent de scurgere → Indică căldura umedă + tensiune de polarizare
Environment: High temperature and high humidity year-round (>35℃, >85%RH) → Stres puternic de căldură umedă
Material: substratul FR-4 este ușor higroscopic → sensibil la căldura umedă
→ Concluzie: stresul dominant este stresul electric cuplat cu căldura umedă, iar testarea HAST (JESD22-A101) trebuie utilizată. Verificare prin simulare
Rezumat: Modul de eșec este „simptomul”, mediul este „cauza”, iar materialul este „constituția”. Numai printr-o analiză colaborativă a tuturor celor trei pot fi evitate judecățile greșite, asigurându-se că testele de îmbătrânire accelerată reflectă cu adevărat performanța de fiabilitate a produsului în utilizarea efectivă.
