في مجال إلكترونيات السيارات، تحتاج اللوحات الإلكترونية إلى تحمل البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة مثل حجرات المحرك ووحدات الطاقة لفترة طويلة. ولذلك،-يعد اختبار مقاومة درجات الحرارة العالية عند 125 درجة خطوة أساسية للتحقق من موثوقيتها. يقدم ما يلي تحليلًا تفصيليًا-لطرق اختبار مقاومة درجات الحرارة العالية المطبقة على اللوحات الإلكترونية للسيارات، بما في ذلك مبادئ الاختبار واختيار المعدات وإجراءات التشغيل وتقييم النتائج.
1، التحضير قبل الاختبار: البيئة والمعالجة العينة
(1) إعداد بيئة الاختبار
اختيار غرفة اختبار درجة الحرارة العالية
يلزم وجود غرفة تقادم بدرجة حرارة عالية- قابلة للبرمجة، مع دقة تحكم في درجة الحرارة تبلغ ± 1 درجة، وتجانس أقل من أو يساوي ± 2 درجة، وقدرة ثابتة على الاحتفاظ بدرجة الحرارة لا تقل عن 125 درجة. على سبيل المثال، يمكن اختيار صندوق مزود بنظام تدوير الهواء الساخن القسري لضمان تسخين موحد في جميع مناطق اللوحة الإلكترونية.
تكوين معدات المراقبة
يتم استخدام المزدوجة الحرارية من النوع K-، المقترنة بمسجل درجة حرارة متعدد-القنوات، لمراقبة درجة حرارة النقاط الرئيسية على سطح اللوحة الإلكترونية في الوقت الفعلي، مثل أطراف المكونات ومناطق ركيزة PCB، مع تكرار أخذ العينات لا يقل عن مرة واحدة في الدقيقة.
(2) تحضير العينات والمعالجة المسبقة
اختيار عينات الاختبار
يجب أن تتضمن اللوحة الإلكترونية وحدات وظيفية كاملة، مع ما لا يقل عن 3 عينات متوازية، والتأكد من أن العينات قد أكملت عملية اللحام بأكملها، وثلاثة طلاءات واقية، وما إلى ذلك.
اختبار الأداء الأولي
قبل الاختبار، تحتاج العينة إلى الخضوع لطاقة تعمل بكامل طاقتها عند الاختبار، وتسجيل المعلمات الكهربائية الرئيسية مثل جهد التشغيل، والتيار، وتأخير إرسال الإشارة، وما إلى ذلك كبيانات مرجعية.
2، طرق الاختبار الأساسية: التعرض لدرجة الحرارة الثابتة واختبار الحمل الديناميكي
(1) طريقة اختبار درجة الحرارة الثابتة الثابتة
1. عملية الاختبار
مرحلة التسخين: رفع درجة حرارة غرفة الاختبار إلى 125 درجة بمعدل 5 درجات / دقيقة، وتثبيتها لمدة 30 دقيقة بعد الوصول إلى درجة الحرارة المستهدفة، والتأكد من أن درجة حرارة العينة متوافقة مع درجة الحرارة داخل الغرفة.
مرحلة الاحتفاظ بدرجة حرارة ثابتة:
المدة القياسية: وفقًا لمعايير صناعة إلكترونيات السيارات مثل AEC-Q100، عادةً ما يكون التعرض المستمر لمدة 240 ساعة (10 أيام) مطلوبًا لمحاكاة سيناريوهات خدمة درجة الحرارة المرتفعة-على المدى الطويل-.
مراقبة العملية: أخرج العينة كل 24 ساعة، وقم بتبريدها في درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة، ثم قم بإجراء اختبار تشغيل الطاقة لملاحظة ما إذا كانت هناك ظواهر مثل تكسير مفاصل اللحام، وتفحيم الركيزة، وفشل المكونات.
مرحلة التبريد: بعد الانتهاء من الاختبار، يتم التبريد إلى درجة حرارة الغرفة بمعدل 5 درجات / دقيقة لتجنب أضرار الإجهاد الحراري الناتج عن التبريد المفاجئ.
2. نقاط المراقبة الرئيسية
التوصيف المادي: لاحظ ما إذا كانت ركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور بها تغير في اللون، أو تصفيح، وما إذا كانت هناك شقوق أو آثار ذوبان اللحام في وصلات اللحام من خلال المجهر الضوئي (50-200 مرة).
خصائص المواد: استخدم محلل ميكانيكي حراري لقياس التغير في معامل التمدد الحراري (CTE) للركيزة. إذا زادت نسبة CTE بأكثر من 20%، فقد يشير ذلك إلى خطر حدوث فشل مادي.
(2) طريقة اختبار الحمل الديناميكي
1. عملية الاختبار
تسخين الحمل: قم بتوصيل اللوحة الإلكترونية بدائرة الحمل التناظرية وقم بتسخينها حتى 125 درجة بمعدل 3 درجات / دقيقة أثناء التشغيل، مع الحفاظ على تيار العمل عند 1.2 مرة من التيار المقدر لمحاكاة ظروف الحمل الزائد.
اختبار تشغيل درجة حرارة ثابتة:
المدة: 100 ساعة من سيناريو الاختبار المكثف، يتم خلالها مراقبة المعلمات مثل تقلبات الجهد واستقرار التردد في الوقت الفعلي-.
اكتشاف الانقطاع الدوري: كل 10 ساعات، قم بإيقاف تشغيل الطاقة والتبريد إلى درجة حرارة الغرفة لاكتشاف الأعطال المتقطعة الناتجة عن التدوير الحراري، مثل ضعف الاتصال وقفزات الإشارة.
2. مؤشرات تحديد الفشل
الأداء الكهربائي: إذا انحرف جهد التشغيل عن القيمة المقدرة بنسبة ± 5% وزاد تأخير إرسال الإشارة بأكثر من 15%، فسيتم الحكم عليه بأنه فشل.
الكشف عن التصوير الحراري: استخدم جهاز التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء (الدقة ± 2 درجة) لمسح سطح اللوحة الإلكترونية. إذا تجاوزت درجة حرارة النقطة الساخنة المحلية 130 درجة وتتجاوز عتبة التصميم البالغة 5 درجات، فمن الضروري تحليل عيوب تصميم تبديد الحرارة.
3، الاختبار المتقدم: ركوب الدراجات الحرارية والتحدي الشديد
(1) اختبار الدورة الحرارية (القدرة على التكيف مع درجات الحرارة العالية)
ظروف الدورة: -40 درجة (30 دقيقة) → 125 درجة (30 دقيقة)، معدل الدورة 5 درجات / دقيقة، إجمالي أوقات الدورة 50، محاكاة صدمة درجة الحرارة عند توقف تشغيل السيارة.
تركيز الاختبار: يتم استخدام الأشعة السينية - للكشف عن انتشار الشقوق الصغيرة داخل وصلة اللحام، ويتم استخدام التحليل اللوني الأيوني لتحليل ما إذا كانت الركيزة تطلق غازات أكالة مثل الهاليدات عند درجات حرارة عالية.
(2) اختبار درجة الحرارة القصوى (لتحديد العتبة الحرجة)
التسخين التدريجي: بدءاً من 100 درجة، قم بزيادة درجة الحرارة بمقدار 5 درجات كل ساعتين حتى تتعرض العينة لفشل وظيفي. سجل درجة الحرارة الحرجة التي يحدث عندها الفشل، والتي يجب أن تكون أكبر من أو تساوي 130 درجة، مع الاحتفاظ بهامش أمان بنسبة 10%.
تحليل وضع الفشل: إذا كان الفشل ناتجًا عن تسرب محلول إلكتروليت للمكثف، فيجب إعطاء الأولوية للمكثفات الإلكتروليتية المقاومة للحرارة العالية، مثل المنتجات ذات القيمة المقدرة 135 درجة.
4، التقييم والإبلاغ عن نتائج الاختبار
(1) معالجة البيانات
ارسم منحنى ثلاثي الأبعاد -"للمعلمات الكهربائية لدرجة الحرارة الزمنية" وقارن اتجاه تغيرات المعلمات قبل الاختبار وبعده.
حساب متوسط الوقت بين حالات الفشل. إذا كان MTBF في الاختبار الثابت أكبر من 1000 ساعة، فسيتم اعتباره قد اجتاز التحقق من الموثوقية.
(2) تقرير المحتوى
أساس الاختبار: المعايير المرجعية مثل ISO16750-2 وSAEJ1211 والمتطلبات الخاصة بالعميل.
معلومات العينة: بما في ذلك طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأنواع الركيزة مثل FR-4 والركيزة المصنوعة من الألومنيوم وقائمة المكونات.
تحليل الفشل: قم بإجراء تحديد موقع الفشل على-العينات غير المطابقة، مثل مسح سطح الكسر في وصلات اللحام باستخدام SEM، واقتراح اقتراحات التحسين، مثل زيادة مساحة رقائق النحاس التي تبدد الحرارة واستبدال المواد اللاصقة ذات درجة الحرارة العالية-.
تخطيط المزدوجات الحرارية: يجب توصيل المزدوجات الحرارية بسطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور مباشرة أسفل أجهزة الطاقة مثل MCU ورقائق الطاقة لضمان قياس درجة حرارة العمل الفعلية.
من خلال طرق الاختبار المنهجية المذكورة أعلاه، يمكن تقييم موثوقية اللوحات الإلكترونية للسيارات بشكل شامل في بيئة تبلغ 125 درجة، مما يوفر الأساس العلمي للاختيار وتحسين التصميم ومراقبة جودة الإنتاج الضخم.