Bistvo določanja prevladujoče napetosti s kombiniranjem analize načina okvare (FMEA) s primerjavo okolja in ujemanja materialov je v tem, da "začnemo s pojavom okvare, uporabimo okoljske razmere kot ozadje in uporabimo lastnosti materiala kot most,"-preverimo te tri vidike, da natančno določimo ključne dejavnike napetosti, ki vodijo do poslabšanja izdelka.
1. Analiza načina napake: sklepanje o "vzrokih" iz "rezultatov"
Načini odpovedi so najbolj neposreden pokazatelj za določanje prevladujočega stresa; različni načini odpovedi ustrezajo specifičnim vrstam napetosti.
Pojavijo se razpoke in zlomi:
Utrujeni lom (utrujenostne brazde na površini loma) → kaže na izmenično obremenitev ali vibracije
Razpoke zaradi napetostne korozije (dendritične razpoke) → natezna napetost + korozivni medij delujeta skupaj
Razpoke zaradi toplotnih napetosti (ki izvirajo iz območja z velikim temperaturnim gradientom) → toplotno kroženje ali hitra sprememba temperature
Poslabšanje zmogljivosti brez znatne deformacije:
Zmanjšanje izolacijske upornosti, povečanje toka uhajanja → elektrokemična migracija zaradi vlažne toplote + električna prednapetost (H3TRB)
Odpoved lepila, delaminacija → neusklajenost koeficientov toplotnega raztezanja, ki vodi do medfaznih napetosti
Degradacija površine:
Prašenje, razbarvanje, krhkost → prevladuje UV-obsevanje ali termo-oksidativno staranje
Rja, luknjičasta korozija → elektrokemična korozija v slanem prhu in vlažnem okolju
Ključni ukrepi: Zberite dejanske neuspešne vzorce, izvedite analizo SEM površine lomljenja in zaznavanje produktov korozije, da potrdite mikrostrukturo in mehanizem odpovedi.
2. Okoljska primerjava: Prepoznavanje "zunanjih gonilnih sil"
Kvantitativno primerjajte dejavnike stresa v okolju izdelka, pri čemer identificirajte 1-2 dejavnika z največjo intenzivnostjo in najdaljšim trajanjem.
|
Vrsta okolja |
Prevladujoči zunanji stres |
Tipične manifestacije |
|
Tropsko/obalno |
Visoka temperatura in vlaga + slani sprej |
Hidroliza, korozija, elektromigracija |
|
Puščava/planota |
Velik razpon dnevne temperature (ΔT > 50 stopinj) |
Toplotna utrujenost, razpoke zvara |
|
Industrijsko območje |
SO₂, NOₓ, ozon |
Kemična korozija, pokanje gume |
|
Izpostavljenost na prostem |
UV sevanje + temperaturno cikliranje |
Razgradnja polimerov, nanos krede |
|
Zaprt prostor |
Konstantna temperatura in nizko prezračevanje + kopičenje hlapljivih snovi |
Počasna oksidacija, obarjanje materiala |
Logika presoje: če se izdelek uporablja v okolju 85 stopinj/85 % RH, je vlažna toplotna obremenitev veliko večja kot v suhem okolju z običajno temperaturo; najprej je treba oceniti njen vpliv.
3. Ujemanje materiala: preverjanje "notranje občutljivosti"
Različni materiali so zelo občutljivi na specifične obremenitve; njihove odzivne mehanizme je treba določiti z upoštevanjem značilnosti materiala. Aluminijeve zlitine in nerjavno jeklo: nagnjeni k razpokanju zaradi napetostne korozije pod natezno napetostjo in okoljem kloridnih ionov.
Materiali za inkapsulacijo iz epoksidne smole: zelo higroskopski, nagnjeni k ekspanziji v vlažnih in vročih okoljih, kar vodi do razslojevanja na površini.
Kompoziti iz ogljikovih vlaken: Pod visoko temperaturo in visoko stopnjo deformacije je matrika nagnjena k razgradnji, kar ustvarja šibke točke na vmesniku vlakno/matrika.
Gumijasta tesnila: nagnjena k pokanju v ozonskih okoljih, zlasti v statičnih nateznih pogojih.
Ključni parametri: Bodite pozorni na koeficient toplotnega raztezanja materiala (CTE), stopnjo absorpcije vlage, natezno trdnost, oceno odpornosti na vremenske vplive itd. in se ujemajte z okoljskimi obremenitvami.
4. Združevanje treh dejavnikov: konstruiranje presoje-zanke
Navzkrižna-analiza zgornjih treh vidikov informacij za oblikovanje zaprtega{1}}zanke preverjanja:
Opazujte pojav okvare → Predhodna presoja možnih vrst napetosti
Analizirajte okolje uporabe → Izločite najverjetnejše zunanje obremenitve v tem okolju
Preverite lastnosti materiala → Preverite, ali je material občutljiv na to vrsto obremenitve
Celovita presoja → Če vsi trije kažejo na isti stres, se lahko potrdi kot prevladujoči dejavnik
Primer: na tiskanem vezju elektronske krmilne enote je po uporabi v Hainanu prišlo do kratkega stika
Način okvare: rast dendrita, tok uhajanja → kaže na vlažno toploto + prednapetost
Environment: High temperature and high humidity year-round (>35℃, >85% RH) → Močna vlažna toplotna obremenitev
Material: Substrat FR-4 je enostavno higroskopičen → občutljiv na vlažno vročino
→ Zaključek: Prevladujoča obremenitev je električna obremenitev, povezana z vlago, zato je treba uporabiti testiranje HAST (JESD22-A101). Preverjanje simulacije
Povzetek: način okvare je "simptom", okolje je "vzrok" in material je "ustava". Samo s skupno analizo vseh treh se je mogoče izogniti napačnim ocenam in zagotoviti, da testi pospešenega staranja resnično odražajo zanesljivost izdelka pri dejanski uporabi.
