В областта на автомобилната електроника електронните платки трябва да издържат на среда с висока температура, като двигателни отделения и захранващи модули за дълго време. Следователно, тестването за устойчивост на висока-температура при 125 градуса е ключова стъпка в проверката на тяхната надеждност. По-долу е даден подробен анализ на методите за изпитване на устойчивост на висока-температура, приложими за автомобилни електронни табла, включително принципи на изпитване, избор на оборудване, оперативни процедури и оценка на резултатите.
1, Подготовка преди тестване: среда и предварителна обработка на пробата
(1) Настройка на тестовата среда
Избор на камера за изпитване при висока температура
Необходима е програмируема високо{0}}температурна камера за стареене с точност на контрол на температурата от ± 1 градус, равномерност по-малка или равна на ± 2 градуса и капацитет за поддържане на постоянна температура от поне 125 градуса. Например може да се избере кутия със система за принудителна циркулация на горещ въздух, за да се осигури равномерно нагряване във всички зони на електронната платка.
Конфигурация на оборудването за наблюдение
В съчетание с много{0}}канален регистратор на температурата, термодвойката тип K- се използва за наблюдение на температурата на ключови точки на повърхността на електронната платка в реално време, като щифтове на компоненти и области на субстрата на печатни платки, с честота на вземане на проби не по-малко от веднъж в минута.
(2) Подготовка и предварителна обработка на пробите
Избор на тестови проби
Една електронна платка трябва да включва пълни функционални модули с най-малко 3 паралелни проби и да гарантира, че пробите са завършили целия процес на заваряване, три пробни покрития и т.н.
Първоначално тестване на производителността
Преди тестване, образецът трябва да бъде подложен на напълно функционален тест при включване, записвайки ключови електрически параметри като работно напрежение, ток, забавяне на предаването на сигнала и т.н. като референтни данни.
2, Основни методи за изпитване: излагане на постоянна температура и изпитване на динамично натоварване
(1) Метод за изпитване на статична постоянна температура
1. Процес на тестване
Етап на нагряване: Повишете температурата на тестовата камера до 125 градуса със скорост 5 градуса/мин, стабилизирайте за 30 минути след достигане на целевата температура и се уверете, че температурата на пробата е в съответствие с температурата вътре в камерата.
Етап на поддържане на постоянна температура:
Стандартна продължителност: Съгласно индустриалните стандарти за автомобилна електроника, като AEC-Q100, обикновено е необходима непрекъсната експозиция в продължение на 240 часа (10 дни), за да се симулират дългосрочни-сценарии за обслужване при висока-температура.
Мониторинг на процеса: Изваждайте пробата на всеки 24 часа, охлаждайте я при стайна температура за 30 минути и провеждайте функционален тест при включване, за да наблюдавате дали има явления като напукване на спойка, карбонизация на субстрата и повреда на компонент.
Етап на охлаждане: След като тестът приключи, охладете до стайна температура със скорост 5 градуса/мин, за да избегнете повреда от топлинен стрес, причинена от внезапно охлаждане.
2. Ключови точки за наблюдение
Физическа характеристика: Наблюдавайте дали субстратът на PCB има обезцветяване, разслояване и дали има пукнатини или следи от топене на спойка в спойките чрез оптичен микроскоп (50-200 пъти).
Свойства на материала: Използвайте термомеханичен анализатор, за да измерите промяната в коефициента на топлинно разширение (CTE) на субстрата. Ако CTE се увеличи с повече от 20%, това може да означава риск от повреда на материала.
(2) Метод за изпитване на динамично натоварване
1. Процес на тестване
Нагряване на натоварване: Свържете електронната платка към аналоговата верига на натоварване и я загрейте до 125 градуса със скорост 3 градуса/мин, докато е включено, като поддържате работния ток при 1,2 пъти номиналния ток, за да симулирате условия на претоварване.
Тест за работа при постоянна температура:
Продължителност: 100 часа сценарий за интензивно тестване, по време на който параметри като колебания на напрежението и стабилност на честотата се наблюдават в реално-време.
Периодично откриване на прекъсвания: На всеки 10 часа изключвайте захранването и охлаждайте до стайна температура, за да откриете периодични повреди, причинени от термични цикли, като лош контакт и скокове на сигнала.
2. Индикатори за определяне на отказа
Електрически характеристики: Ако работното напрежение се отклонява от номиналната стойност с ± 5% и забавянето на предаването на сигнала се увеличи с повече от 15%, това се оценява като повреда.
Откриване с термично изображение: Използвайте инфрачервен термичен образ (точност ± 2 градуса), за да сканирате повърхността на електронната платка. Ако температурата на локалната гореща точка надвишава 130 градуса и надвишава проектния праг от 5 градуса, е необходимо да се анализират проектните дефекти на разсейването на топлината.
3, Разширено тестване: Термичен цикъл и екстремно предизвикателство
(1) Тест за термичен цикъл (разширена адаптивност при висока температура)
Условия на цикъла: -40 градуса (30 минути) → 125 градуса (30 минути), скорост на цикъла от 5 градуса /мин, общо времена на цикъла от 50, симулиране на температурния шок при стартиране на автомобила и спиране.
Фокус на тестването: Рентгеновите лъчи се използват за откриване на разпространението на микропукнатини вътре в спойката, а йонната хроматография се използва за анализиране дали субстратът отделя корозивни газове като халиди при високи температури.
(2) Стъпков тест при екстремна температура (за определяне на критичния праг)
Постепенно нагряване: Започвайки от 100 градуса, повишавайте температурата с 5 градуса на всеки 2 часа, докато пробата претърпи функционална повреда. Запишете критичната температура, при която възниква повреда, която трябва да бъде по-голяма или равна на 130 градуса, със запазена граница на безопасност от 10%.
Анализ на режима на повреда: Ако повредата е причинена от изтичане на електролит от кондензатор, трябва да се даде приоритет на устойчивите на висока-температура електролитни кондензатори, като продукти с номинална стойност от 135 градуса.
4, Оценка и докладване на резултатите от теста
(1) Обработка на данни
Начертайте три{0}}измерна крива на „време-температурни електрически параметри“ и сравнете тенденцията на промените на параметрите преди и след тестването.
Изчислете средното време между отказите. Ако MTBF при статично тестване е по-голямо от 1000 часа, се счита, че е преминало проверката за надеждност.
(2) Докладвайте съдържанието
База за тестване: Референтни стандарти като ISO16750-2, SAEJ1211 и специфични изисквания на клиента.
Примерна информация: включително слоеве на печатни платки, типове субстрати като FR-4, алуминиев субстрат и списък с компоненти.
Анализ на повреда: Извършете локализиране на повреда върху не-съответстващи проби, като сканиране на повърхността на счупване на запоени съединения със SEM, и предложете предложения за подобрение, като увеличаване на площта на разсейване на топлината от медно фолио и замяна на високо{1}}температурни лепила.
Оформление на термодвойките: Термодвойките трябва да бъдат прикрепени към повърхността на печатната платка директно под захранващи устройства като MCU и захранващи чипове, за да се гарантира, че действителната работна температура е измерена.
Чрез горните систематични методи за тестване, надеждността на автомобилните електронни платки може да бъде цялостно оценена в среда от 125 градуса, осигурявайки научна основа за избор, оптимизиране на дизайна и контрол на качеството на масовото производство.