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汽车零部件在高低温循环测试中的失效模式案例
摘要:汽车零部件在高低温循环测试中的失效模式案例
汽车零部件在高低温循环测试中的失效模式主要包括以下几种:
裂纹产生:温度变化引起的热机械应力会导致绝缘层或材料表面出现微小裂纹,这些裂纹在反复循环中逐渐扩展,最终形成贯穿裂口。例如,在灌封模块中,由于残余应力和温度效应,可能会出现界面失效和开裂破坏。
材料老化:长期的温度应力促进绝缘材料的化学老化,包括聚合物链的断裂和交联结构的改变,降低了材料的柔韧性和机械强度。此外,高温还会导致材料膨胀系数不同,引发粘结和迁移问题,加速老化。
密封性下降:高湿度条件下,绝缘材料吸水膨胀,加剧内部应力,导致密封胶等辅助材料失效,进一步影响整体密封效果。在低温环境下,密封件可能因材料变硬或收缩而失效。
连接件松驰:温度变化可能导致螺丝连接或铆接不牢的接头松驰,敏感元件如螺丝、铆接部件或电阻元件可能出现接触不良情况。在高低温循环中,不同材料的膨胀差异也可能导致连接件松动或断裂。
电子元件性能退化:温度循环可能导致被动元器件的电气性能参数(如电阻、电容、电感等)发生变化,超出规格要求,导致元器件无法正常工作。在极端温度下,电子元件的参数漂移可能引发功能故障。
机械结构损坏:温度循环可能导致零部件内部材料出现应力集中、疲劳、断裂等现象,从而导致物理结构损坏。例如,在发动机零部件测试中,高温和低温循环可能引发材料脆化或变形。
界面失效:在封装与印刷电路板(PCB)之间,封装金属垫的剥落、封装金属到IMC(Intermetallic Compound)的断裂、封装IMC到焊料的断裂等界面失效模式可能影响连接可靠性。
引线键合失效:在温度循环测试中,引线键合可能在焊盘抬起、楔形键合处断裂或球形键合附近断裂,导致连接失效。
功能性能下降:零部件在高低温循环后可能出现功能性能下降,如制冷制热效果变差、响应时间变长等。
表面磨损与腐蚀:快速温变使零部件反复热胀冷缩,材料内部形成微观缺陷,随循环次数增加,缺陷扩展形成疲劳损伤,导致表面磨损与腐蚀。
这些失效模式表明,高低温循环测试对汽车零部件的可靠性提出了较高要求,需要通过材料创新、结构优化和先进测试技术的应用来缓解相关问题。