環(huán)境應力與失效之關(guān)系
目前,,在世界各地,無論從陸地到海洋或者從高空到宇宙空間,,都廣泛地使用電子電工以及其他領(lǐng)域的產(chǎn)品,。由于氣溫隨著高度的增加而降低或在冬季高緯度地區(qū),或者有些產(chǎn)品所在位置接近制冷元件,、設備或系統(tǒng),,或者有些產(chǎn)品本身就包括制冷元件、設備或系統(tǒng),,從而產(chǎn)生低溫環(huán)境。低溫幾乎對所有的材料都會產(chǎn)生不同程度的有害影響,,構(gòu)成產(chǎn)品的各種材料的物理性能,、電性能等將發(fā)生變化,導致暫時性或性的性能下降,,甚至引起失效,。
同樣,低緯度熱帶地區(qū)的自然高溫,、太陽輻射的增溫,、通風不良引起的溫升以及散熱樣品在使用中自身發(fā)熱引起的溫升等產(chǎn)生的高溫,高溫會使電子組合可靠性下降,,機械結(jié)構(gòu)的密封件,、橡膠件和塑料件等受高溫和太陽照射作用會迅速老化和劣化,,其他各種材料的結(jié)構(gòu)、物理性能,、電性能也會發(fā)生很大的變化,,導致暫時或性的損傷和性能變化。
另外,,在產(chǎn)品貯存,、運輸、使用和安裝過程以及中,,除自然氣候的變化以外,,也會遇到因人類的社會實踐而誘發(fā)的環(huán)境溫度的變化。例如設備從溫度較高的室內(nèi)移到溫度相對較低的室外,;或者從溫度相對較低的室外移到溫度較高的室內(nèi),;或者在室外使用的設備在強烈的太陽輻射之后突然降雨或浸到冷水;或者溫度的極度升高導致焊錫回流現(xiàn)象出現(xiàn),,或者啟動馬達時周圍器件的溫度急速升高,,關(guān)閉馬達時周圍器件會出現(xiàn)溫度驟然下降;或者設備可能在溫度較低地環(huán)境中連接到電源上,,導致設備內(nèi)部產(chǎn)生陡峭的溫度梯度,,在溫度較低地環(huán)境中切斷電源可能會導致設備內(nèi)部產(chǎn)生相反方向陡峭的溫度梯度;或者當航空器起飛或者降落時,,航空器機載外部器材可能會出現(xiàn)溫度地急劇變化等等,。由于急劇的溫度變化將使產(chǎn)品受到一定熱沖擊力,在這種熱沖擊力的作用下,,將導致電子電工元件的涂覆層脫落,、密封材料龜裂甚至破碎、填充材料泄漏等,,從而引起電子元器件電性能下降,;對于由不同材料構(gòu)成的產(chǎn)品,由于溫度變化時產(chǎn)品受熱不均勻,,導致產(chǎn)品變形,、開裂、破碎等,。由于溫度變化產(chǎn)生較大的溫差,,低溫時產(chǎn)品表面會產(chǎn)生凝露或結(jié)霜,高溫時蒸發(fā)或融化,,如此高低溫反復作用的結(jié)果導致和加速了產(chǎn)品的腐蝕,。
因而,當討論與溫度有關(guān)的產(chǎn)品壽命時,一般采用“θ℃規(guī)則”的表達方式,。具體應用時可以表達為“10℃規(guī)則”等,,例如當周圍環(huán)境溫度上升10℃時,產(chǎn)品壽命就會減少一半,;當周圍環(huán)境溫度上升20℃時,,產(chǎn)品壽命就會減少到四分之一。這種規(guī)則可以說明溫度是如何影響產(chǎn)品壽命(失效)的,。
反之,,人們可以在較短的時間內(nèi),利用升高環(huán)境溫度或降低環(huán)境溫度或利用超高溫和超低溫的交替來加速產(chǎn)品的失效現(xiàn)象發(fā)生,,確定產(chǎn)品的特性變化以及由于構(gòu)成元器件的異種材料熱膨脹系數(shù)不同而造成的故障問題,。多應用于開發(fā)篩選試驗、材料特性試驗,、極限試驗,、評估試驗、品質(zhì)確認試驗,、加速壽命老化試驗等多種場合的需要,。