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综合环境应力试验故障模式及失效机理

作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: xh-studios.com 发布日期: 2019.08.20

    1、电子设备故障模式

    某型号载人运载火箭电子产品进行了 温度振动综合环境应力试验,其中:初样阶段参试的35台电子产品中,20台产品在试验过程中共暴露出的40个故障,其中引起产品功能全部或部分丧失的独立故障达24个;试样阶段共计59台产品参加了综合环境应力试验,试验时间总计14355台时,有23台产品在试验过程中暴露出36个故障4,其中引起产品功能全部或部分丧失的独立故障达29个。载人航天器电子产品综合环境应力试验中暴露的典型故障包括印刷电路板制造不合格、材料固有缺陷、交变温湿环境不适应等,多台产品电路板存在虚焊、虚接或元器件管脚焊接不到位,硅橡胶类非金属材料受热胀冷缩影响较大,产品表面涂层大面积脱落,接插件低温结露后产生短接等:这些故障涉及产品设计、元器件选用、生产工艺质量控制等原因。

    GJB 150A- 2009 和SPT0023C-2001《航天飞机环境验收试验规范》给出的航天器电子设备综合环境应力效应总结如表1所示。

表1航天器电子设备综合环境应力效应

表1续航天器电子设备综合环境应力效应

    2、电子设备失效机理

    温度循环过程中,由于材料间热膨胀系数的差异,产品内部会发生伸缩变形,导致结合部位松动。这时湿度环境中的潮气(大量水分子)就会从缝隙间侵入,形成水分子膜(随温度高低不同,会以气、液、固不同状态的混合形式表现),从而降低结合部位的摩擦系数,暴露工艺缺陷。再受到振动影响,产品的力学特性就会逐渐改变;在某特定频率,产品会发生共振。这种高低温、振动、吸湿、冻结、共振的反复发生,将大幅度加速的3种单独因子失效模式综合叠加,形成新的电子产品综合环境耦合效应,出现新的失效模式。具体的机理如图1所示。
    在图1所示的综合环境应力效应下,常用的电子设备失效机理模型有反应论模型、金属化电迁移模型、金属腐蚀模型、金铝化合物失效模型、柯肯德尔效应模型、过电应力模
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