Otomotiv elektroniği alanında elektronik kartların motor bölmeleri ve güç modülleri gibi yüksek sıcaklıktaki ortamlara uzun süre dayanması gerekmektedir. Bu nedenle, 125 derecede yüksek-sıcaklık direnci testi, güvenilirliklerini doğrulamada önemli bir adımdır. Aşağıda, test ilkeleri, ekipman seçimi, çalıştırma prosedürleri ve sonuç değerlendirmesi de dahil olmak üzere otomotiv elektronik kartlarına uygulanabilen yüksek-sıcaklık direnci test yöntemlerinin ayrıntılı bir analizi sunulmaktadır.
1, Test öncesi hazırlık: çevre ve numune ön işlemi
(1) Test ortamı kurulumu
Yüksek Sıcaklık Test Odası Seçimi
± 1 derecelik sıcaklık kontrol doğruluğuna, ± 2 dereceye eşit veya daha az tekdüzeliğe ve en az 125 derecelik sabit sıcaklık tutma kapasitesine sahip, programlanabilir bir yüksek-sıcaklıkta yaşlandırma odası gereklidir. Örneğin elektronik kartın tüm alanlarında eşit ısıtma sağlamak için cebri sıcak hava sirkülasyon sistemine sahip bir kutu seçilebilir.
Ekipman konfigürasyonunu izleme
Çok-kanallı bir sıcaklık kaydediciyle eşleştirilen K-tipi termokupl, elektronik kartın yüzeyindeki bileşen pimleri ve PCB alt tabaka alanları gibi önemli noktaların sıcaklığını dakikada bir defadan az olmayan bir örnekleme frekansıyla gerçek zamanlı olarak izlemek için kullanılır.
(2) Numune hazırlama ve ön işlem
Test örneklerinin seçimi
Bir elektronik kart, en az 3 paralel numune içeren eksiksiz fonksiyonel modüller içermeli ve numunelerin kaynak, üç geçirmez kaplama vb. işlemlerinin tamamını tamamlamasını sağlamalıdır.
İlk performans testi
Testten önce numunenin tamamen işlevsel bir güç açma testinden geçmesi ve çalışma voltajı, akım, sinyal iletim gecikmesi vb. gibi önemli elektriksel parametreleri referans verileri olarak kaydetmesi gerekir.
2, Çekirdek test yöntemleri: sabit sıcaklığa maruz kalma ve dinamik yük testi
(1) Statik sabit sıcaklık test yöntemi
1. Test süreci
Isıtma aşaması: Test odasının sıcaklığını 5 derece/dakika hızla 125 dereceye yükseltin, hedef sıcaklığa ulaştıktan sonra 30 dakika stabilize edin ve numune sıcaklığının oda içindeki sıcaklıkla tutarlı olmasını sağlayın.
Sabit sıcaklıkta tutma aşaması:
Standart süre: AEC-Q100 gibi otomotiv elektroniği endüstrisi standartlarına göre, uzun-dönemli yüksek-sıcaklık servis senaryolarını simüle etmek için genellikle 240 saat (10 gün) boyunca sürekli maruz kalma gerekir.
Proses izleme: Numuneyi her 24 saatte bir çıkarın, oda sıcaklığında 30 dakika soğutun ve lehim ekleminde çatlama, alt tabaka karbonizasyonu ve bileşen arızası gibi olayların olup olmadığını gözlemlemek için bir güç açık fonksiyon testi gerçekleştirin.
Soğutma aşaması: Test tamamlandıktan sonra ani soğumanın neden olduğu termal stres hasarını önlemek için 5 derece/dakika hızla oda sıcaklığına soğutun.
2. Temel gözlem noktaları
Fiziksel karakterizasyon: PCB alt katmanında renk değişikliği, delaminasyon olup olmadığını ve lehim bağlantılarında çatlaklar veya lehim erimesi izleri olup olmadığını optik bir mikroskopla (50-200 kez) gözlemleyin.
Malzeme özellikleri: Alt tabakanın termal genleşme katsayısındaki (CTE) değişimi ölçmek için bir termal mekanik analiz cihazı kullanın. CTE'nin %20'den fazla artması maddi arıza riskini gösterebilir.
(2) Dinamik yük test yöntemi
1. Test süreci
Yük ısıtma: Elektronik kartı analog yük devresine bağlayın ve aşırı yük koşullarını simüle etmek için çalışma akımını nominal akımın 1,2 katında tutarak, güç açıkken 3 derece/dakika hızında 125 dereceye kadar ısıtın.
Sabit sıcaklıkta çalışma testi:
Süre: Gerilim dalgalanmaları ve frekans kararlılığı gibi parametrelerin gerçek zamanlı-izlendiği 100 saatlik yoğun test senaryosu.
Periyodik kesinti tespiti: Zayıf temas ve sinyal atlamaları gibi termal döngüden kaynaklanan aralıklı hataları tespit etmek için her 10 saatte bir gücü kapatın ve oda sıcaklığına soğutun.
2. Arıza tespit göstergeleri
Elektriksel performans: Çalışma voltajının nominal değerden ± %5 sapması ve sinyal iletim gecikmesinin %15'ten fazla artması durumunda arıza olarak değerlendirilir.
Termal görüntüleme algılama: Elektronik kartın yüzeyini taramak için bir kızılötesi termal görüntüleme cihazı (doğruluk ± 2 derece) kullanın. Yerel sıcak nokta sıcaklığı 130 dereceyi ve 5 derecelik tasarım eşiğini aşarsa, ısı dağılımı tasarım kusurlarının analiz edilmesi gerekir.
3, Gelişmiş Test: Termal Döngü ve Aşırı Zorluk
(1) Termal döngü testi (genişletilmiş yüksek sıcaklık adaptasyonu)
Döngü koşulları: -40 derece (30 dakika) → 125 derece (30 dakika), döngü hızı 5 derece/dakika, toplam döngü süresi 50, arabanın çalıştırılıp durmasının sıcaklık şokunu simüle eder.
Test odağı: X-ışını, lehim bağlantısı içindeki mikro çatlakların yayılmasını tespit etmek için kullanılır ve iyon kromatografisi, alt tabakanın yüksek sıcaklıklarda halojenürler gibi aşındırıcı gazlar salıp salmadığını analiz etmek için kullanılır.
(2) Aşırı sıcaklık adım testi (kritik eşiği belirlemek için)
Kademeli ısıtma: 100 dereceden başlayarak, numune işlevsel arıza yaşayana kadar sıcaklığı her 2 saatte bir 5 derece artırın. Arızanın meydana geldiği kritik sıcaklığı, %10'luk bir güvenlik marjı ayrılmış halde, 130 dereceden büyük veya ona eşit olmalıdır.
Arıza modu analizi: Arıza, kapasitör elektrolit sızıntısından kaynaklanıyorsa, nominal değeri 135 derece olan ürünler gibi yüksek-sıcağa dayanıklı elektrolitik kapasitörlere öncelik verilmelidir.
4, Test Sonuçlarının Değerlendirilmesi ve Raporlanması
(1) Veri işleme
"Zaman sıcaklığı elektrik parametrelerinin" üç-boyutlu bir eğrisini çizin ve testten önce ve sonra parametre değişikliklerinin eğilimini karşılaştırın.
Arızalar arasındaki ortalama süreyi hesaplayın. Statik testteki MTBF 1000 saatten fazla ise güvenilirlik doğrulamasını geçtiği kabul edilir.
(2) Rapor içeriği
Test esası: ISO16750-2, SAEJ1211 gibi referans standartlar ve müşteriye özel gereksinimler.
Örnek bilgiler: PCB katmanları, FR-4 gibi alt tabaka türleri, alüminyum alt tabaka ve bileşen listesi dahil.
Arıza analizi: Lehim bağlantılarının kırılma yüzeyinin SEM ile taranması gibi uygun olmayan numuneler üzerinde arıza lokalizasyonu gerçekleştirin ve bakır folyonun ısı dağıtım alanını artırmak ve yüksek-sıcaklık yapıştırıcılarını değiştirmek gibi iyileştirme önerileri önerin.
Termokupl düzeni: Gerçek çalışma sıcaklığının ölçülmesini sağlamak için termokupllar, MCU ve güç çipleri gibi güç cihazlarının hemen altındaki PCB yüzeyine takılmalıdır.
Yukarıdaki sistematik test yöntemleri sayesinde, otomotiv elektronik kartlarının güvenilirliği 125 derecelik bir ortamda kapsamlı bir şekilde değerlendirilebilir ve seçim, tasarım optimizasyonu ve seri üretim kalite kontrolü için bilimsel temel sağlanır.