Dans le domaine de l’électronique automobile, les cartes électroniques doivent résister longtemps à des environnements à haute température tels que les compartiments moteur et les modules de puissance. Par conséquent, les tests de résistance à haute température à 125 degrés sont une étape clé pour vérifier leur fiabilité. Ce qui suit fournit une analyse détaillée des méthodes de test de résistance aux températures élevées -applicables aux cartes électroniques automobiles, y compris les principes de test, la sélection des équipements, les procédures de fonctionnement et l'évaluation des résultats.
1, Préparation avant test : environnement et prétraitement des échantillons
(1) Configuration de l'environnement de test
Sélection de chambre d'essai à haute température
Une chambre de vieillissement à haute température -programmable est requise, avec une précision de contrôle de la température de ± 1 degré, une uniformité inférieure ou égale à ± 2 degrés et une capacité de maintien de la température constante d'au moins 125 degrés. Par exemple, un boîtier avec un système de circulation d'air chaud forcé peut être sélectionné pour assurer un chauffage uniforme dans toutes les zones de la carte électronique.
Configuration des équipements de surveillance
Associé à un enregistreur de température multi-canal, le thermocouple de type K-est utilisé pour surveiller la température des points clés de la surface de la carte électronique en temps réel, tels que les broches des composants et les zones du substrat du PCB, avec une fréquence d'échantillonnage d'au moins une fois par minute.
(2) Préparation et prétraitement des échantillons
Sélection des échantillons de test
Une carte électronique doit comprendre des modules fonctionnels complets, avec au moins 3 échantillons parallèles, et garantir que les échantillons ont complété l'ensemble du processus de soudage, trois revêtements d'épreuve, etc.
Tests de performances initiaux
Avant le test, l'échantillon doit subir un test de mise sous tension entièrement fonctionnel, en enregistrant les paramètres électriques clés tels que la tension de fonctionnement, le courant, le délai de transmission du signal, etc. comme données de référence.
2, méthodes de test de base : exposition à température constante et tests de charge dynamique
(1) Méthode de test statique à température constante
1. Processus de test
Étape de chauffage : Augmentez la température de la chambre d'essai à 125 degrés à un taux de 5 degrés/min, stabilisez-la pendant 30 minutes après avoir atteint la température cible et assurez-vous que la température de l'échantillon est cohérente avec la température à l'intérieur de la chambre.
Étape de maintien à température constante :
Durée standard : selon les normes de l'industrie de l'électronique automobile telles que l'AEC-Q100, une exposition continue pendant 240 heures (10 jours) est généralement requise pour simuler des scénarios de service à long-température élevée-.
Surveillance du processus : retirez l'échantillon toutes les 24 heures, refroidissez-le à température ambiante pendant 30 minutes et effectuez un test de fonctionnement sous tension pour observer s'il existe des phénomènes tels que la fissuration des joints de soudure, la carbonisation du substrat et la défaillance des composants.
Étape de refroidissement : Une fois le test terminé, refroidissez à température ambiante à un taux de 5 degrés/min pour éviter les dommages dus aux contraintes thermiques causés par un refroidissement soudain.
2. Points d'observation clés
Caractérisation physique : observez si le substrat du PCB présente une décoloration, un délaminage et s'il y a des fissures ou des traces de fusion de soudure dans les joints de soudure à l'aide d'un microscope optique (50 à 200 fois).
Propriétés du matériau : Utilisez un analyseur thermomécanique pour mesurer la variation du coefficient de dilatation thermique (CTE) du substrat. Si le CTE augmente de plus de 20 %, cela peut indiquer un risque de défaillance matérielle.
(2) Méthode de test de charge dynamique
1. Processus de test
Chauffage de charge : connectez la carte électronique au circuit de charge analogique et chauffez-la jusqu'à 125 degrés à un taux de 3 degrés/min lorsqu'elle est sous tension, en maintenant le courant de fonctionnement à 1,2 fois le courant nominal pour simuler des conditions de surcharge.
Test de fonctionnement à température constante :
Durée : 100 heures de scénario de tests intensifs, au cours desquels des paramètres tels que les fluctuations de tension et la stabilité de fréquence sont surveillés en-temps réel.
Détection d'interruption périodique : toutes les 10 heures, éteignez et refroidissez à température ambiante pour détecter les défauts intermittents causés par les cycles thermiques, tels qu'un mauvais contact et des sauts de signal.
2. Indicateurs de détermination des défaillances
Performances électriques : si la tension de fonctionnement s'écarte de la valeur nominale de ± 5 % et que le délai de transmission du signal augmente de plus de 15 %, cela est considéré comme une défaillance.
Détection par imagerie thermique : utilisez une caméra thermique infrarouge (précision ± 2 degrés) pour scanner la surface de la carte électronique. Si la température du point chaud local dépasse 130 degrés et dépasse le seuil de conception de 5 degrés, il est nécessaire d'analyser les défauts de conception de dissipation thermique.
3, Tests avancés : Cyclisme thermique et défi extrême
(1) Test de cycle thermique (adaptabilité étendue à haute température)
Conditions de cycle : -40 degrés (30 minutes) → 125 degrés (30 minutes), taux de cycle de 5 degrés/min, temps de cycle total de 50, simule le choc thermique du démarrage et de l'arrêt de la voiture.
Objectif des tests : les rayons X-sont utilisés pour détecter la propagation des microfissures à l'intérieur du joint de soudure, et la chromatographie ionique est utilisée pour analyser si le substrat libère des gaz corrosifs tels que des halogénures à haute température.
(2) Test par étapes à température extrême (pour déterminer le seuil critique)
Chauffage progressif : à partir de 100 degrés, augmentez la température de 5 degrés toutes les 2 heures jusqu'à ce que l'échantillon subisse une défaillance fonctionnelle. Enregistrez la température critique à laquelle la défaillance se produit, qui doit être supérieure ou égale à 130 degrés, avec une marge de sécurité de 10 % réservée.
Analyse du mode de défaillance : si la défaillance est causée par une fuite de l'électrolyte du condensateur, les condensateurs électrolytiques -résistants aux températures élevées doivent être prioritaires, tels que les produits avec une valeur nominale de 135 degrés.
4, Évaluation et rapport des résultats des tests
(1) Traitement des données
Dessinez une courbe tridimensionnelle-des "paramètres électriques temps-température" et comparez la tendance des modifications des paramètres avant et après les tests.
Calculez le temps moyen entre les pannes. Si le MTBF lors des tests statiques est supérieur à 1 000 heures, la vérification de fiabilité est considérée comme réussie.
(2) Contenu du rapport
Base de test : normes de référence telles que ISO16750-2, SAEJ1211 et exigences spécifiques du client.
Exemples d'informations : y compris les couches de PCB, les types de substrats tels que FR-4, le substrat en aluminium et la liste des composants.
Analyse des défaillances : effectuez la localisation des défaillances sur des échantillons non-conformes, par exemple en scannant la surface de fracture des joints de soudure avec un MEB, et proposez des suggestions d'amélioration, telles que l'augmentation de la zone de dissipation thermique de la feuille de cuivre et le remplacement des adhésifs à haute température-.
Disposition des thermocouples : les thermocouples doivent être fixés à la surface du PCB directement sous les dispositifs d'alimentation tels que les MCU et les puces d'alimentation pour garantir que la température de fonctionnement réelle est mesurée.
Grâce aux méthodes de test systématiques ci-dessus, la fiabilité des cartes électroniques automobiles peut être évaluée de manière exhaustive dans un environnement de 125 degrés, fournissant une base scientifique pour la sélection, l'optimisation de la conception et le contrôle qualité de la production de masse.