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環(huán)境應力與失效的關(guān)系

來源:蘇州寶昀通檢測設(shè)備有限公司   2025年08月28日 07:24  

1 溫度應力對產(chǎn)品的影響
         當討論產(chǎn)品壽命時,一般采用"θ℃規(guī)則"的表達方式。具體應用時可以表達為"10℃規(guī)則"等,當周圍環(huán)境溫度上升10℃時,產(chǎn)品壽命就會減少一半;當周圍環(huán)境溫度上升20℃時,產(chǎn)品壽命就會減少到四分之一。這種規(guī)則可以說明溫度是如何影響產(chǎn)品壽命(失效)的。
         高溫對產(chǎn)品的影響:老化、氧化、化學變化、熱擴散、電遷移、金屬遷移、熔化、汽化變型等
         低溫對產(chǎn)品的影響:脆化、結(jié)冰、粘度增大和固化、機械強度的降低、物理性收縮等

2 濕度對產(chǎn)品的影響
         高溫高濕條件作用試驗樣品上,可以構(gòu)成水氣吸附、吸收和擴散等作用。許多材料在吸濕后膨脹、性能變壞、引起物質(zhì)強度降低及其他主要機械性能的下降,吸附了水氣的絕緣材料不但會引起電性能下降,在一定條件下還會引發(fā)各種不同的失效,是影響電子產(chǎn)品最主要的失效環(huán)境。
         濕度對產(chǎn)品的影響:腐蝕、離子遷移、擴散、水解、爆裂、霉菌、

     濕度引起塑封半導體器件腐蝕的失效:
         在硅片上集成有大量電子元件的集成電路芯片及其元件通過導線連接起來構(gòu)成電路。由于鋁和鋁合金價格便宜,加工工藝簡單,因此通常被使用為集成電路的金屬線。從進行集成電路塑封工序開始,水氣便會通過環(huán)氧樹脂滲入引起鋁金屬導線產(chǎn)生腐蝕進而產(chǎn)生開路現(xiàn)象,成為品質(zhì)工程頭痛的問題。人們雖然通過各種改善包括采用不同環(huán)氧樹脂材料、改進塑封技術(shù)和提高非活性塑封膜為提高產(chǎn)品質(zhì)量進行了各種努力,但是隨著日新月異的半導體電子器件小型化發(fā)展,塑封鋁金屬導線腐蝕問題至今仍然是電子行業(yè)非常重要的技術(shù)課題

     鋁線中產(chǎn)生腐蝕過程:     ① 水氣滲透入塑封殼內(nèi)→濕氣滲透到樹脂和導線間隙之中     ② 水氣滲透到晶片表面引起鋁化學反應

     加速鋁腐蝕的一些因素(鋁金屬導線腐蝕反應隨著是否施加偏壓而變化)
        ①樹脂材料與晶片框架接口之間連接不夠好(由于各種材料之間存在膨脹率的差異)。     ②封裝時,封裝材料摻有雜質(zhì)或者雜質(zhì)離子的污染(由于雜質(zhì)離子的出現(xiàn))。     ③非活性塑封膜中所使用的高濃度磷。     ④非活性塑封膜中存在的缺陷。

3 冷熱溫度沖擊對產(chǎn)品的影響
         高溫和低溫的失效都會反映在冷熱溫度沖擊試驗中,冷熱沖擊試驗只是加速了高溫和低溫失效的產(chǎn)生。下面歸納了實際生產(chǎn)或使用環(huán)境中存在的具有代表性的冷熱溫度沖擊環(huán)境,這些冷熱沖擊環(huán)境常常是導致產(chǎn)品失效的主要原因。
    1.溫度的極度升高導致焊錫回流現(xiàn)象出現(xiàn);
    2.啟動馬達時周圍器件的溫度急速升高,關(guān)閉馬達時周圍器件會出現(xiàn)溫度驟然下降;
    3.設(shè)備從溫度較高的室內(nèi)移到溫度相對較低的室外,或者從溫度相對較低的室外移到溫度較高的室內(nèi);
    4.設(shè)備可能在溫度較低的環(huán)境中連接到電源上,導致設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生陡峭的溫度梯度。在溫度較低的環(huán)境中切斷電源可能會導致設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生相反方向陡峭的溫度梯度;
    5.設(shè)備可能會因為降雨而突然冷卻;
    6.當航空器起飛或者降落時,航空器機載外部器材可能會出現(xiàn)溫度的急劇變化。 

4 機械沖擊和振動對產(chǎn)品的影響   
         機械沖擊和振動主要是針對處于劇烈振動環(huán)境中的車用電子設(shè)備??墒亲罱捎谝话汶娮釉O(shè)備也因為其便攜化而變得易受振動,因此機械應力的應用范圍也廣泛了。
         機械應力所造成的失效主要是連接器、繼電器等連接部件,當然對裝配工藝不合理的設(shè)計也容易引起元器件的脫落和引線短裂,對元器件內(nèi)部工藝不良的產(chǎn)品會引起開路、短路、間歇連接。


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