文档介绍：可靠性试验粒子碰撞噪声检测技术研究
 2007年08月23日17:00:31 电子科技集团公司五十八研究所
作者:杜迎,张国华,朱卫良,蔡荭
1 引言
在内腔的密封器件,在制造过程中由于各种原因而存留多余的焊锡、头发、金丝、灰尘等在密封腔内,使得密封器件在受到外力激励后,残留多余物可能变成自由的游离物。在振动环境下,这些自由的游离物就会与腔壁及腔内别的器件相碰撞,易引起密封器件的短路失效或引起其他不应有的失效,为了避免这种情况的发生,有内腔的密封器件必须进行粒子碰撞噪声检测试验。
 
2 PIND试验技术
原理
PIND原理是通过对有内腔的密封器件施加适当的机械冲击应力,使粘附在密封器件腔体内的多余物成为可动多余物,再同时施加一定的振动应力,使可动多余物产生位移和振动,让它与腔体内壁相撞击产生噪声,再通过换能器来检测产生的噪声,判断腔体内有无多余物存在。
试验方法
将试验样品最大扁平面借助粘附剂安装在PIND设备的换能器上,先施加1000±200g,延续时间不大于100μs冲击脉冲,再施加频率40-250赫兹,峰值20g的振动,随后再使冲击应力与振动应力同时施加或单独施加振动应力,上述循环过程交替进行一定次数[1],振动频率选择是要使多余物在碰撞过程中产生的能量最大,即多余物的振动要达到共振,这与器件的内腔高度有关,不同腔体高度的器件在多余物碰撞过程中产生的共振点是不同的。 试验时应注意的问题
引线颤动
有的密封体器件的内引线比较长,在做PIND试验时,长引线的颤动也能发出声音,被当做噪声检测出来,当改变施加的振动频率后,该噪声也发生变化时,这时检测出的噪声往往是由长引线的颤动产生的。
粘附剂
试验时使用的粘附剂应对其传送的能量具有较小的衰减系数,因为粒子碰撞产生的能量Q1要经过粘附剂传到换能器上,设粘附剂的衰减系数为θ,则最后到达换能器上的能量Q2=Q1/θ,而常用的粘附剂为双面胶和水溶胶,双面胶的θ值要大于溶胶的θ值,因此对体积和质量非常小的多余物进行试验时,应尽量采用衰减系数小的水溶胶作为粘附剂。
冲击脉冲控制
冲击脉冲的峰值加速度、延续时间,次数应严格控制,否则,将是破坏性试验[1]。
其他干扰
在PIND试验中,密封器件中存在的多余物有时会检测不出来,其原因如下:
(1)由于多余物是不可动的,无论施加多大的冲击应力,多余物也不会发生位移,也就不会在随后的振动周期内发生运动;
(2)该多余物受到的冲击应力小于它粘附在内腔部位上的粘附力,在振动周期内不发生位移,就不会与腔壁发生碰撞,也就无电信号输出;
(3)在冲击振动过程中,由于电学反应或机械原因而使多余物粘附在内壁而不发生碰撞,导致无电信号产生;
(4)对于腔内有较长多余物(各种纤维丝、毛发)的密封器进行PIND时,多余物有时检出有时检不出,这与该多余物的长短、质量、悬挂方式、悬挂位置及PIND的设备精度有关。
分析产生噪声的原因
有时,在试验时检测出有可动多余物存在,但打开器件后没有发现,这时应仔细分析产生噪声的原因,并用试验进行验证。
正确安装样品
器件样品必须正确安装在换能器表面上,二者之间要充分接触,以避免因接触不良导致错误的噪声信号出现,造成误判。
设备的灵敏度
PIND设备的灵敏度非常重要,它的高低直接关系到器件内的粒子能否检测到。灵敏度高的时候,能检测到很微小的电信号,也就是可以检测到微小的粒子。灵敏度低的时候,只能检测到相对大一些的粒子。保持设备的灵敏度在一个较高的水平是试验的关键,由于灵敏度会因外界的干扰或使用的磨损而降低,因此要在一定的时间内对其进行检测和维修,我们做了一个试验对换能器的灵敏度进行检测,,分别在距离中心点不同的位置用STU进行测量,数据如表1所示。
根据标准,只要输出的幅度在20mV以上,就可以满足试验的要求,,进行的试验才有效果,%的面积内都是有效的试验点,器件的最大扁平面的中心点试验时必须在这个范围内,从这个数据可以看出,在刚开始使用设备时,其灵敏度的有效范围在50%左右,现在已经有很大的磨损,如不及时进行维护,不仅会影响试验的进度,而且也会造成器件内的噪声不能检出,留下隐患。
影响PIND试验有效性的几个方面
设备校准/鉴定状态、设备安装、运行状态稳定性
设备的精度如果不符合要求,就可能使一些可动多余物检测不到,而设备安装及运行状态如果不正常,也会造成误判。
试验时的环境(噪声、电磁干扰)
PIND设备非常灵敏,外界的干扰很