Cách kết hợp phân tích chế độ lỗi với ứng suất vượt trội

Cốt lõi của việc xác định ứng suất vượt trội bằng cách kết hợp phân tích chế độ hư hỏng (FMEA) với so sánh môi trường và kết hợp vật liệu nằm ở việc "bắt đầu từ hiện tượng hư hỏng, sử dụng các điều kiện môi trường làm nền và sử dụng các đặc tính vật liệu làm cầu nối", xác thực chéo ba khía cạnh này để xác định chính xác các yếu tố ứng suất chính dẫn đến xuống cấp sản phẩm.

1. Phân tích kiểu lỗi: Từ “Kết quả” rút ra “Nguyên nhân”

Các dạng hư hỏng là đầu mối trực tiếp nhất để xác định ứng suất vượt trội; các chế độ hư hỏng khác nhau tương ứng với các loại ứng suất cụ thể.

Xuất hiện các vết nứt, gãy:

Gãy do mỏi (vết mỏi trên bề mặt gãy) → chỉ vào tải trọng hoặc rung động xen kẽ

Nứt do ăn mòn ứng suất (vết nứt đuôi gai) → ứng suất kéo + môi trường ăn mòn phối hợp với nhau

Nứt ứng suất nhiệt (bắt nguồn từ vùng có gradient nhiệt độ lớn) → chu kỳ nhiệt hoặc thay đổi nhiệt độ nhanh

Suy giảm hiệu suất mà không bị biến dạng đáng kể:

Giảm điện trở cách điện, tăng dòng rò → di chuyển điện hóa do nhiệt ẩm + độ lệch điện (H3TRB)

Lỗi bám dính, tách lớp → hệ số giãn nở nhiệt không khớp dẫn đến ứng suất bề mặt

Suy thoái bề mặt:

Tạo bột, đổi màu, giòn → bị chi phối bởi bức xạ tia cực tím hoặc lão hóa oxy hóa- nhiệt

Rỉ sét, ăn mòn rỗ → ăn mòn điện hóa trong môi trường phun muối và ẩm ướt

Hành động chính: Thu thập các mẫu bị lỗi thực tế, thực hiện phân tích SEM bề mặt vết nứt và phát hiện sản phẩm ăn mòn để xác nhận cấu trúc vi mô và cơ chế lỗi.

2. So sánh môi trường: Xác định “Động lực bên ngoài”

So sánh định lượng các yếu tố gây stress trong môi trường của sản phẩm, xác định 1-2 yếu tố có cường độ lớn nhất và thời gian tồn tại lâu nhất.

Logic phán đoán: Nếu sản phẩm được sử dụng trong môi trường 85 độ /85%RH, ứng suất nhiệt ẩm sẽ cao hơn nhiều so với môi trường khô ở nhiệt độ bình thường; tác động của nó cần được đánh giá trước tiên.

3. Kết hợp vật liệu: Xác minh "Độ nhạy nội tại"

Các vật liệu khác nhau rất nhạy cảm với các ứng suất cụ thể; cơ chế phản ứng của chúng cần được xác định bằng cách xem xét các đặc tính của vật liệu. Hợp kim nhôm và thép không gỉ: Dễ bị ăn mòn do ứng suất, nứt dưới ứng suất kéo và môi trường ion clorua.

Vật liệu bọc nhựa epoxy: Có tính hút ẩm cao, dễ bị giãn nở trong môi trường nóng ẩm dẫn đến hiện tượng phân tách bề mặt.

Vật liệu tổng hợp sợi carbon: Dưới nhiệt độ cao và tốc độ biến dạng cao, ma trận dễ bị phân hủy, tạo ra các điểm yếu ở bề mặt tiếp xúc sợi/ma trận.

Phớt cao su: Dễ bị nứt trong môi trường ozon, đặc biệt trong điều kiện kéo tĩnh.

Các thông số chính: Chú ý đến hệ số giãn nở nhiệt (CTE), tốc độ hấp thụ độ ẩm, độ bền kéo, khả năng chống chịu thời tiết, v.v. của vật liệu và phù hợp với ứng suất môi trường.

4. Kết hợp ba yếu tố: Xây dựng phán đoán vòng lặp khép kín{1}}

Phân tích chéo-ba khía cạnh thông tin trên để tạo thành một quy trình xác minh- khép kín:

Quan sát hiện tượng hư hỏng → Đánh giá sơ bộ các loại ứng suất có thể xảy ra

Phân tích môi trường sử dụng → Sàng lọc những căng thẳng bên ngoài có thể xảy ra nhất trong môi trường này

Kiểm tra đặc tính vật liệu → Xác minh xem vật liệu có nhạy cảm với loại ứng suất này không

Phán đoán toàn diện → Nếu ​​cả ba đều chỉ ra cùng một ứng suất thì có thể xác nhận đó là yếu tố chi phối

Ví dụ: Xảy ra đoản mạch trên PCB của bộ điều khiển điện tử sau khi sử dụng ở Hải Nam

Chế độ lỗi: Tăng trưởng dendrite, dòng rò → Điểm nhiệt ẩm + điện áp phân cực

Environment: High temperature and high humidity year-round (>35℃, >85%RH) → Ứng suất nhiệt ẩm cao

Chất liệu: Chất nền FR-4 dễ hút ẩm → Nhạy cảm với nhiệt ẩm

→ Kết luận: Ứng suất chủ yếu là ứng suất điện ẩm kết hợp với nhiệt và nên sử dụng thử nghiệm HAST (JESD22-A101). Xác minh mô phỏng

Tóm tắt: Chế độ thất bại là “triệu chứng”, môi trường là “nguyên nhân” và vật chất là “hiến pháp”. Chỉ thông qua phân tích hợp tác của cả ba thì mới có thể tránh được những đánh giá sai, đảm bảo rằng các thử nghiệm lão hóa cấp tốc phản ánh thực sự hiệu suất đáng tin cậy của sản phẩm trong sử dụng thực tế.