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电子组件温度循环试验箱工作机理-瑞凯仪器

作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: xh-studios.com 发布日期: 2020.06.20

    温度循环试验主要是利用不同材料热膨胀系数的差异,加强其因温度快速变化所产生的热应力对试件所造成的劣化影响。当电子组件经受温度循环时,内部出现交替膨胀和收缩,使其产生热应力和应变。如果组件内部邻接材料的热膨胀系数不匹配,这些热应力和应变就会加剧,在具有潜在缺陷的部位会起到应力提升的作用,随着温度循环的不断施加,缺陷长大并最终变为故障(如开裂)而被发现,这称为热疲劳。对于电子组件而言,其内部元器件一般采用引脚插人式( PTH)或表面贴装式( SMT)焊接。焊点在温度循环作用下,因为热应力和蠕变的交互作用,导致焊点产生粗大条状组织和孔洞,随着循环次数的增加,条状组织持续扩大且孔洞慢慢结合成为微裂缝,从而导致焊点失效。这种热疲劳失效属于低周疲劳( low-cycle fatigue) 失效的一种,多发生于电子组件的内部焊点结合处。图1是组件内部元器件焊接引脚在进行温度循环试验时脱焊的示意图。

引脚脱焊机理

    温度循环试验温度的升降一般是在单一温度循环试验箱内以冷热空气循环加热或冷却的方式来达成。试验所用温度循环试验箱效能的优劣对试验结果的准确性有很大影响。温度循环试验箱调节温度的方式是利用温度传感器测得箱内空气或试件的温度,经过信号转换后再经控制器与设定值比较,由比较结果决定加热系统或冷却系统是否动作,从而调节至所需温度。温度循环试验箱内通常有风扇,以强迫对流方式,使箱内各点的温度尽可能达到均一。调节的控制方式有两种,一种是通过试件的温度反馈进行控制,另一种是通过温度循环试验箱内的空气温度进行控制。对于这两种情况,试件、箱壁都会与箱内空气交换热量及水汽。其调节情形可归纳为:
    ①试件、箱壁与箱内空气间只要仍有热量或湿度的交换,箱内各点的状态将无法达到均一;
    ②当温度循环试验箱内热量和湿度的交换率一定时,温度循环试验箱内各点的状态差异将与空气循环速率成反比。
    因此,当温度循环试验箱内各点环境必须维持较小差异时,应尽可能提供高的空气循环速率,循环速率越高,对流系数就越大,温度循环试验箱内各点的表面温度就更容易达到均一。
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