No campo da eletrônica automotiva, as placas eletrônicas precisam resistir por muito tempo a ambientes de alta temperatura, como compartimentos de motor e módulos de potência. Portanto, testes de resistência a altas-temperaturas de 125 graus são uma etapa fundamental para verificar sua confiabilidade. A seguir, é apresentada uma análise detalhada dos métodos de teste de resistência a altas-temperaturas aplicáveis a placas eletrônicas automotivas, incluindo princípios de teste, seleção de equipamentos, procedimentos operacionais e avaliação de resultados.
1, Preparação antes do teste: ambiente e pré-tratamento da amostra
(1) Configuração do ambiente de teste
Seleção de câmara de teste de alta temperatura
É necessária uma câmara de envelhecimento-de alta temperatura programável, com precisão de controle de temperatura de ± 1 grau, uniformidade menor ou igual a ± 2 graus e capacidade de retenção de temperatura constante de pelo menos 125 graus. Por exemplo, uma caixa com sistema de circulação forçada de ar quente pode ser selecionada para garantir aquecimento uniforme em todas as áreas da placa eletrônica.
Configuração do equipamento de monitoramento
Combinado com um registrador de temperatura multi{0}}canal, o termopar tipo K-é usado para monitorar a temperatura de pontos-chave na superfície da placa eletrônica em tempo real, como pinos de componentes e áreas de substrato de PCB, com uma frequência de amostragem não inferior a uma vez por minuto.
(2) Preparação e pré-tratamento da amostra
Seleção de amostras de teste
Uma placa eletrônica deve incluir módulos funcionais completos, com pelo menos 3 amostras paralelas, e garantir que as amostras completaram todo o processo de soldagem, três revestimentos de prova, etc.
Teste de desempenho inicial
Antes do teste, a amostra precisa passar por um teste de ligação totalmente funcional, registrando os principais parâmetros elétricos, como tensão operacional, corrente, atraso na transmissão do sinal, etc., como dados de referência.
2, Métodos de teste principais: exposição a temperatura constante e testes de carga dinâmica
(1) Método de teste estático de temperatura constante
1. Processo de teste
Estágio de aquecimento: Aumente a temperatura da câmara de teste para 125 graus a uma taxa de 5 graus /min, estabilize por 30 minutos após atingir a temperatura alvo e certifique-se de que a temperatura da amostra seja consistente com a temperatura dentro da câmara.
Estágio de manutenção de temperatura constante:
Duração padrão: de acordo com os padrões da indústria de eletrônicos automotivos, como AEC{0}}Q100, normalmente é necessária exposição contínua por 240 horas (10 dias) para simular cenários de serviço de-alta{5}}temperatura de longo prazo.
Monitoramento do processo: Retire a amostra a cada 24 horas, resfrie-a em temperatura ambiente por 30 minutos e realize um teste de funcionamento para observar se há fenômenos como rachaduras nas juntas de solda, carbonização do substrato e falha de componentes.
Estágio de resfriamento: Após a conclusão do teste, resfrie até a temperatura ambiente a uma taxa de 5 graus /min para evitar danos por estresse térmico causados por resfriamento repentino.
2. Principais pontos de observação
Caracterização física: Observe se o substrato da PCB apresenta descoloração, delaminação e se há rachaduras ou vestígios de derretimento da solda nas juntas de solda através de um microscópio óptico (50-200 vezes).
Propriedades do material: Use um analisador termomecânico para medir a mudança no coeficiente de expansão térmica (CTE) do substrato. Se o CTE aumentar em mais de 20%, pode indicar risco de falha do material.
(2) Método de teste de carga dinâmica
1. Processo de teste
Aquecimento de carga: Conecte a placa eletrônica ao circuito de carga analógico e aqueça-a até 125 graus a uma taxa de 3 graus/min enquanto estiver ligada, mantendo a corrente de trabalho em 1,2 vezes a corrente nominal para simular condições de sobrecarga.
Teste de operação em temperatura constante:
Duração: 100 horas de cenário de testes intensivos, durante os quais parâmetros como flutuações de tensão e estabilidade de frequência são monitorados em tempo-real.
Detecção de interrupção periódica: A cada 10 horas, desligue e esfrie até a temperatura ambiente para detectar falhas intermitentes causadas por ciclos térmicos, como mau contato e saltos de sinal.
2. Indicadores de determinação de falhas
Desempenho elétrico: Se a tensão de trabalho se desviar do valor nominal em ± 5% e o atraso na transmissão do sinal aumentar em mais de 15%, será considerado falha.
Detecção de imagem térmica: Use um termovisor infravermelho (precisão ± 2 graus) para escanear a superfície da placa eletrônica. Se a temperatura do ponto quente local exceder 130 graus e exceder o limite de projeto de 5 graus, é necessário analisar os defeitos de projeto de dissipação de calor.
3, Testes Avançados: Ciclismo Térmico e Desafio Extremo
(1) Teste de ciclo térmico (adaptabilidade estendida a altas temperaturas)
Condições de ciclo: -40 graus (30 minutos) → 125 graus (30 minutos), taxa de ciclo de 5 graus /min, tempos totais de ciclo de 50, simula o choque de temperatura da parada de partida do carro.
Foco do teste: o raio X-é usado para detectar a propagação de microfissuras dentro da junta de solda, e a cromatografia de íons é usada para analisar se o substrato libera gases corrosivos, como haletos, em altas temperaturas.
(2) Teste de etapa de temperatura extrema (para determinar o limite crítico)
Aquecimento gradual: A partir de 100 graus, aumente a temperatura em 5 graus a cada 2 horas até que a amostra apresente falha funcional. Registre a temperatura crítica na qual ocorre a falha, que deve ser maior ou igual a 130 graus, com margem de segurança reservada de 10%.
Análise do modo de falha: se a falha for causada por vazamento de eletrólito do capacitor, capacitores eletrolíticos resistentes a altas-temperaturas devem ser priorizados, como produtos com valor nominal de 135 graus .
4, Avaliação e Relatório de Resultados de Teste
(1) Processamento de dados
Desenhe uma curva-tridimensional de "parâmetros elétricos de temperatura e tempo" e compare a tendência de alterações de parâmetros antes e depois do teste.
Calcule o tempo médio entre falhas. Se o MTBF no teste estático for superior a 1000 horas, considera-se que passou na verificação de confiabilidade.
(2) Denunciar conteúdo
Base de teste: Padrões de referência como ISO16750-2, SAEJ1211 e requisitos específicos do cliente.
Informações de amostra: incluindo camadas de PCB, tipos de substrato como FR-4, substrato de alumínio e lista de componentes.
Análise de falhas: realize a localização de falhas em amostras não{0}}conformes, como a varredura da superfície de fratura de juntas de solda com SEM, e proponha sugestões de melhoria, como aumentar a área da folha de cobre de dissipação de calor e substituir adesivos de alta-temperatura.
Layout do termopar: Os termopares devem ser conectados à superfície do PCB diretamente abaixo dos dispositivos de energia, como MCU e chips de energia, para garantir que a temperatura real de trabalho seja medida.
Através dos métodos de teste sistemáticos acima, a confiabilidade das placas eletrônicas automotivas pode ser avaliada de forma abrangente em um ambiente de 125 graus, fornecendo base científica para seleção, otimização de projeto e controle de qualidade de produção em massa.