Jádro určování dominantního namáhání kombinací analýzy režimu selhání (FMEA) s porovnáním prostředí a srovnáváním materiálů spočívá v tom, že „začínáme jevem selhání, použijí se podmínky prostředí jako pozadí a použijí se vlastnosti materiálu jako most“, zkřížené-ověření těchto tří aspektů, aby se přesně určily klíčové stresové faktory vedoucí k degradaci produktu.
1. Analýza režimu selhání: Odvození „příčin“ z „výsledků“
Způsoby selhání jsou nejpřímějším vodítkem pro určení dominantního stresu; různé způsoby porušení odpovídají konkrétním typům napětí.
Vznikají praskliny a zlomeniny:
Únavový lom (únavové pruhy na lomové ploše) → poukazující na střídavé zatížení nebo vibrace
Korozní praskání (dendritické trhliny) → tahové napětí + korozní prostředí spolupracující
Praskání tepelným napětím (pocházející z oblasti s velkým teplotním gradientem) → tepelné cykly nebo rychlá změna teploty
Snížení výkonu bez výrazné deformace:
Snížení izolačního odporu, zvýšení svodového proudu → elektrochemická migrace způsobená vlhkým teplem + elektrické předpětí (H3TRB)
Porucha lepidla, delaminace → nesoulad v koeficientech tepelné roztažnosti vedoucí k mezifázovému napětí
Degradace povrchu:
Pudrování, změna barvy, křehnutí → převládá UV záření nebo termo-oxidační stárnutí
Rez, důlková koroze → elektrochemická koroze pod solnou mlhou a ve vlhkém prostředí
Klíčové akce: Shromážděte skutečné neúspěšné vzorky, proveďte SEM analýzu povrchu lomu a detekci korozního produktu pro potvrzení mikrostruktury a mechanismu selhání.
2. Srovnání prostředí: Identifikace „vnějších hnacích sil“
Kvantitativně porovnejte stresové faktory v prostředí produktu a identifikujte 1-2 faktory s největší intenzitou a nejdelším trváním.
|
Typ prostředí |
Dominantní vnější stres |
Typické projevy |
|
Tropické/pobřežní |
Vysoká teplota a vlhkost + solná mlha |
Hydrolýza, koroze, elektromigrace |
|
Poušť/náhorní plošina |
Velký rozsah denních teplot (ΔT > 50 stupňů) |
Tepelná únava, praskání svaru |
|
Průmyslová oblast |
SO₂, NOₓ, ozón |
Chemická koroze, praskání pryže |
|
Venkovní expozice |
UV záření + cyklování teploty |
Degradace polymeru, křídování povlaku |
|
Uzavřený prostor |
Konstantní teplota a nízká ventilace + akumulace těkavých látek |
Pomalá oxidace, vysrážení materiálu |
Logika úsudku: Pokud je produkt používán v prostředí 85 stupňů / 85 % RH, je namáhání vlhkostí teplem mnohem vyšší než v suchém prostředí s normální teplotou; nejprve by měl být posouzen jeho dopad.
3. Shoda materiálů: Ověření „vnitřní citlivosti“
Různé materiály jsou vysoce citlivé na specifická namáhání; jejich mechanismy odezvy je třeba určit s ohledem na materiálové charakteristiky. Slitiny hliníku a nerezová ocel: náchylné k praskání korozí pod napětím při namáhání v tahu a v prostředí chloridových iontů.
Materiály pro zapouzdření epoxidové pryskyřice: Vysoce hygroskopické, náchylné k expanzi ve vlhkém a horkém prostředí, což vede k mezifázové delaminaci.
Kompozity z uhlíkových vláken: Při vysoké teplotě a vysoké rychlosti deformace je matrice náchylná k rozkladu a vytváří slabá místa na rozhraní vlákna/matrice.
Pryžová těsnění: V ozónovém prostředí náchylná k praskání, zejména za podmínek statického tahu.
Klíčové parametry: Věnujte pozornost koeficientu tepelné roztažnosti materiálu (CTE), rychlosti absorpce vlhkosti, pevnosti v tahu, odolnosti vůči povětrnostním vlivům atd. a přizpůsobte se zátěži prostředí.
4. Kombinace tří faktorů: Sestavení úsudku v uzavřeném cyklu-
Křížová-analýza výše uvedených tří aspektů informací za účelem vytvoření uzavřeného-cyklu ověření:
Pozorujte jev porušení → Předběžné posouzení možných typů napětí
Analyzujte prostředí použití → Odfiltrujte nejpravděpodobnější vnější namáhání v tomto prostředí
Zkontrolujte vlastnosti materiálu → Ověřte, zda je materiál citlivý na tento typ namáhání
Komplexní úsudek → Pokud všechny tři ukazují na stejný stres, lze jej potvrdit jako dominantní faktor
Příklad: Po použití v Hainanu došlo ke zkratu na desce plošných spojů elektronické řídicí jednotky
Režim poruchy: Růst dendritů, svodový proud → Ukazuje na vlhké teplo + předpětí
Environment: High temperature and high humidity year-round (>35℃, >85%RH) → Silné namáhání vlhkým teplem
Materiál: Substrát FR-4 je snadno hygroskopický → Citlivý na vlhké teplo
→ Závěr: Dominantním namáháním je elektrické napětí spojené s vlhkým teplem a mělo by být použito testování HAST (JESD22-A101). Ověření simulace
Shrnutí: Režim selhání je „příznakem“, prostředí je „příčinou“ a materiál je „ústava“. Pouze prostřednictvím společné analýzy všech tří se lze vyhnout chybným úsudkům a zajistit, že testy zrychleného stárnutí skutečně odrážejí spolehlivost produktu při skutečném použití.
