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1、PCB板板做环境境试验的的失效机机理PCB板板中温湿湿度测试试20088/111/255一、PCCB板中中温湿度度测试综合试验验箱由制制冷系统统、加热热系统、控控制系统统、湿度度系统、空空气循环环系统和和传感器器系统等等组成，系系统方框框图如图图7-22所示，所所述系统统分属电电气和机机械制冷冷两大方方面。下下面简单单介绍几几个主要要系统的的工作原原理和工工作过程程。1. 制制冷系统统制冷系系统是综综合试验验箱的关关键部分分之一。一一般来说说，综合合试验箱箱的制冷冷方式都都是机械械制冷以以及辅助助液氮制制冷。机机械制冷冷采用蒸蒸气压缩缩式制冷冷，该制制冷方式式是人工工制冷中中应用广广泛而又又经
2、济的的制冷方方式之一一。蒸气气压缩式式制冷型型式有：（1）单单级制冷冷；（22）多级级制冷；（3）复复合式制制冷。蒸蒸气压缩缩式制冷冷系统主主要由压压缩机、冷冷凝器、节节流机构构和蒸发发器组成成。由于于试验时时的温度度低温要要达到-50，单级级制冷难难以满足足要求，因因此综合合试验箱箱的制冷冷方式一一般采用用复合式式制冷。2 加热热系统综综合试验验箱的加加热系统统相对制制冷系统统而言，是是比较简简单的。它它主要由由大功率率电阻丝丝组成。由由于综合合试验箱箱要求的的升温速速率较大大（一般般都要求求在上升升2/mmin），因因此综合合试验箱箱的加热热系统功功率都比比较大。3 控制制系统控控制部分分
3、是综合合试验箱箱的核心心，它决决定了试试验箱的的升降温温速率、精精度等重重要指标标。现有有综合试试验箱的的控制器器大都采采用PIID控制制，也有有少部分分采用PPID与与模糊控控制相结结合的控控制方式式。4 湿度度系统湿湿度系统统分为加加湿和除除湿两个个子系统统。综合合试验箱箱的加湿湿方式一一般采用用蒸气加加湿法，即即在试验验箱内直直接用电电阻丝对对水进行行加热，从从而使水水蒸气来来加湿。这这种加湿湿方法加加湿能力力强，速速度快，加加湿控制制灵敏，尤尤其在降降温时容容易实现现强制加加湿。但但是次试试验箱内内必须注注意保持持清洁，否否则容易易造成加加湿盘的的污染。综合试验验箱的除除湿方式式有机械
4、械制冷除除湿和干干燥器除除湿两种种：（11）机械械制冷除除湿的除除湿原理理是将空空气冷却却到露点点温度以以下，使使大于饱饱和含湿湿量的水水气凝结结析出，这这样就降降低了湿湿度。（2）干干燥器除除湿是利利用气泵泵将试验验箱内的的空气抽抽出，并并将干燥燥的空气气注入，同同时将湿湿空气送送入可循循环利用用的干燥燥器进行行干燥，干干燥完后后又送入入试验箱箱内，如如此反复复循环进进行除湿湿。现在大部部分综合合试验箱箱采用前前一种除除湿方法法。后一一种的除除湿方法法，可以以使露点点温度达达到0以下，适适用于有有特殊要要求的场场合，但但费用较较高。5. 传传感器系系统综合合试验箱箱的传感感器主要要是温度度和
5、湿度度传感器器。温度度传感器器应用较较多的是是铂电阻阻，也有有采用热热电偶。湿湿度的测测量方法法有干湿湿球温度度计法和和固态电电子式传传感器直直接测量量法两种种。其中中干湿球球法测量量精度不不高，现现在的综综合试验验箱正逐逐步地以以固态传传感器代代替干湿湿球来进进行湿度度的测量量。6.空气气循环系系统空气气循环系系统一般般由离心心式风扇扇和驱动动其运转转的电机机构成，其其中有固固定转速速的和自自动调节节转速的的两种。固固定转速速的如果果要调节节试验箱箱内的温温度，是是通过调调节电阻阻丝的发发热来控控制的，它它的控制制相对风风扇可以以自动控控制的比比较简单单。7.温湿湿度控制制温湿度度控制主主要
6、表现现在温湿湿度的精精确度，基基本上普普通的温温湿度试试验箱温温度可上上下2，湿度度可上下下10个个百分点点。相对对来说比比较好的的温湿度度试验箱箱能够实实现温度度上下00.5，湿度度上下55个百分分点。对对于普通通的测试试，或者者国际标标准来讲讲前面的的试验箱箱就可以以满足要要求。8.PCCB板中中温湿度度测试和和失效在在温湿度度环境测测试中都都会碰到到温度变变化率的的问题，如如果温度度变化快快则会变变成温度度冲击，而而温度变变化慢了了又造成成测试时时间太长长，不符符合经济济效益。一一般来讲讲，温度度变化率率定为220/h。同同时这样样的一个个温度变变化率也也将利于于从低温温到高温温是出现现
7、的凝结结水的影影响效应应。低温温条件下下不能直直接把PPCB板板取出，以以放置产产生凝结结水导致致短路等等现象发发生。一般低温温低湿条条件可以以不考虑虑，主要要原因是是失效在在此条件件下产生生得比较较少，还还有就是是能失效效低温低低湿的设设备相对对来说要要贵很多多，如非非必要可可以不做做。再有就是是每次用用温湿度度控制箱箱进行测测试时必必须要做做的事是是在测试试前后把把温湿度度控制箱箱的温度度和湿度度调到一一个固定定的设定定值，以以确保温温湿度控控制箱的的工作正正常并延延长使用用寿命，具具体的温温湿度值值是233和550%。（一）PPCB板板中高温温高湿操操作1 目的通通过在高高温条件件下来测
8、测试电路路的稳定定性，评评价产品品暴露于于高温高高湿期间间发生的的性能随随时间退退化的效效应，检检测印制制电路板板和元气气的散热热情况。2 条件件温湿度度条件为为温度440、湿湿度900%。推推荐的测测试时间间为244h，这这样可以以全面了了解电路路散热水水平。3 影响响（1）电电路工作作不稳定定或者短短路；（22）不同同材料的的膨胀不不一致，导导致电路路板发生生虚焊或或者焊接接裂化；（3）固固定电阻阻阻值改改变；（44）温度度梯度不不同和不不同材料料的胀差差使电子子线路的的稳定性性发生变变化。（二）PPCB板板中温湿湿度循环环1 目目的通过过顺序改改变元器器件环境境，施以以低温和和高温来来检
9、测其其缺陷。检检验印制制电路板板的电子子迁移问问题，芯芯片的物物理实效效问题以以及塑料料件的外外表面的的喷漆强强度。2 条件件温度的的范围为为-4001255（工工业用）或或-6551500（军军用）。推推荐的循循环次数为200次，最最小是110次。温温度极限限处的保保持时间间至少为为10mmin。温温度循环环后，可可将温度度降至225测测量元器器件的电电特性参参数，并并与其技技术指标标比较。这这种方法法可以测测定元器器件对温温度极限限的耐受受力以及及交替面面对这种种极限值值时的反反应。3 影响响（1）导导线联结结，晶片片底层粘粘连，晶晶片破裂裂；（22）热膨膨胀系数数不匹配配、密封封及塑料料
10、封装；（3）喷喷漆的脱脱落、雾雾化和起起泡等。（三）PPCB板板中高温温储存11 目的的（1）评评价装备备稳定长长期暴露露于高温温期间发发生的性性能随时时间退化化的效应应，因为为这种情情况下可可能包括括一些叠叠加效应应。（22）评价价处在由由于太阳阳辐射在在装备内内部产生生明显的的温度梯梯度高温温环境的的装备。（3）调查电子零部件、机器的热性变化，调查有源元件在高温下的动作或者通电后的劣化特性，调查润滑特性的劣化。这种试验可以暴露出如潮湿、金属化处理、硅片内部、离子污染、表面、氧化和接触方面的缺陷。2 条件件高温储储存可使使元器件件面临比比老化测测试更高高的温度度，且无无需对元元器件施施加电源
11、源。试验验温度约约为600,高高温持续续时间为为48hh。3 影响响促进氧氧化、扩扩散等的的化学反反应，引引起膨胀胀、软化化、蒸发发、氧化化、粘度度低下、龟龟裂、扩扩散、液液体泄漏漏等。（11）不同同材料的的膨胀不不一致；（2）材材料尺寸寸全部和和局部地地改变；（3）固固定电阻阻阻值改改变；（44）温度度梯度不不同和不不同材料料的胀差差使电子子线路的的稳定性性发生变变化；（55）变压压器和机机电部件件过热；（6）有有机材料料裂解或或龟裂；（7）合合成材料料的放气气；（88）继电电器以及及磁作动动或过热热装置的的吸合与与释放范范围变化化。（四）PPCB板板中低温温操作11 目的的调查电电子零部部
12、件、机机器的耐耐寒性和和低温储储藏特性性。观察察由于结结冰造成成体积膨膨胀后的的特性劣劣化、功功能及性性能劣化化、由于于收缩行行程的机机械特性性。低温温试验用用于评价价在储存存和工作作期间，低低温条件件对装备备安全性性和性能能的影响响。2 条件件低温操操作可以以检验元元器件在在低温下下的特性性。试验验温度约约为-220，持持续时间间为488h.3 影响响由于膨膨胀、收收缩造成成的热性性的、机机械性的的变形，软软化、脆脆化的促促进，润润滑性的的低下，密密封的失失效，龟龟裂，水水分的结结冰。低低温几乎乎对所有有地基本本材料都都有不利利的影响响。对于于暴露于于低温环环境地装装备，由由于低温温会改变变
13、其组成成材料的的物理特特性，因因此可能能会改变变对其工工作性能能造成暂暂时或永永久的损损害。所所以只是是装备将将暴露于于低于标标准环境境地温度度下，就就要考虑虑进行低低温试验验，并且且要考虑虑以下典典型问题题，以帮帮助确定定试验方方法是否否适用于于受试装装备。（11）材料料的硬化化和脆化化；（22）不同同材料的的收缩不不一致；（3）电电子器件件（电阻阻、电容容等）性性能改变变；（44）破裂裂、开裂裂和脆裂裂，冲击击强度改改变，强强度降低低；（55）变压压器和机机电部件件地性能能改变。（五）PPCB板板中热冲冲击1 目的热热冲击可可评估元元器件对对极限温温度和循循环处于于极限温温度时的的耐受力力
14、。观察察由于热热膨胀系系数不同同引起的的尺寸变变化，以以及伴随随而来的的材料特特性的密密闭性的的变化。这这种测试试可以发发现如表表面断裂裂、分层层、封装装破裂、电电特性改改变和填填充物泄泄漏等问问题。2 条件件热冲击击测试分分为工作作和非工工作状态态两种。工工作状态态下相对对于非工工作状态态下的要要求是要要低一些些的，其其中必须须要注意意的是温温度变化化的时间间，美军军规中提提到温度度变化时时间除非非有特别别要求，一一般不超超过1mmin 。如果果不能实实现则需需要用液液体来做做，但是是这又要要注意试试验产品品是否具具有防水水能力，否否则就不不能采用用。3 影响响由于膨膨胀收缩缩造成的的变形、
15、剥剥离、龟龟裂，由由于内部部水分的的蒸发引引起的龟龟裂、疲疲劳、加加工面的的开裂以以及机械械性的变变位造成成的电气气特性的的变化，以以及造型型零部件件等的龟龟裂、端端子密封封部的评评价、剥剥离、机机械性的的变形等等。典型型的情况况如下：（1）装装备在热热区域和和低温环环境之间间转移；（2）通通过高性性能运载载工具，从从高温环环境升到到高空；（3）温温度冲击击通常对对装备靠靠近外面面地部分分影响更更严重，离离表面越越远，温温度变化化越慢，影影响越不不显著；（1）运运动部件件地卡紧紧或松弛弛；（22）材料料地收缩缩与膨胀胀率不同同或诱发发应变率率不一致致；（33）零部部件变形形或破裂裂；（44）表面面涂层开开裂；（55）电气气和电子子元器件件地变化化；（66）快速速冷凝水水或结霜霜引起电电子或机机械故障障；（77）静电电过大。（六）PPCB板板中的湿湿度1 目的调调查电子子零部件件、机器器的湿度度引起的的劣化特特性，评评价绝缘缘材料的的吸湿特特性、储储藏、低低温度条条件下的的干燥特特性。 2 条件件湿度达达到900%，在在高温440下下运行。3 影响响绝缘度度降低，促促进腐蚀蚀、电解解、结露露、膨胀胀、泄漏漏电流增增加，引引起变形形、特性性变化、弯弯曲。温温湿度测测试与引引起的主主要失效效如表77-1所所列。（
