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材料老化與外界環境的關系淺析

作者:標準集團 添加時間:2015-01-09

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一、溫度應力對產品的影響

   當討論產品壽命時,一般采用θ℃規則的表達方式。具體應用時可以表達為10℃規則等,當周圍環境溫度上升10℃時,產品壽命就會減少一半;當周圍環境溫度上升20℃時,產品壽命就會減少到四分之一。這種規則可以說明溫度是如何影響產品壽命(失效)的。

高溫對產品的影響: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

低溫對產品的影響:脆化、結冰、粘度增大和固化、機械強度的降低、物理性收縮等

二、濕度對產品的影響

   高溫高濕條件作用試驗樣品上,可以構成水氣吸附、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各種不同的失效,是影響電子產品最主要的失效環境。

濕度對產品的影響: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,水氣便會通過環氧樹脂滲入引起鋁金屬導線產生腐蝕進而產生開路現象,成為品質工程最為頭痛的問題。人們雖然通過各種改善包括采用不同環氧樹脂材料、改進塑封技術和提高非活性塑封膜為提高產品質量進行了各種努力,但是隨著日新月異的半導體電子器件小型化發展,塑封鋁金屬導線腐蝕問題至今仍然是電子行業非常重要的技術課題。

鋁線中產生腐蝕過程:
① 水氣滲透入塑封殼內→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,封裝材料摻有雜質或者雜質離子的污染(由于雜質離子的出現)。
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。

三、冷熱溫度沖擊對產品的影響

   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生。下面歸納了實際生產或使用環境中存在的具有代表性的冷熱溫度沖擊環境,這些冷熱沖擊環境常常是導致產品失效的主要原因。

1.溫度的極度升高導致焊錫回流現象出現;

2.啟動馬達時周圍器件的溫度急速升高,關閉馬達時周圍器件會出現溫度驟然下降;

3.設備從溫度較高的室內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;

4.設備可能在溫度較低的環境中連接到電源上,導致設備內部產生陡峭的溫度梯度。在溫度較低的環境中切斷電源可能會導致設備內部產生相反方向陡峭的溫度梯度;

5.設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溫度的急劇變化。

四、機械沖擊和振動對產品的影響

   機械沖擊和振動主要是針對處于劇烈振動環境中的車用電子設備。可是最近由于一般電子設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。

篮球比分    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計也容易引起元器件的脫落和引線短裂,對元器件內部工藝不良的產品會引起開路、短路、間歇連接。