分析电子产品的可靠性
时间：2014-06-12 阅读：1252
电子产品失效方式主要有裂纹、断裂、电性能失效等。在机械载荷条件下，疲劳失效以裂纹的产生和扩大方式。冲击性载荷会以脆性断裂的失效方式，应力比较集中造成，界面比较明显。电化学载荷以电迁移和晶枝的生长而失效。
电子产品除了受到低周载荷外，还会受到周期性弯曲载荷、周期性的震动等，由于没有温度的作用，都称周期性机械载荷。由于它能达到上万次循环才使产品失效，所以称高周期载荷。比如按压键盘的次数可以做到100万次。每次都是一个疲劳过程。每次按下都没有超过它的机械强度，但按了很多次后，产品疲劳失效。冲击性载荷有些产品如手机意外跌落会受到载荷冲击；有些板做ITC时，会对PCB施加一定的力，这些力使印制板受到损坏。这些载荷是非周期性的，称作冲击载荷。
计算机开机、关机冷热周期性变化、汽车电子周围环境的变化都属于周期性载荷，也称热机械载荷。高低温热循环试验就是模仿实际应用中的热机械载荷，来分析焊点的失效原因。焊点产生失效的主要原因是PCB与安装元件两者的热膨胀系数不匹配造成。例如PCB焊盘上安装陶瓷片状电阻，两种材料的热膨胀系数分别为：陶瓷3－5ppm/℃，PCB16－25ppm/℃。陶瓷和PCB材料比较硬，而焊料较软。当温度从0度上升到100度，PCB以16－25的速率膨胀，而陶瓷膨胀速率很慢，使焊点处入受拉状态；当温度从100度下降到0度时，相反程度发展，焊点受到周期性的剪切应力应变，当循环达到1000－6000次时，焊点出现力学的疲劳裂纹。由于在循环次数不高的情况下发生疲劳失效，称作低周疲劳。
长时间在低温极限停留，焊点表面会产生失效损伤，晶粒之间有滑移损伤，力学性能降低，强度降低很大。由于高温愈合效果，长时间在高温极限停留，焊点表面无明显损伤。实际环境温度的变化使焊点受到拉/压双向应力，这是影响焊点热机械疲劳失效的重要影响因素。