בתחום האלקטרוניקה לרכב, לוחות אלקטרוניים צריכים לעמוד בסביבות טמפרטורות גבוהות כמו תאי מנוע ומודולי כוח לאורך זמן. לכן, בדיקת התנגדות-בטמפרטורה גבוהה ב-125 מעלות היא שלב מפתח באימות מהימנותן. להלן ניתוח מפורט של שיטות בדיקת ההתנגדות לטמפרטורה גבוהה- החלות על לוחות אלקטרוניים לרכב, כולל עקרונות בדיקה, בחירת ציוד, נהלי הפעלה והערכת תוצאות.
1, הכנה לפני בדיקה: טיפול מקדים בסביבה ודגימה
(1) הגדרת סביבת בדיקה
בחירת תא בדיקה בטמפרטורה גבוהה
נדרש תא התיישנות -בטמפרטורה גבוהה, עם דיוק בקרת טמפרטורה של ± 1 מעלות, אחידות של פחות או שווה ל- ± 2 מעלות וקיבולת החזקה של טמפרטורה קבועה של לפחות 125 מעלות. לדוגמה, ניתן לבחור קופסה עם מערכת זרימת אוויר חם מאולצת כדי להבטיח חימום אחיד בכל אזורי הלוח האלקטרוני.
ניטור תצורת ציוד
בשילוב עם מקליט טמפרטורה רב-ערוצי, הצמד התרמי מסוג K- משמש לניטור הטמפרטורה של נקודות מפתח על פני הלוח האלקטרוני בזמן אמת, כגון פינים של רכיבים ואזורי מצע PCB, עם תדירות דגימה של לא פחות מפעם אחת בדקה.
(2) הכנת דגימה וטיפול מקדים
בחירת דוגמאות בדיקה
לוח אלקטרוני חייב לכלול מודולים פונקציונליים שלמים, עם לפחות 3 דוגמאות מקבילות, ולוודא שהדוגמאות סיימו את כל תהליך הריתוך, ציפוי שלוש הוכחות וכו'.
בדיקת ביצועים ראשונית
לפני הבדיקה, המדגם צריך לעבור בדיקה מתפקדת במלואה, תוך רישום פרמטרים חשמליים מרכזיים כגון מתח הפעלה, זרם, עיכוב העברת אות וכו' כנתוני ייחוס.
2, שיטות בדיקת ליבה: חשיפה לטמפרטורה קבועה ובדיקת עומס דינמי
(1) שיטת בדיקת טמפרטורה קבועה סטטית
1. תהליך בדיקה
שלב החימום: העלו את הטמפרטורה של תא הבדיקה ל-125 מעלות בקצב של 5 מעלות/דקה, התייצבו למשך 30 דקות לאחר הגעה לטמפרטורת היעד, וודאו שטמפרטורת הדגימה תואמת את הטמפרטורה בתוך התא.
שלב החזקת טמפרטורה קבועה:
משך זמן סטנדרטי: על פי תקני תעשיית האלקטרוניקה לרכב כגון AEC-Q100, נדרשת בדרך כלל חשיפה רציפה למשך 240 שעות (10 ימים) כדי לדמות תרחישי שירות-לטווח ארוך של שירות טמפרטורות גבוהות-.
ניטור תהליכים: הוצא את הדגימה כל 24 שעות, קירור אותה בטמפרטורת החדר למשך 30 דקות, וערוך בדיקת תפקוד הפעלה כדי לראות אם קיימות תופעות כמו פיצוח מפרק הלחמה, התפחה של המצע וכשל ברכיבים.
שלב הקירור: לאחר השלמת הבדיקה, התקרר לטמפרטורת החדר בקצב של 5 מעלות/דקה כדי למנוע נזקי מתח תרמי הנגרמים מקירור פתאומי.
2. נקודות תצפית מרכזיות
אפיון פיזי: יש להתבונן האם למצע ה-PCB יש שינוי צבע, דה למינציה והאם ישנם סדקים או עקבות של התכת הלחמה במפרקי ההלחמה באמצעות מיקרוסקופ אופטי (50-200 פעמים).
מאפייני החומר: השתמש בנתח מכני תרמי כדי למדוד את השינוי במקדם ההתפשטות התרמית (CTE) של המצע. אם ה-CTE עולה ביותר מ-20%, זה עשוי להצביע על סיכון לכשל מהותי.
(2) שיטת בדיקת עומסים דינמית
1. תהליך בדיקה
חימום עומס: חבר את הלוח האלקטרוני למעגל העומס האנלוגי וחמם אותו ל-125 מעלות בקצב של 3 מעלות/דקה כשהוא מופעל, תוך שמירה על זרם העבודה בפי 1.2 מהזרם הנקוב כדי לדמות מצבי עומס יתר.
בדיקת פעולה בטמפרטורה קבועה:
משך: 100 שעות של תרחיש בדיקה אינטנסיבי, שבמהלכם מנוטרים בזמן אמת פרמטרים כגון תנודות מתח ויציבות תדר.
זיהוי הפרעות תקופתיות: כל 10 שעות, כבה והתקרר לטמפרטורת החדר כדי לזהות תקלות לסירוגין הנגרמות על ידי מחזוריות תרמית, כגון מגע לקוי וקפיצות איתות.
2. אינדיקטורים לקביעת כשל
ביצועים חשמליים: אם מתח העבודה חורג מהערך הנקוב ב-± 5% ועיכוב שידור האות גדל ביותר מ-15%, זה ייחשב ככשל.
זיהוי הדמיה תרמית: השתמש בדימוי תרמי אינפרא אדום (דיוק ± 2 מעלות) כדי לסרוק את פני השטח של הלוח האלקטרוני. אם טמפרטורת הנקודה החמה המקומית עולה על 130 מעלות ועוברת את סף התכנון של 5 מעלות, יש צורך לנתח את פגמי התכנון של פיזור החום.
3, בדיקה מתקדמת: רכיבה תרמית ואתגר אקסטרים
(1) מבחן מחזור תרמי (יכולת הסתגלות מורחבת לטמפרטורה גבוהה)
תנאי מחזור: -40 מעלות (30 דקות) → 125 מעלות (30 דקות), קצב מחזור של 5 מעלות/דקה, זמני מחזור כולל של 50, מדמים את הלם הטמפרטורה של עצירת התנעת המכונית.
מיקוד הבדיקה: -רנטגן משמש לזיהוי התפשטות של סדקים מיקרו בתוך מפרק ההלחמה, וכרומטוגרפיה של יונים משמשת כדי לנתח אם המצע משחרר גזים מאכלים כמו הלידים בטמפרטורות גבוהות.
(2) בדיקת צעדי טמפרטורה קיצונית (לקביעת סף קריטי)
חימום הדרגתי: החל מ-100 מעלות, הגדל את הטמפרטורה ב-5 מעלות כל שעתיים עד שהדגימה חווה כשל תפקודי. רשום את הטמפרטורה הקריטית שבה מתרחש כשל, שאמורה להיות גדולה מ-130 מעלות או שווה ל-130 מעלות, עם מרווח בטיחות של 10%.
ניתוח מצבי כשל: אם הכשל נגרם כתוצאה מדליפת אלקטרוליט קבלים, יש לתת עדיפות לקבלים אלקטרוליטיים עמידים לטמפרטורה- גבוהה, כגון מוצרים עם ערך מדורג של 135 מעלות.
4, הערכה ודיווח של תוצאות מבחן
(1) עיבוד נתונים
צייר עקומת תלת-ממדית של "פרמטרים חשמליים של טמפרטורת זמן" והשווה את מגמת השינויים בפרמטרים לפני ואחרי הבדיקה.
חשב את הזמן הממוצע בין תקלות. אם ה-MTBF בבדיקות סטטיות גדול מ-1000 שעות, הוא נחשב כמי שעבר אימות מהימנות.
(2) דווח על תוכן
בסיס בדיקה: תקני התייחסות כגון ISO16750-2, SAEJ1211 ודרישות ספציפיות ללקוח.
מידע לדוגמה: כולל שכבות PCB, סוגי מצע כגון FR-4, מצע אלומיניום ורשימת רכיבים.
ניתוח כשל: בצע לוקליזציה של כשל בדגימות שאינן-תואמות, כגון סריקת משטח השבר של חיבורי הלחמה באמצעות SEM, והצע הצעות לשיפור, כגון הגדלת השטח של נייר נחושת לפיזור חום והחלפת דבקים בטמפרטורה גבוהה-.
פריסת צמד תרמי: יש לחבר צמדים תרמיים למשטח ה-PCB ישירות מתחת להתקני חשמל כגון MCU ושבבי חשמל כדי להבטיח שטמפרטורת העבודה בפועל נמדדת.
באמצעות שיטות הבדיקה השיטתיות לעיל, ניתן להעריך באופן מקיף את מהימנותם של לוחות אלקטרוניים לרכב בסביבה של 125 מעלות, מה שמספק בסיס מדעי לבחירה, אופטימיזציה של עיצוב ובקרת איכות ייצור המוני.