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热疲劳试验方法(二):振动试验

日期: 2021-08-27 点击: 761

电子电工产品在运输或使用过程中都可能遇到不同频率或不同强度的振动环境,这对产品中的焊点的可靠性是一个严峻的挑战。例如,车载电子设备会由于车辆的运动而产生振动,由于车辆运行的轨迹、速度、路面状况以及车辆的负荷等不同,焊点所受到的振动频率与振幅也不同。一般情况下,汽车、火车在运行过程中产生的振动加速度小于5.6g,振动频率范围在2~8Hz;民航飞机运行时产生的振动最大加速度可达20g,频率多在30Hz左右。当振动激励造成应力过大时,会使焊点或结构产生裂纹和断裂。长时间的振动形成的累积损伤会导致焊点产生疲劳破坏,如果焊点含有隐含的缺陷或设计不良,则振动试验很容易触发焊点失效。振动试验就是振动台在实验室的环境下模拟各种振动环境,将样品用专用夹具固定在振动台上进行试验,以检验振动对焊点可靠性的影响,确定焊点可受振动的能力。

振动试验一般可以分为随机振动和正弦振动,后者又可以分为振动疲劳试验、扫频试验和振动噪声试验。自然界中的大多数振动属于随机振动,但是由于随机振动的复现性差以及试验的复杂性,许多情况下采用正弦振动来模拟替代。振动疲劳试验常常被用来考察焊点的可靠性,该试验采用固定的频率(如50Hz)。振动加速度-10g,在X、Y、Z三个方向上各进行1h的试验。需要注意的是,振动试验中的安装与控制非常关键,特别是固定点、检测点以及控制点的选取,必须考虑试验结果的复现性以及与实际使用情况的吻合。对于焊点的评价来讲,焊点所在的PCBA一般应该参考实际设备中的情况来安装,或固定四个角上的支点。以使焊点在振动时受到充分的激励应力的考核。

关于振动试验的具体试验方法可参考IEC标准、如IEC68-2-34(环境试验-第2部分:试验方法-试验Fda:宽频带随机振动--一般要求)、IEC 68-2-35(环境试验-第2部分:试验方法-试验Fdb :宽频带-随机振动--中再现性)、IEC 68-2-37(环境试验-第2部分:试验方法-试验Fdb:宽频带随机振动--低再现性)以及IEC 68-2-6(环境试验-第2部分:试验方法-试验Fc和导则:振动(正弦)),也可以参考国家标准GB/T2423-(10~14)。还可以参考JESD-22-A110A ( Subassembly MechanicalShock)和IPC-TM-65.2.6.9来进行,JEDEC标准则是专门针对组件或部件的试验方法,不过它把跌落、震动等对焊点的影响通过不同水平的机械脉冲应力来模拟,也把组件分成自由态和固定态(固定在某些治具上)来分别模拟不同的应力环境。

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