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评估电气产品的时候,最常出现哪些失效模式

来源:东莞市豪恩检测仪器有限公司(武汉分公司)   2025年05月09日 11:09  

在电气产品可靠性评估中,蒸汽老化试验箱通过加速湿热环境暴露缺陷,其失效模式具有多维度、强耦合性特征。

一、电气产品蒸汽老化失效模式全景图

失效类型发生机理典型表现易发部件失效后果
电性能劣化金属氧化+离子迁移:湿热环境下金属表面形成氧化膜,电解液离子在电场中定向迁移形成导电通路。
案例:铜引脚氧化导致接触电阻从10mΩ升至1Ω,PCB走线间因银离子迁移短路。
绝缘电阻下降(从10¹²Ω降至10⁶Ω)
漏电流激增(μ→m)
击穿电压降低(下降50%以上)
连接器引脚、PCB焊盘、继电器触点、高压电容极耳设备误动作、功能失效、火灾隐患
机械结构失效高分子材料水解+应力松弛:湿热环境导致塑料/橡胶吸水膨胀、分子链断裂,同时热应力使材料软化。
案例:PBT外壳吸水率0.3%时冲击强度下降40%,NBR密封圈压缩变形率从5%升至25%。
外壳开裂(缺口冲击强度下降30%)
密封失效(泄漏率超标100倍)
卡扣断裂(插拔寿命缩短80%)

电池外壳、连接器壳体、线束护套、密封圈、卡扣结

防护等级失效(IPXX)、水汽侵入、机械可靠性不足
材料界面脱粘胶层老化+热膨胀失配:湿热环境使胶粘剂分子链降解,同时不同材料热膨胀系数差异导致界面应力集中。
案例:环氧树脂胶接强度从20MPa降至5MPa,铝-钢铆接件因腐蚀产物堆积开裂。
胶层剥离(剪切强度下降70%)
界面分层(超声波扫描发现50μm以上间隙)
铆接松动(拉脱力下降60%)
传感器灌封胶、PCB补强板、电机定子灌封层、铆接/焊接界面结构解体、功能丧失、振动耐受性下降
腐蚀与锈蚀电化学腐蚀+缝隙腐蚀:湿热环境形成电解液,不同金属电位差驱动氧化还原反应,缝隙处氧浓度差加速腐蚀。
案例:黄铜继电器触点在85℃/85%RH下300h出现绿色腐蚀产物,接触电阻增加20倍。
金属表面蚀坑(深度达50μm)
镀层脱落(镍层起泡、金层剥离)
锡须生长(长度超100μm)
继电器触点、弹簧片、散热片、PCB铜箔、镀金/镀镍端子电气连接失效、热阻增大、信号干扰
参数漂移离子污染+水汽吸附:残留助焊剂、清洗剂中的Cl⁻/SO₄²⁻在湿热环境电离,水分子吸附改变介电常数。
案例:陶瓷电容介质损耗角正切值从0.01升至0.1,晶振频率偏移±100ppm。
电容值变化(±20%以上)
电阻值漂移(超±5%规格)
频率偏移(超±50ppm)
贴片电容、精密电阻、晶振、电感、传感器敏感元件电路精度下降、时序错误、测量误差超标


二、失效模式与电气产品类型关联性

产品类型高发失效模式关键控制点行业验证标准
消费电子连接器绝缘失效、电容参数漂移、PCB焊盘氧化选用C0G类电容、优化助焊剂残留清洗工艺、增加镀金层厚度(≥1.27μm)JEDEC JESD22-A102(集成电路)
MIL-STD-202G(电子)
汽车电子传感器密封失效、线束绝缘层脆化、ECU焊点腐蚀采用IP69K密封设计、选用耐150℃ PVC线束护套、实施三防漆涂覆AEC-Q100(车规芯片)
LV 124(汽车线束)
ISO 16750-4(道路车辆环境条件)
工业控制继电器触点粘连、开关外壳开裂、端子排锈蚀选用AgNi触点材料、增强PC/ABS外壳阻燃性(V-0级)、采用不锈钢紧固件IEC 60068-2-66(湿热试验)
GB/T 2423.3(电工电子产品环境试验)
新能源电力功率模块键合线脱落、电解电容鼓包、灌封胶开裂改用SiC MOSFET芯片、优化电解电容防爆阀设计、采用导热环氧树脂灌封UL 2580(储能电池)
GB/T 36276(电力储能用锂离子电池)
航空航天微波器件镀层脱落、电缆组件绝缘失效、胶接结构分层实施化学镀NiP+Au双层镀膜、采用PTFE绝缘电缆、增加胶层X射线检测ECSS-Q-ST-70-02C(航天材料)
RTCA DO-160G(机载设





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