U području automobilske elektronike, elektroničke ploče moraju dugo vremena izdržati okruženja visoke temperature kao što su odjeljci motora i moduli napajanja. Stoga je ispitivanje otpornosti na visoke -temperature na 125 stupnjeva ključni korak u provjeri njihove pouzdanosti. Slijedi detaljna analiza metoda ispitivanja otpornosti na visoke-temperature primjenjivih na automobilske elektroničke ploče, uključujući načela testiranja, odabir opreme, radne postupke i procjenu rezultata.
1, Priprema prije ispitivanja: okolina i prethodna obrada uzorka
(1) Postavljanje testnog okruženja
Odabir visokotemperaturne ispitne komore
Potrebna je programibilna visoko{0}}temperaturna komora za starenje, s preciznošću kontrole temperature od ± 1 stupanj, ujednačenošću manjom od ili jednakom ± 2 stupnja i kapacitetom održavanja konstantne temperature od najmanje 125 stupnjeva. Na primjer, može se odabrati kutija sa sustavom prisilne cirkulacije vrućeg zraka kako bi se osiguralo ravnomjerno zagrijavanje u svim područjima elektroničke ploče.
Konfiguracija opreme za praćenje
Uparen s više{0}}kanalnim snimačem temperature, termoelement tipa K- koristi se za praćenje temperature ključnih točaka na površini elektroničke ploče u stvarnom vremenu, kao što su igle komponenti i područja PCB supstrata, s učestalošću uzorkovanja ne manjom od jednom u minuti.
(2) Priprema uzorka i prethodna obrada
Izbor ispitnih uzoraka
Elektronička ploča mora uključivati kompletne funkcionalne module, s najmanje 3 paralelna uzorka, te osigurati da su uzorci završili cijeli proces zavarivanja, tri probna premaza itd.
Početno testiranje performansi
Prije testiranja, uzorak treba podvrgnuti potpuno funkcionalnom ispitivanju uključenosti, bilježeći ključne električne parametre kao što su radni napon, struja, kašnjenje prijenosa signala itd. kao referentne podatke.
2, Temeljne metode ispitivanja: izlaganje konstantnoj temperaturi i ispitivanje dinamičkim opterećenjem
(1) Metoda ispitivanja statičke konstantne temperature
1. Proces testiranja
Faza zagrijavanja: Podignite temperaturu ispitne komore na 125 stupnjeva brzinom od 5 stupnjeva /min, stabilizirajte 30 minuta nakon postizanja ciljane temperature i osigurajte da je temperatura uzorka u skladu s temperaturom unutar komore.
Faza održavanja konstantne temperature:
Standardno trajanje: prema industrijskim standardima automobilske elektronike kao što je AEC-Q100, kontinuirano izlaganje u trajanju od 240 sati (10 dana) obično je potrebno za simulaciju dugoročnih-scenarija visoke-temperature.
Praćenje procesa: Izvadite uzorak svaka 24 sata, ohladite ga na sobnoj temperaturi 30 minuta i provedite test rada pri uključivanju kako biste uočili postoje li pojave poput pucanja lemljenih spojeva, karbonizacije supstrata i kvara komponente.
Faza hlađenja: Nakon što je ispitivanje završeno, ohladite na sobnu temperaturu brzinom od 5 stupnjeva/min kako biste izbjegli oštećenje uslijed toplinskog stresa uzrokovano naglim hlađenjem.
2. Ključne točke promatranja
Fizička karakterizacija: Optičkim mikroskopom (50-200 puta) promatrajte je li PCB supstrat promijenio boju, raslojio se i ima li pukotina ili tragova taljenja lema u lemljenim spojevima.
Svojstva materijala: Koristite termomehanički analizator za mjerenje promjene koeficijenta toplinskog širenja (CTE) podloge. Ako se CTE poveća za više od 20%, to može ukazivati na rizik od kvara materijala.
(2) Metoda ispitivanja dinamičkim opterećenjem
1. Proces testiranja
Zagrijavanje opterećenja: Spojite elektroničku ploču na analogni krug opterećenja i zagrijte je do 125 stupnjeva brzinom od 3 stupnja/min dok je uključena, održavajući radnu struju na 1,2 puta većoj od nazivne struje kako biste simulirali uvjete preopterećenja.
Test rada pri konstantnoj temperaturi:
Trajanje: 100 sati scenarija intenzivnog testiranja, tijekom kojeg se parametri kao što su fluktuacije napona i stabilnost frekvencije prate u stvarnom-vremenu.
Periodično otkrivanje prekida: svakih 10 sati isključite i ohladite na sobnu temperaturu kako biste otkrili povremene kvarove uzrokovane toplinskim ciklusima, kao što su loš kontakt i skokovi signala.
2. Indikatori utvrđivanja kvara
Električna izvedba: Ako radni napon odstupa od nazivne vrijednosti za ± 5%, a kašnjenje prijenosa signala se poveća za više od 15%, smatra se kvarom.
Detekcija toplinske slike: Koristite infracrvenu termalnu kameru (preciznost ± 2 stupnja) za skeniranje površine elektroničke ploče. Ako temperatura lokalne vruće točke prelazi 130 stupnjeva i premašuje projektirani prag od 5 stupnjeva, potrebno je analizirati nedostatke dizajna disipacije topline.
3, Napredno testiranje: Termalni ciklus i ekstremni izazov
(1) Ispitivanje toplinskog ciklusa (proširena prilagodljivost visokim temperaturama)
Uvjeti ciklusa: -40 stupnjeva (30 minuta) → 125 stupnjeva (30 minuta), brzina ciklusa od 5 stupnjeva /min, ukupna vremena ciklusa od 50, simulacija temperaturnog šoka pokretanja i zaustavljanja automobila.
Fokus testiranja: X-zrake se koriste za otkrivanje širenja mikropukotina unutar lemljenog spoja, a ionska kromatografija koristi se za analizu ispušta li supstrat korozivne plinove poput halogenida pri visokim temperaturama.
(2) Koračni test ekstremne temperature (za određivanje kritičnog praga)
Postupno zagrijavanje: Počevši od 100 stupnjeva, povećavajte temperaturu za 5 stupnjeva svaka 2 sata dok uzorak ne doživi funkcionalni kvar. Zabilježite kritičnu temperaturu pri kojoj dolazi do kvara, koja bi trebala biti veća od ili jednaka 130 stupnjeva, s rezerviranom sigurnosnom marginom od 10%.
Analiza načina kvara: ako je kvar uzrokovan curenjem elektrolita kondenzatora, prednost treba dati elektrolitskim kondenzatorima otpornim na visoke-temperature, kao što su proizvodi s nazivnom vrijednošću od 135 stupnjeva.
4, Evaluacija i izvješćivanje o rezultatima testa
(1) Obrada podataka
Nacrtajte tro{0}}dimenzionalnu krivulju "električnih parametara vremena i temperature" i usporedite trend promjena parametara prije i nakon testiranja.
Izračunajte srednje vrijeme između kvarova. Ako je MTBF u statičkom testiranju veći od 1000 sati, smatra se da je prošao verifikaciju pouzdanosti.
(2) Prijavi sadržaj
Osnova ispitivanja: Referentni standardi kao što su ISO16750-2, SAEJ1211 i specifični zahtjevi korisnika.
Podaci o uzorku: uključujući PCB slojeve, vrste supstrata kao što je FR-4, aluminijski supstrat i popis komponenti.
Analiza kvara: Izvršite lokalizaciju kvara na ne-sukladnim uzorcima, kao što je skeniranje površine loma lemljenih spojeva pomoću SEM-a, i predložite prijedloge za poboljšanje, kao što je povećanje područja rasipanja topline bakrene folije i zamjena visoko{1}}temperaturnih ljepila.
Izgled termoelementa: Termoparove treba pričvrstiti na površinu PCB-a neposredno ispod uređaja za napajanje kao što su MCU i čipovi za napajanje kako bi se osiguralo mjerenje stvarne radne temperature.
Kroz gore navedene sustavne metode testiranja, pouzdanost automobilskih elektroničkih ploča može se sveobuhvatno ocijeniti u okruženju od 125 stupnjeva, pružajući znanstvenu osnovu za odabir, optimizaciju dizajna i kontrolu kvalitete masovne proizvodnje.