《温湿度对电子产品的影响问题研究（论文）》3600字

温湿度对电子产品的影响分析目录TOC\o"1-2"\h\u30792温湿度对电子产品的影响分析 184721引言 1119172温度和湿度的关系 256772温度湿度环境对产品性能的影响 3307892.1湿热环境所导致的一般失效事例 3277182.2塑封半导体器件腐蚀而引起的失效现象 4209502.3温度冷热冲击而引起的失效现象 5274203结束语 621851参考文献 6摘要：环境应力试验是产品质量鉴定及保证不可缺少的条件之一。论述了温度、湿度及冷热冲击等不同的环境应力对产品的影响。试验证明，通过必要的环境应力试验，可以减少产品的循环，去除缺陷产品，降低产品故障率。关键词：温度；湿度；冷热冲击1引言随着市场对体积小、密度高、功能强大的便携式电子产品的需求增加，对新材料、新器件、新加工方法提出了更高的要求。因此，几乎所有的制造商都要求其供应商提供的备件是符合特定环境条件的合格产品。评估产品的价值不应仅限于评估产品的内在功能和特性。换句话说，质量是产品价值的基础，而产品的价值取决于其自身的质量，也是厂家生存的基础。当产品进入市场后出现质量问题时，性能下降的程度并不直接影响产品的成本，但对制造商来说最大的损失是品牌声誉的损失。为避免相关损失，有必要在产品投放市场之前评估产品的质量。环境测试不仅通过模拟和生命周期老化测试提供对产品质量的评估，而且是现有质量保证体系的先决条件。环境试验是确认和提高工业产品质量的主要方法，也是可靠性试验的重要组成部分。环境试验大致可分为“气候环境试验”、“机械环境试验”和“综合环境试验”。气候相关的环境测试包括温度、湿度、盐雾、压力等环境压力测试，而机械环境测试包括冲击和振动等环境压力测试。它仅显示温度、湿度和与气候相关的高低温对产品的影响。环境应力条件可以引起产品失效，美国航空公司的相关资料明确地表示了失效与环境应力之间的关系（如图1所示）。图中可见，在各种应力的影响之下，温度和湿度环境应力所引发的失效占所有环境应力引发失效的60%左右。图1环境应力与失效之间的关系2温度和湿度的关系在理想状态下，湿度随温度变化。当环境温度升高或由于空气受热而温度升高时，空气吸收水分子的能力增加。当空气中的水分子含量无法人为增加时，环境相对湿度的降低会导致环境中的水分被吸收到空气中而变干。100%的相对湿度是指在一定温度下，空气中的水分含量达到饱和状态。如果空气中已经含有一定量的水，则相对湿度会随着温度的变化呈现相反的上升和下降趋势；当相对湿度达到100%，空气温度进一步下降时，冷凝水就会从空气中析出。在图。图2显示了温度与每个温度下单位体积空气中饱和水含量的关系。图2温度与绝对湿度（饱和含水量）的关系在日常生产工作中，我们不容易感受到不同温度条件下空气中水分含量的变化，但这会客观地影响产品质量的差异及其运行。因此，在风电电器产品设计过程中，需要考虑整机内部温度变化规律：在升温过程中，元器件温度变化率超过变化率。在空气温度中，部件温度的变化率小于温度下降时空气温度的变化率。2温度湿度环境对产品性能的影响2.1湿热环境所导致的一般失效事例测试样品的高温和高湿条件会导致水蒸气的吸附、吸收和扩散等问题。很多材料吸湿后会膨胀变质，导致材料强度等基本机械性能下降，绝缘材料吸水蒸气会导致电气性能下降，绝缘性能下降。与湿热环境导致的故障相关的问题可以总结在表1中。。表1湿热环境所引起的主要失效现象2.2塑封半导体器件腐蚀而引起的失效现象将大量电子元件集成在一个硅微电路中的集成电路微电路，其元件之间通过导线连接形成电路。铝和铝合金通常用作集成电路的金属线。从集成电路的塑料封装过程开始，水蒸气就可以穿透环氧树脂，腐蚀铝金属线并导致开路。为提高产品质量进行了各种改进，包括使用各种环氧树脂材料、改进塑料包装技术以及增加非活性塑料包装膜的用量。然而，随着半导体电子器件小型化的快速发展，铝金属线的塑料封装存在腐蚀问题，这一点尚未得到完全解决。湿气渗透路径通常解释为水汽渗透塑料外壳表面，水汽渗透环氧树脂和引线表面，最后水汽到达芯片表面，水汽渗透环氧树脂和引线表面。穿透芯片表面会引起铝的化学反应。在实际条件下，以水的形式存在的水量不足以引起故障，但在存在其他因素的情况下，由于水具有易与其他因素结合并与周围物质发生化学反应的特性，往往会导致电气和电子设备。产品有缺陷。在真实的市场环境中，由于构成产品的材料的热膨胀系数不同，物理结构会发生扭曲，从而导致电气和电子产品出现故障。结果，在具有不同膨胀程度的材料的界面处形成空隙。即使是同一种材料，密封材料本身也会开裂。在短时间内渗透通过这些间隙的水，或长时间渗透整体的水，从连接管道构成材料的表面溶解各种污染物或渗透到进入内部的电子元件中。它与构成链条的材料发生化学反应。电流、电场和磁场也有助于这种反应。而且这个反应受温度的影响非常大。这种简单的物理现象和化学反应由于复杂的应力而依次或同时重复发生，可以解释产品功能老化和故障的原因。换句话说，可以认为物理和化学原因交替或同时作用，加速产品老化并导致破损。因此，可以根据故障机理进行测试，在制造过程中剔除有缺陷的产品，以降低意外故障时的故障率，延长产品的使用寿命。2.3温度冷热冲击而引起的失效现象为了给电子产品提供更高水平的可靠性，提高产品的防潮性能，除了相对固定的温湿度测试外，对温度和热冲击测试的要求也越来越高。具体表现如下：1）为了降低成本，采用新材料、新工艺；2）整机小型化，使元器件对热更加敏感；3)元件在加工过程中会受到热应力的严重影响，例如：使用焊接时；4)由于对产品精度的要求，元器件不断承受较大的热应力；5）随着便携式电子产品的普及，产品使用环境变得更加复杂和苛刻；6)对可靠性的要求和水平越来越高。冷热冲击不同于一般的湿热环境，通过冷热冲击可以发现常温条件下难以发现的潜在故障问题。决定热冲击试验的主要因素有：试验温度范围、暴露时间、循环次数、试件重量、热负荷等。在国外，常采用冷热冲击试验作为产品出厂前的筛选试验，对产品进行100%的检测。同时，热冲击试验也被广泛应用于产品开发阶段，作为一种加速可靠性试验的方法。无论如何，测试的目的是确认产品特性在短时间内的变化，以及由构成组件的不同材料的不同热膨胀系数引起的故障。通过在超高和超低温下快速交替测试组件，可以观察到这些变化。发现设备或零件设计和制造中的隐患，减少产品故障。这也是高低温冲击试验要求日益提高的一个重要原因。以下几点存在于真实的制造或生产环境中，代表冷热温度冲击环境。这些冷热冲击环境通常是产品故障的主要原因。a)极高的温度导致焊料回流现象的出现。b)发动机启动时，周围部件温度迅速升高，发动机熄火时，周围部件温度突然下降。c)将设备从室外温度相对较低的房间中温度较高的房间移动或从室外温度相对较低的房间移动到温度较高的房间。d)设备在低温环境下可以连接电源，导致设备内部出现急剧的温度梯度；或在低温环境下断开电源可能会导致设备内部出现相反方向的急剧温度梯度。e)设备可能因下雨而突然冷却。f)当飞机起飞或降落时，飞机的外部设备可能会经历突然的温度变化。在开发初期，环境测试主要是通过模拟地球上的自然环境来进行的。但是，目前的环境试验早已超出了原来的模拟试验，主要看成是人工加速试验。因此，有人将加速测试定义为“在比基准更严格的条件下进行测试，以缩短测试时间”。但是，如果认为它可以承受比测试条件更严格的产品要求，即认为它在使用环境中具有高可靠性，那就太草率了。事实上，即使是能够承受最严酷测试条件的产品，在正常条件下故障的例子也屡见不鲜。例如，聚酯等酯树脂仅在室温下受力时，即使在150°C下也有数万小时的寿命。其吸水范围约为0.1%，即使吸水，其物理性质也大多不变。但当温度和湿度同时作用时，例如在20℃100%RH的条件下，产品的使用寿命为27年；在35℃100%RH条件下，使用寿命仅为3天。此外，水解过程中存在金属离子和碱金属离子；在聚丙烯酸化和分解过程中，如果存在携带元素的铜和颜料，这些分解产物会起到加速催化剂的作用，可以在短时间内分解。因此，并不完全相信在进行加速试验时，对它们施加苛刻的试验条件就足够了。要正确认识试验应力的内容，分析各个应力的累积效应。除了温度，湿度也是导致电子设备故障的主要环境因素之一。3结束语从定性的角度观察产品故障通常始于产品所用材料老化的内部原因与外部物理和化学因素的结合。产品受自身和环境的影响，会增加老化速度，在反应性物质的消耗和稳定产品的生产过程中，产品本身的性能下降或停止。导致故障的因素多种多样，其中包括温度和湿度（湿度）诱发的现象，是研究人员研究电子电气产品可靠性的主要领域。环境测试的主要工作是观察产品在测试条件下的持久性，及早发现产品的弱点并加以改进。当然，仍然需要改进的验证测试。参考文献[1]中国标准出版社