Di bidang elektronik otomotif, papan elektronik harus tahan terhadap lingkungan bersuhu tinggi seperti kompartemen mesin dan modul daya untuk waktu yang lama. Oleh karena itu,-pengujian ketahanan suhu tinggi pada 125 derajat merupakan langkah penting dalam memverifikasi keandalannya. Berikut ini adalah analisis mendetail tentang-metode pengujian ketahanan suhu tinggi yang berlaku pada papan elektronik otomotif, termasuk prinsip pengujian, pemilihan peralatan, prosedur pengoperasian, dan evaluasi hasil.
1, Persiapan sebelum pengujian: pretreatment lingkungan dan sampel
(1) Uji pengaturan lingkungan
Pemilihan Ruang Uji Suhu Tinggi
Diperlukan ruang penuaan suhu tinggi-yang dapat diprogram, dengan akurasi kontrol suhu ± 1 derajat , keseragaman kurang dari atau sama dengan ± 2 derajat , dan kapasitas penyimpanan suhu konstan minimal 125 derajat . Misalnya, kotak dengan sistem sirkulasi udara panas paksa dapat dipilih untuk memastikan pemanasan seragam di seluruh area papan elektronik.
Konfigurasi peralatan pemantauan
Dipasangkan dengan perekam suhu multi-saluran, termokopel tipe K-digunakan untuk memantau suhu titik-titik penting pada permukaan papan elektronik secara real-time, seperti pin komponen dan area substrat PCB, dengan frekuensi pengambilan sampel tidak kurang dari sekali per menit.
(2) Persiapan sampel dan perlakuan awal
Pemilihan sampel uji
Papan elektronik harus menyertakan modul fungsional lengkap, dengan setidaknya 3 sampel paralel, dan memastikan bahwa sampel telah menyelesaikan seluruh proses pengelasan, tiga lapisan bukti, dll.
Pengujian kinerja awal
Sebelum pengujian, sampel perlu menjalani pengujian daya yang berfungsi penuh, mencatat parameter listrik utama seperti tegangan pengoperasian, arus, penundaan transmisi sinyal, dll. sebagai data referensi.
2, Metode pengujian inti: paparan suhu konstan dan pengujian beban dinamis
(1) Metode pengujian suhu konstan statis
1. Proses pengujian
Tahap pemanasan: Naikkan suhu ruang uji hingga 125 derajat dengan kecepatan 5 derajat / menit, stabilkan selama 30 menit setelah mencapai suhu target, dan pastikan suhu sampel konsisten dengan suhu di dalam ruang.
Tahap penahanan suhu konstan:
Durasi standar: Menurut standar industri elektronik otomotif seperti AEC-Q100, paparan terus menerus selama 240 jam (10 hari) biasanya diperlukan untuk menyimulasikan skenario-layanan suhu tinggi-jangka panjang.
Pemantauan proses: Keluarkan sampel setiap 24 jam, dinginkan pada suhu kamar selama 30 menit, dan lakukan uji fungsi penyalaan untuk mengamati apakah terdapat fenomena seperti retak sambungan solder, karbonisasi substrat, dan kegagalan komponen.
Tahap pendinginan: Setelah pengujian selesai, dinginkan hingga suhu kamar dengan kecepatan 5 derajat/menit untuk menghindari kerusakan akibat tekanan termal yang disebabkan oleh pendinginan mendadak.
2. Poin-poin observasi penting
Karakterisasi fisik: Amati apakah substrat PCB mengalami perubahan warna, delaminasi, dan apakah terdapat retakan atau bekas lelehan solder pada sambungan solder melalui mikroskop optik (50-200 kali).
Sifat material: Gunakan penganalisis mekanis termal untuk mengukur perubahan koefisien muai panas (CTE) substrat. Jika CTE meningkat lebih dari 20%, hal ini mungkin mengindikasikan risiko kegagalan material.
(2) Metode pengujian beban dinamis
1. Proses pengujian
Pemanasan beban: Hubungkan papan elektronik ke sirkuit beban analog dan panaskan hingga 125 derajat dengan kecepatan 3 derajat / menit saat dihidupkan, pertahankan arus kerja pada 1.2 kali arus pengenal untuk mensimulasikan kondisi kelebihan beban.
Uji operasi suhu konstan:
Durasi: 100 jam skenario pengujian intensif, di mana parameter seperti fluktuasi tegangan dan stabilitas frekuensi dipantau secara-waktu nyata.
Deteksi gangguan berkala: Setiap 10 jam, matikan dan dinginkan hingga suhu ruangan untuk mendeteksi kesalahan intermiten yang disebabkan oleh siklus termal, seperti kontak yang buruk dan lompatan sinyal.
2. Indikator penentuan kegagalan
Performa kelistrikan: Jika tegangan kerja menyimpang dari nilai pengenal sebesar ± 5% dan penundaan transmisi sinyal meningkat lebih dari 15%, maka dianggap gagal.
Deteksi pencitraan termal: Gunakan pencitraan termal inframerah (akurasi ± 2 derajat) untuk memindai permukaan papan elektronik. Jika suhu titik panas lokal melebihi 130 derajat dan melebihi ambang batas desain 5 derajat, cacat desain pembuangan panas perlu dianalisis.
3, Pengujian Lanjutan: Bersepeda Termal dan Tantangan Ekstrim
(1) Uji siklus termal (kemampuan beradaptasi suhu tinggi yang diperluas)
Kondisi siklus: -40 derajat (30 menit) → 125 derajat (30 menit), laju siklus 5 derajat / menit, total waktu siklus 50, simulasikan guncangan suhu saat mobil mulai berhenti.
Fokus pengujian: Sinar X-digunakan untuk mendeteksi penyebaran retakan mikro di dalam sambungan solder, dan kromatografi ion digunakan untuk menganalisis apakah substrat melepaskan gas korosif seperti halida pada suhu tinggi.
(2) Uji langkah suhu ekstrim (untuk menentukan ambang batas kritis)
Pemanasan bertahap: Mulai dari 100 derajat, naikkan suhu sebesar 5 derajat setiap 2 jam hingga sampel mengalami kegagalan fungsi. Catat suhu kritis di mana kegagalan terjadi, yang harus lebih besar dari atau sama dengan 130 derajat, dengan batas keamanan 10%.
Analisis mode kegagalan: Jika kegagalan disebabkan oleh kebocoran elektrolit kapasitor, kapasitor elektrolit-yang tahan suhu tinggi harus diprioritaskan, seperti produk dengan nilai pengenal 135 derajat .
4, Evaluasi dan Pelaporan Hasil Tes
(1) Pengolahan data
Gambarlah kurva tiga-dimensi "parameter kelistrikan suhu waktu" dan bandingkan tren perubahan parameter sebelum dan sesudah pengujian.
Hitung waktu rata-rata antara kegagalan. Jika MTBF dalam pengujian statis lebih besar dari 1000 jam, dianggap telah lulus verifikasi keandalan.
(2) Laporkan konten
Dasar pengujian: Standar referensi seperti ISO16750-2, SAEJ1211, dan persyaratan spesifik pelanggan.
Informasi sampel: termasuk lapisan PCB, jenis media seperti FR-4, substrat aluminium, dan daftar komponen.
Analisis kegagalan: Lakukan lokalisasi kegagalan pada-sampel yang tidak sesuai, seperti memindai permukaan patahan sambungan solder dengan SEM, dan mengusulkan saran perbaikan, seperti meningkatkan area foil tembaga pembuangan panas dan mengganti perekat-bersuhu tinggi.
Tata letak termokopel: Termokopel harus dipasang ke permukaan PCB tepat di bawah perangkat listrik seperti MCU dan chip daya untuk memastikan bahwa suhu kerja sebenarnya diukur.
Melalui metode pengujian sistematis di atas, keandalan papan elektronik otomotif dapat dievaluasi secara komprehensif dalam lingkungan 125 derajat, memberikan dasar ilmiah untuk pemilihan, optimalisasi desain, dan pengendalian kualitas produksi massal.