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2.4 可靠地使用元器件

2.4.1 单板与元器件的环境差异

元器件安装在单板上,通过印制线路完成元器件间的互连,通过元器件的功能集合完成单板既定功能,单板提供了元器件的物理支撑、电连接和散热功能,单板的外部环境和元器件的微环境差异较大,这种差异导致试验认证合格的元器件在单板中使用时会出现很多难以预见的问题。认证是为了选用可靠的元器件,而依据单板环境特点持续优化元器件认证方法是提高元器件可靠性的重要手段。在下面的分析中,给出当前元器件级试验认证的不足,单板制造商在有条件的情况下可开展补充认证,提高单板可靠性。

1.机械应力差距

元器件在生产厂测试时,在不通电的情况下一般采用托盘支撑;需要通电时,采用夹具支撑。在这种测试方式下,因为元器件没有焊接到单板上,因此各种机械应力基本不能加载到元器件上,元器件温度循环产生的应力只作用到元器件局部,不能考察单板变形对元器件焊点的影响。

因为不同单板的机械应力差距巨大,单板制造商在进行元器件可靠性认证时,宜将元器件焊接到拟使用的PCB上进行试验,以弥补元器件厂家认证试验的不足。试验时应注意板材的选择和布线,各种板材的CTE(Coefficient of Thermal Expansion,热膨胀系数)差距较大,同时金属布线也会显著地影响单板的变形情况。

2.复合应力与单一应力

元器件级试验认证一般采用单一应力环境,但元器件在单板应用中面临的则是多种应力的复合作用。在实际环境中,昼夜存在温度差,开关机和运行模式存在差异,导致元器件热功率耗散存在差距,元器件结温不一样,因而会产生温度应力或循环应力。器件级的潮湿试验是在结构完整和恒定高温下进行的,没有考虑器件的结温和外部温度的变化,因此元器件级试验的单一应力认证很难匹配板级应用下的复合应力环境的测试。

为了应对实际应用中的复杂工况,可依据单一应力失效机理,通过试验顺序的改变有效激发多应力环境下的失效机理。例如一家车载设备供应商,对可靠性认证试验提出了顺序认证试验要求,先进行温度循环试验,再进行高温高湿偏压试验,最后进行高温运行试验。温度循环扰乱器件结构的完整性,高温高湿偏压试验让结构不完整的缺陷器件吸入潮气,高温运行试验激发故障,因此能有效验证复合应力下的元器件可靠性。 2eHeEsCekKJCEWaI5YLvfAVExbQ+cZTPEpjGKWJ0QCQ1QqlV3kUXEz3hafNHq6lz

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