V oblasti automobilovej elektroniky musia elektronické dosky dlhodobo odolávať prostrediam s vysokou teplotou, ako sú motorové priestory a výkonové moduly. Preto je testovanie odolnosti voči vysokej teplote pri 125 stupňoch kľúčovým krokom pri overovaní ich spoľahlivosti. V nasledujúcom texte je uvedená podrobná analýza metód testovania odolnosti voči vysokej teplote, ktoré sa vzťahujú na elektronické dosky v automobiloch, vrátane princípov testovania, výberu zariadenia, prevádzkových postupov a hodnotenia výsledkov.
1, Príprava pred testovaním: prostredie a predúprava vzorky
(1) Nastavenie testovacieho prostredia
Výber vysokoteplotnej testovacej komory
Vyžaduje sa programovateľná vysokoteplotná starnúca komora s presnosťou regulácie teploty ± 1 stupeň , rovnomernosťou ± 2 stupne alebo rovnajúcou sa ± 2 stupne a konštantnou kapacitou udržiavania teploty najmenej 125 stupňov . Napríklad je možné zvoliť box so systémom nútenej cirkulácie horúceho vzduchu na zabezpečenie rovnomerného ohrevu vo všetkých oblastiach elektronickej dosky.
Konfigurácia monitorovacieho zariadenia
Termočlánok typu K-, spárovaný s viackanálovým záznamníkom teploty, sa používa na monitorovanie teploty kľúčových bodov na povrchu elektronickej dosky v reálnom čase, ako sú kolíky súčiastok a oblasti substrátu PCB, so vzorkovacou frekvenciou najmenej raz za minútu.
(2) Príprava vzorky a predúprava
Výber skúšobných vzoriek
Elektronická doska musí obsahovať kompletné funkčné moduly s najmenej 3 paralelnými vzorkami a zabezpečiť, aby vzorky dokončili celý proces zvárania, tri skúšobné nátery atď.
Počiatočné testovanie výkonu
Pred testovaním musí vzorka prejsť plne funkčným testom pri zapnutí, pričom sa ako referenčné údaje zaznamenajú kľúčové elektrické parametre, ako je prevádzkové napätie, prúd, oneskorenie prenosu signálu atď.
2, Metódy testovania jadra: vystavenie konštantnej teplote a testovanie dynamického zaťaženia
(1) Skúšobná metóda pri statickej konštantnej teplote
1. Proces testovania
Fáza zahrievania: Zvýšte teplotu testovacej komory na 125 stupňov rýchlosťou 5 stupňov/min, stabilizujte 30 minút po dosiahnutí cieľovej teploty a zabezpečte, aby teplota vzorky bola v súlade s teplotou vo vnútri komory.
Stupeň udržiavania konštantnej teploty:
Štandardné trvanie: Podľa štandardov automobilového elektronického priemyslu, ako je AEC-Q100, sa na simuláciu dlhodobých-scenárov služieb s vysokou{5}}teplotou zvyčajne vyžaduje nepretržité vystavenie počas 240 hodín (10 dní).
Monitorovanie procesu: Vyberte vzorku každých 24 hodín, ochlaďte ju na 30 minút pri izbovej teplote a vykonajte funkčný test zapnutia, aby ste zistili, či sa vyskytujú javy, ako je praskanie spájkovaného spoja, karbonizácia substrátu a zlyhanie komponentov.
Fáza chladenia: Po dokončení testu ochlaďte na izbovú teplotu rýchlosťou 5 stupňov/min, aby ste predišli poškodeniu spôsobenému tepelným stresom náhlym ochladením.
2. Kľúčové body pozorovania
Fyzikálna charakteristika: Optickým mikroskopom (50-200-krát) sledujte, či má substrát PCB zmenu farby, delamináciu a či sú v spájkovaných spojoch praskliny alebo stopy po roztavení spájky.
Vlastnosti materiálu: Na meranie zmeny koeficientu tepelnej rozťažnosti (CTE) substrátu použite tepelno-mechanický analyzátor. Ak sa CTE zvýši o viac ako 20 %, môže to znamenať riziko zlyhania materiálu.
(2) Metóda testovania dynamického zaťaženia
1. Proces testovania
Vyhrievanie záťaže: Pripojte elektronickú dosku k obvodu analógovej záťaže a zohrejte ju až na 125 stupňov rýchlosťou 3 stupne/min pri zapnutom napájaní, pričom udržiavajte pracovný prúd na 1,2-násobku menovitého prúdu, aby sa simulovali podmienky preťaženia.
Skúška prevádzky pri konštantnej teplote:
Trvanie: 100 hodín intenzívneho testovania, počas ktorého sa v reálnom čase monitorujú parametre, ako sú kolísanie napätia a frekvenčná stabilita.
Pravidelná detekcia prerušenia: Každých 10 hodín vypnite a ochlaďte na izbovú teplotu, aby ste zistili občasné poruchy spôsobené tepelným cyklovaním, ako je zlý kontakt a skoky signálu.
2. Indikátory určenia porúch
Elektrický výkon: Ak sa pracovné napätie odchýli od menovitej hodnoty o ± 5 % a oneskorenie prenosu signálu sa zvýši o viac ako 15 %, považuje sa to za poruchu.
Termovízna detekcia: Na skenovanie povrchu elektronickej dosky použite infračervenú termokameru (presnosť ± 2 stupne). Ak lokálna teplota horúceho bodu prekročí 130 stupňov a prekročí návrhový prah 5 stupňov, je potrebné analyzovať konštrukčné chyby rozptylu tepla.
3, Pokročilé testovanie: Termálna cyklistika a extrémna výzva
(1) Test tepelného cyklu (rozšírená adaptabilita na vysokú teplotu)
Podmienky cyklu: -40 stupňov (30 minút) → 125 stupňov (30 minút), rýchlosť cyklu 5 stupňov/min, celkové časy cyklu 50, simulujú teplotný šok pri štartovaní auta.
Testovacie zameranie: Röntgenové lúče sa používajú na detekciu šírenia mikrotrhlín vo vnútri spájkovaného spoja a iónová chromatografia sa používa na analýzu toho, či substrát pri vysokých teplotách uvoľňuje korozívne plyny, ako sú halogenidy.
(2) Krokový test extrémnej teploty (na určenie kritického prahu)
Postupné zahrievanie: Počnúc od 100 stupňov zvyšujte teplotu o 5 stupňov každé 2 hodiny, kým vzorka nezaznamená funkčné zlyhanie. Zaznamenajte kritickú teplotu, pri ktorej dôjde k poruche, ktorá by mala byť väčšia alebo rovná 130 stupňom, s rezervou 10 % bezpečnosti.
Analýza režimu zlyhania: Ak je porucha spôsobená únikom elektrolytu kondenzátora, mali by sa uprednostniť vysokoteplotne odolné elektrolytické kondenzátory, ako sú produkty s menovitou hodnotou 135 stupňov .
4, Vyhodnotenie a vykazovanie výsledkov testov
(1) Spracovanie údajov
Nakreslite trojrozmernú krivku „elektrických parametrov časovej teploty“ a porovnajte trend zmien parametrov pred a po testovaní.
Vypočítajte stredný čas medzi poruchami. Ak je MTBF pri statickom testovaní väčšia ako 1 000 hodín, má sa za to, že prešla overením spoľahlivosti.
(2) Obsah správy
Skúšobný základ: Referenčné normy ako ISO16750-2, SAEJ1211 a špecifické požiadavky zákazníka.
Vzorové informácie: vrátane vrstiev PCB, typov substrátov ako FR-4, hliníkového substrátu a zoznamu komponentov.
Analýza zlyhania: Vykonajte lokalizáciu zlyhania na-nevyhovujúcich vzorkách, ako je skenovanie lomového povrchu spájkovaných spojov pomocou SEM, a navrhnite návrhy na zlepšenie, ako je zväčšenie plochy medenej fólie odvádzajúcej teplo a nahradenie vysokoteplotných{1}}lepidiel.
Usporiadanie termočlánku: Termočlánky by mali byť pripevnené k povrchu dosky plošných spojov priamo pod napájacie zariadenia, ako sú MCU a napájacie čipy, aby sa zabezpečilo meranie skutočnej pracovnej teploty.
Prostredníctvom vyššie uvedených systematických testovacích metód je možné komplexne vyhodnotiť spoľahlivosť automobilových elektronických dosiek v prostredí 125 stupňov, čo poskytuje vedecký základ pre výber, optimalizáciu dizajnu a kontrolu kvality hromadnej výroby.