Суть визначення домінуючої напруги шляхом поєднання аналізу режиму відмови (FMEA) із порівнянням умов навколишнього середовища та підбору матеріалів полягає в тому, щоб «почати з феномену поломки, використовувати умови навколишнього середовища як фон і використовувати властивості матеріалу як міст», перехресно-перевіряючи ці три аспекти, щоб точно визначити ключові фактори стресу, що призводять до погіршення якості продукту.
1. Аналіз режиму відмови: визначення «причин» із «результатів»
Режими відмови є найбільш прямими підказками для визначення домінуючого стресу; різні режими руйнування відповідають певним типам напруги.
Тріщини і розломи виникають:
Втомний руйнування (втомні смуги на поверхні зламу) → вказує на змінні навантаження або вібрацію
Корозійне розтріскування під напругою (дендритні тріщини) → напруга розтягування + корозійне середовище, що працюють разом
Розтріскування від термічної напруги (походить від області з великим градієнтом температури) → термічний цикл або швидка зміна температури
Зниження продуктивності без істотної деформації:
Зниження опору ізоляції, збільшення струму витоку → електрохімічна міграція, викликана вологим теплом + електричне зміщення (H3TRB)
Порушення адгезії, відшарування → невідповідність у коефіцієнтах теплового розширення, що призводить до міжфазної напруги
Деградація поверхні:
Порошок, зміна кольору, крихкість → переважає УФ-опромінення або термо-окислювальне старіння
Іржа, точкова корозія → електрохімічна корозія під впливом соляних бризок і вологого середовища
Основні дії: Зберіть фактично несправні зразки, виконайте SEM аналіз поверхні руйнування та виявлення продуктів корозії, щоб підтвердити мікроструктуру та механізм руйнування.
2. Порівняння середовища: визначення «зовнішніх рушійних сил»
Кількісно порівняйте фактори стресу в середовищі продукту, визначивши 1-2 фактори з найбільшою інтенсивністю та найдовшою тривалістю.
|
Тип середовища |
Домінуючий зовнішній стрес |
Типові прояви |
|
Тропічний/Прибережний |
Висока температура і вологість + сольовий спрей |
Гідроліз, корозія, електроміграція |
|
Пустеля/Плато |
Великий добовий діапазон температур (ΔT > 50 градусів) |
Термічна втома, розтріскування швів |
|
Промислова зона |
SO₂, NOₓ, озон |
Хімічна корозія, розтріскування гуми |
|
Зовнішня експозиція |
УФ-випромінювання + зміна температури |
Деградація полімеру, крейдування покриття |
|
Замкнутий простір |
Постійна температура і низька вентиляція + накопичення летючих речовин |
Повільне окислення, осадження матеріалу |
Логіка судження: якщо продукт використовується в середовищі з температурою 85 градусів / 85% відносної вологості, вологий тепловий стрес набагато вищий, ніж у сухому середовищі з нормальною температурою; спочатку слід оцінити його вплив.
3. Відповідність матеріалу: Перевірка «внутрішньої чутливості»
Різні матеріали дуже чутливі до специфічних навантажень; їх механізми реагування необхідно визначити, враховуючи характеристики матеріалу. Алюмінієві сплави та нержавіюча сталь: схильні до корозійного розтріскування під напругою розтягування та середовищ іонів хлориду.
Інкапсуляційні матеріали на основі епоксидної смоли: висока гігроскопічність, схильність до розширення у вологому та гарячому середовищі, що призводить до міжфазного розшарування.
Композитні матеріали з вуглецевого волокна: під дією високої температури та високої швидкості деформації матриця схильна до розкладання, створюючи слабкі місця на межі волокна/матриці.
Гумові ущільнювачі: схильні до розтріскування в озоновому середовищі, особливо в умовах статичного розтягування.
Основні параметри: зверніть увагу на коефіцієнт теплового розширення (CTE), швидкість поглинання вологи, міцність на розрив, рейтинг атмосферостійкості тощо та відповідайте навантаженню навколишнього середовища.
4. Поєднання трьох факторів: побудова замкнутого циклу-судження
Перехресний-аналіз вищезазначених трьох аспектів інформації для формування замкнутого{1}}циклу перевірки:
Спостерігайте за феноменом відмови → Попереднє оцінювання можливих типів стресу
Проаналізуйте середовище використання → Відсійте найімовірніші зовнішні навантаження в цьому середовищі
Перевірте властивості матеріалу → Перевірте, чи чутливий матеріал до цього типу навантаження
Комплексне судження → Якщо всі три вказують на той самий стрес, його можна підтвердити як домінуючий фактор
Приклад: виникло коротке замикання на друкованій платі електронного блоку керування після використання в Хайнані
Режим несправності: ріст дендритів, струм витоку → вказує на вологе тепло + напруга зміщення
Environment: High temperature and high humidity year-round (>35℃, >85%RH) → Сильний вологий тепловий стрес
Матеріал: субстрат FR-4 легко гігроскопічний → Чутливий до вологого тепла
→ Висновок: домінуючим напругою є електрична напруга, пов’язана з вологим теплом, і слід використовувати тестування HAST (JESD22-A101). Перевірка моделювання
Резюме: режим відмови є «симптомом», середовище є «причиною», а матеріал є «конституцією». Тільки завдяки спільному аналізу всіх трьох можна уникнути неправильних суджень, гарантуючи, що тести на прискорене старіння справді відображають продуктивність надійності продукту під час фактичного використання.
