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移动电源PCBA寿命评估的误区!

日期:2016-09-18

移动电源PCBA寿命评估的基本方法就是寻找系统中的短板,这个短板可以是零部件或者元器件发生失效而导致的寿命不满足要求,也可以是零部件或者元器件的特性参数退化而导致系统功能发生故障、工作不稳定或者性能无法满足要求。
这样看来机械部件其实是最好处理的,一般我们也都是把重点放在机械零部件上,通过寿命试验来评估机械部件的磨损、疲劳、腐蚀、断裂、变形等等。但是即使是机械部件,现在大家也只能基于实际使用条件做很长时间的寿命试验来评估是否满足要求,对于如何加速还是有很多疑问,或者说对于加速模型仍然是非常的无赖,例如盐雾试验暂时就没有成熟的加速模型供参考。
既然机械部件都已经这么难了,那么我们平常所公认的电子产品不就更没招了吗?那可是随机失效或者恒定失效啊,换个角度来考虑寿命实在太长,基本不用考虑了。对于PCBA的很多元器件确实如此,基于公开文件的数据,寿命很长,基本不用关心,但是并不是所有的元器件都是如此,其中电解电容和功率器件是个例外,需要根据实际应用来开展相应的评估。
好了,让我们来好好讨论下PCBA的寿命评估吧。基本上大家能够想到的无外乎焊点疲劳和电解电容这两个方向。
焊点疲劳大家一般的做法就是参考Coffin-Manson模型来进行加速试验,结合产品的实际用的温度循环数量和温度差来评估是否满足产品的寿命要求。


但是焊点的疲劳不仅仅是温度变化,很多时候还存在振动和冲击应力,这在车辆上体现的更为明显,例如汽车行业就是如此。所以我们对于焊点的疲劳不仅仅要考虑温度变化带来的机械应力,同时也需要考虑振动冲击带来的机械应力,这样的评估才算比较全面一些。但是不要高兴的太高,由于产品在实际使用过程中的应力是动态的,也就是说存在一定的载荷谱,我们不能够直接简化计算,因为说不定就太过了,也有可能不够,对于载荷谱的处理,电动汽车的先驱Tesla的处理方法很好,大家可以去找一下相关论文做参考,只有这样做了才算是比较靠谱的。
如果试验温度高于100度,Coffin-Manson模型其实并不是最优的哦,需要换其它模型呢,呵呵。
但是还是不要高兴的太高,因为焊点只看上面的其实还不够,还需要考虑助焊剂对于可靠性的影响哦,嘿嘿。
而对于电解电容则是参考使用温度和纹波电流,基于供应商提供的寿命模型来计算其寿命是否满足要求。
因为供应商提供的都是L0的寿命,如果我们想要置信区间或者失效率其实是没有啥办法的。另外这里其实同样存在载荷谱,不考虑也不行啊。
如果客户问这个模型的精确度如何,我们也无法回答,这时候就需要自己开展试验来基于试验数据来拟合出电解电容的加速模型并计算模型参数哦。
如果PCBA上没有任何的电解电容,有的只是高分子电容,陶瓷电容或者钽电容等,这时候是不是就不存在寿命的问题了。错,大错!想的美!需要考虑参数漂移所带来的影响哦,这个不考虑也是不行的,当然了会有多种不同的解决方案就是了。
如果大家已经觉得掉坑里面去了,不用灰心,因为大部分都掉进去了。如果没有掉进去,那么可以自己夸奖下自己哦。
除了元器件,其实还需要关心PCB的寿命呢,另外就是IC的BGA焊点的寿命,以及功率器件温度循环导致的wire bonding的疲劳寿命,如果不是密封的还需要关注盐雾腐蚀和气体腐蚀的寿命哦。好像有点多哦,想想就头大啊。

标签: PCBA,寿命

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