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熱疲勞試驗方法(二):振動試驗

日期: 2021-08-27 點擊: 1842

電子電工產品在運輸或使用過程中都可能遇到不同頻率或不同強度的振動環境,這對產品中的焊點的可靠性是一個嚴峻的挑戰。例如,車載電子設備會由于車輛的運動而產生振動,由于車輛運行的軌跡、速度、路面狀況以及車輛的負荷等不同,焊點所受到的振動頻率與振幅也不同。一般情況下,汽車、火車在運行過程中產生的振動加速度小于5.6g,振動頻率范圍在2~8Hz;民航飛機運行時產生的振動最大加速度可達20g,頻率多在30Hz左右。當振動激勵造成應力過大時,會使焊點或結構產生裂紋和斷裂。長時間的振動形成的累積損傷會導致焊點產生疲勞破壞,如果焊點含有隱含的缺陷或設計不良,則振動試驗很容易觸發焊點失效。振動試驗就是振動臺在實驗室的環境下模擬各種振動環境,將樣品用專用夾具固定在振動臺上進行試驗,以檢驗振動對焊點可靠性的影響,確定焊點可受振動的能力。

振動試驗一般可以分為隨機振動和正弦振動,后者又可以分為振動疲勞試驗、掃頻試驗和振動噪聲試驗。自然界中的大多數振動屬于隨機振動,但是由于隨機振動的復現性差以及試驗的復雜性,許多情況下采用正弦振動來模擬替代。振動疲勞試驗常常被用來考察焊點的可靠性,該試驗采用固定的頻率(如50Hz)。振動加速度-10g,在X、Y、Z三個方向上各進行1h的試驗。需要注意的是,振動試驗中的安裝與控制非常關鍵,特別是固定點、檢測點以及控制點的選取,必須考慮試驗結果的復現性以及與實際使用情況的吻合。對于焊點的評價來講,焊點所在的PCBA一般應該參考實際設備中的情況來安裝,或固定四個角上的支點。以使焊點在振動時受到充分的激勵應力的考核。

關于振動試驗的具體試驗方法可參考IEC標準、如IEC68-2-34(環境試驗-第2部分:試驗方法-試驗Fda:寬頻帶隨機振動--一般要求)、IEC 68-2-35(環境試驗-第2部分:試驗方法-試驗Fdb :寬頻帶-隨機振動--中再現性)、IEC 68-2-37(環境試驗-第2部分:試驗方法-試驗Fdb:寬頻帶隨機振動--低再現性)以及IEC 68-2-6(環境試驗-第2部分:試驗方法-試驗Fc和導則:振動(正弦)),也可以參考國家標準GB/T2423-(10~14)。還可以參考JESD-22-A110A ( Subassembly MechanicalShock)和IPC-TM-65.2.6.9來進行,JEDEC標準則是專門針對組件或部件的試驗方法,不過它把跌落、震動等對焊點的影響通過不同水平的機械脈沖應力來模擬,也把組件分成自由態和固定態(固定在某些治具上)來分別模擬不同的應力環境。

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