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綜合環(huán)境應(yīng)力試驗故障模式及失效機理

作者: salmon范 編輯: 瑞凱儀器 來源: www.yntbf.com 發(fā)布日期: 2019.08.20

    1、電子設(shè)備故障模式

    某型號載人運載火箭電子產(chǎn)品進行了 溫度振動綜合環(huán)境應(yīng)力試驗,其中:初樣階段參試的35臺電子產(chǎn)品中,20臺產(chǎn)品在試驗過程中共暴露出的40個故障,其中引起產(chǎn)品功能全部或部分喪失的獨立故障達24個;試樣階段共計59臺產(chǎn)品參加了綜合環(huán)境應(yīng)力試驗,試驗時間總計14355臺時,有23臺產(chǎn)品在試驗過程中暴露出36個故障4,其中引起產(chǎn)品功能全部或部分喪失的獨立故障達29個。載人航天器電子產(chǎn)品綜合環(huán)境應(yīng)力試驗中暴露的典型故障包括印刷電路板制造不合格、材料固有缺陷、交變溫濕環(huán)境不適應(yīng)等,多臺產(chǎn)品電路板存在虛焊、虛接或元器件管腳焊接不到位,硅橡膠類非金屬材料受熱脹冷縮影響較大,產(chǎn)品表面涂層大面積脫落,接插件低溫結(jié)露后產(chǎn)生短接等:這些故障涉及產(chǎn)品設(shè)計、元器件選用、生產(chǎn)工藝質(zhì)量控制等原因。

    GJB 150A- 2009 和SPT0023C-2001《航天飛機環(huán)境驗收試驗規(guī)范》給出的航天器電子設(shè)備綜合環(huán)境應(yīng)力效應(yīng)總結(jié)如表1所示。

表1航天器電子設(shè)備綜合環(huán)境應(yīng)力效應(yīng)

表1續(xù)航天器電子設(shè)備綜合環(huán)境應(yīng)力效應(yīng)

    2、電子設(shè)備失效機理

    溫度循環(huán)過程中,由于材料間熱膨脹系數(shù)的差異,產(chǎn)品內(nèi)部會發(fā)生伸縮變形,導(dǎo)致結(jié)合部位松動。這時濕度環(huán)境中的潮氣(大量水分子)就會從縫隙間侵入,形成水分子膜(隨溫度高低不同,會以氣、液、固不同狀態(tài)的混合形式表現(xiàn)),從而降低結(jié)合部位的摩擦系數(shù),暴露工藝缺陷。再受到振動影響,產(chǎn)品的力學(xué)特性就會逐漸改變;在某特定頻率,產(chǎn)品會發(fā)生共振。這種高低溫、振動、吸濕、凍結(jié)、共振的反復(fù)發(fā)生,將大幅度加速的3種單獨因子失效模式綜合疊加,形成新的電子產(chǎn)品綜合環(huán)境耦合效應(yīng),出現(xiàn)新的失效模式。具體的機理如圖1所示。
    在圖1所示的綜合環(huán)境應(yīng)力效應(yīng)下,常用的電子設(shè)備失效機理模型有反應(yīng)論模型、金屬化電遷移模型、金屬腐蝕模型、金鋁化合物失效模型、柯肯德爾效應(yīng)模型、過電應(yīng)力模
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