1.6 故障现象种类

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1.6故障现象种类<br/>在筛选过程中常包括几种现象，其中有机械疲劳损伤、磨损、电子迁移、化学反应等等。这些都建立不同数学模型并对不同激励或作用反应不同。化学反应和其它一些迁移效应从发生到结束都是根据Arrhenius模型或是其近似。应用筛选法时有些错误的认为Arrhenius模型总是正确的模型，也就是说温度越高故障率也会越高，但是这是不正确的,第七章会对此做更一步深入讨论正确及错误运用Arrhenius模型。MIL-HDBK-217电子器件可靠性估计只是根据这些概念而没有从科学角度出发，因此它并不正确并且完全起到误导的作用，特别用在提高可靠性方面，它要求降低温度即使降低温度也不能够减少产品故障率甚至相反有时会提高，比如说增加除了风扇外的降温手段，这就会带来新的故障模式并且没能改变已有的故障率。在【8】中对此指出有些电子元件在温度低于150C后就对温度不在敏感。<br/>电子器件许多故障是自然的机械损伤：焊点老损，元件引脚老化，压合结故障及其它类似的故障。机械应力诸如温度、温度变化率、振动和其组合引起的机械疲劳损伤可以通过多种数学模型表示，最简单的是Miner标准模型，它指出了疲劳损伤是可以累加并且不可以回复，累加是以一种简单线性累加，也就是说：在不同应力造成损伤程度可以累加在一起，当达到1的时候，那么达到产品的疲劳寿命，故障也就出现了。对不同的材料，通过S-N关系（应力强度和故障所需循环次数关系）得到寿命疲劳损伤程度，一般的关系式如Miner标准模型所示：http://www.KeKaoXing.com<br/><br/>其中：<br/>D是指累积的损伤程度，一般为1<br/>N是应力循环次数<br/>S是施加的应力（如磅每平方英寸）<br/>&beta;是应力的指数，一般在8-12之间。<br/><br/>设计和流程中的缺陷最后造成故障通常（不是所有）是由于应力集中到缺陷，这也是造成早期失效的原因。为了简单说明，我们假设由于焊点存在异物或空隙缺陷的应力要比其它地方高一倍，根据上面公式假设&beta;为10，那么缺陷地方累加的疲劳损伤就要比其它没有类似缺陷正常应力的地方(也就是指负载相同但没有集中应力)要快1000倍。那就意味着有缺陷的地方会疲劳损坏，但在其它没有缺陷的地方的寿命还有99.9%。所有在环境应力筛选的目的就是在可能的最短和最经济条件下使产品的缺陷达到疲劳损伤。正确使用HALT可以使得设计产品到达几倍，或更长的产品寿命这样在随后的HASS会减少一部分寿命，这个当然需要通过安全HASS测试来验证（第四章对此会做详细讨论）。要了解的是&ldquo;HASS之后产品的寿命还有多少?&rdquo;而不是&ldquo;HASS导致产品寿命减少了多少?&rdquo;。同时要知道所有的应力筛选都会减少产品的寿命。这是一个很基本的概念，但是如果不熟悉筛选的确切概念常常会发生误解。正确使用HALT和HASS可以保证产品还有足够寿命并且由此能够大大减少这个项目的成本。<divclass='Qzw337'>中国可靠性网</div><br/>其它类型的缺陷的应力和疲劳损伤关系式也会不同，但是看起来都会由于应力的些许增加会得到很高的时间压缩因子。这就是HALT和HASS如何起到作用的确切原因，第七章将做进一步讨论。<br/>