Test elektronischer Komponenten bei niedrigen Temperaturen

Test elektronischer Komponenten bei niedrigen Temperaturen

1 Überblick über den Tieftemperaturtest

Die Prüfung bei niedrigen Temperaturen dient dazu, die Gebrauchs-, Transport- oder Lagerfähigkeit von Bauteilen, Geräten oder anderen Produkten bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu bestimmen. Mit der kontinuierlichen Entwicklung von Wissenschaft und Technik steigen die Anforderungen an Produkte ständig, und die Qualitäts- und Zuverlässigkeitsindikatoren von elektronischen Produkten, die bei niedrigen Temperaturen arbeiten, erhalten große Aufmerksamkeit.

2 Die Auswirkungen von niedrigen Temperaturen

(1) Die Elastizität flexibler Materialien wie Gummi nimmt ab, und es kommt zu Rissen, z. B. bei der Niedrigtemperaturprüfung von Schrumpfschläuchen;

(2) Die Sprödigkeit von Metallen und Kunststoffen nimmt zu, was zu Rissen oder Rissbildung führt, wie z. B. bei der Tieftemperaturprüfung von Metallverpackungsschalen;

(3) Aufgrund der unterschiedlichen Schrumpfungskoeffizienten der Materialien kann es bei einer großen Temperaturänderungsrate dazu kommen, dass die beweglichen Teile stecken bleiben oder sich nicht richtig drehen, z. B. bei der Tieftemperaturprüfung von elektrischen Steckern;

(4) Die Viskosität des Schmiermittels nimmt zu oder verfestigt sich, was zu einer erhöhten Reibung zwischen den beweglichen Teilen führt, was die Bewegung verlangsamt und sogar die Arbeit stoppt;

(5) Die Drift der elektrischen Parameter elektronischer Komponenten wirkt sich auf die elektrische Leistung der Produkte aus, z. B. bei der Tieftemperaturprüfung von integrierten Schaltkreisen bei drei Temperaturen;

(6) Eis oder Frost können strukturelle Schäden oder Feuchtigkeit am Produkt verursachen. Die Einstellung der Tieftemperatur-Testbedingungen wird durch die Umgebungsbedingungen des Designs und der Verwendung von elektronischen Bauteilen bestimmt. Wenn das Produkt bei einer bestimmten Umgebungstemperatur verwendet werden soll, sollte das Labor entsprechende Temperaturbedingungen für die Bewertung der Anpassungsfähigkeit festlegen. Daher sollten die Testbedingungen ohne Widerspruch mit den Umgebungsbedingungen übereinstimmen.

Gemäß den Normvorschriften haben die grundlegenden Umweltprüfungsnormen für elektronische Bauteile, Instrumente und Messgeräte untere Temperaturgrenzen von 0 ℃, -10 ℃, -25 ℃, -40 ℃ und anderen Werten. Aus Untersuchungen und gesammelten Daten geht hervor, dass die niedrigste von meteorologischen Stationen in China gemessene Temperatur bei -51 ℃ liegt, und die niedrigste in der Region Daxing'anling gemessene Temperatur betrug -62 ℃. Daher wurden mehrere Werte wie -55 ℃ und -65 ℃ hinzugefügt. Mit der weiteren Entwicklung elektronischer Komponenten müssen einige Steckverbinder und Kabelbaugruppen ultratiefen Temperaturen von -100 ℃ standhalten.

Unter bestimmten Bedingungen müssen Ultra-Tieftemperatur-Testbedingungen von -100 ℃ oder -110 ℃ hinzugefügt werden. Unter diesen rauen Bedingungen ist die Bewertung der elektronischen Bauteile sehr streng. Für die Dauer des Versuchs legen internationale Normen die Dauer der Tieftemperaturprüfung auf 2 Stunden, 16 Stunden, 72 Stunden und 96 Stunden fest. Dies wird vor allem unter dem Gesichtspunkt der Einsatzbedingungen von elektronischen Bauteilen betrachtet und von Westeuropa, Japan und anderen Ländern übernommen. Die US-Militärnorm sieht jedoch im Allgemeinen zwei Arten der Wartung vor: 24 Stunden oder 72 Stunden.

Unsere Militärnorm schlägt vor, die Prüfzeit auf der Grundlage des Produktgewichts zu bestimmen. Die Dauer der Tieftemperaturprüfung sollte von der Fähigkeit des Produkts abhängen, das innere Gefrieren unter einer bestimmten Tieftemperaturbedingung zu gewährleisten, d. h. die Innentemperatur erreicht ein Gleichgewicht mit den Prüfbedingungen (Abweichung von weniger als 3 ℃), und erfordert nicht unbedingt eine Verlängerung der Prüfzeit (es wurden auch einige experimentelle Überprüfungen durchgeführt, ob eine Verlängerung der Prüfzeit Auswirkungen hat), da die Ergebnisse bei niedrigen Temperaturen keine "Akkumulations"-Bedeutung haben wie der Effekt der "thermischen Alterung" bei hohen Temperaturen. Solange die Probe durchgefroren ist und das Material genügend Zeit hat, sich aufgrund von Temperatureffekten zu verformen, ist die Haltezeit daher ausreichend.

3 Tieftemperaturprüfverfahren und -methoden

(1) Zweck der Prüfung: Simulation einer Tieftemperaturumgebung und Aufzeichnung von Veränderungen am Produkt. Sie wird üblicherweise für die Typprüfung und die Prüfung von Komponenten während der Produktentwicklung verwendet.

(2) Die Versuchsbedingungen werden nach einer bestimmten Norm wie folgt festgelegt:

Tieftemperaturprüfung Ab für Prüfmuster ohne Wärmeabgabe: Temperaturgradient.

Tieftemperaturprüfung Ad für Wärmeableitung Prüfmuster: Temperaturgradient. Temperatur: -65 ℃- 55℃；- 40℃；- 25℃；- 10℃；- 5℃；+ 5 ℃. Dauer: 2 h; 16h； 72h； 96 h.

(3)Testverfahren

Test Ab: Prüfung des Temperaturgradienten bei niedrigen Temperaturen für nicht wärmeableitende Prüfmuster, um die Eignung von nicht wärmeableitenden elektronischen und elektrischen Produkten (einschließlich Bauteilen, Geräten oder anderen Produkten) für die Lagerung und Verwendung bei niedrigen Temperaturen zu bestimmen. Die Temperaturänderungsrate im Inneren der Box darf 1 ℃/min nicht überschreiten (Durchschnittswert über einen Zeitraum von nicht mehr als 5 Minuten).

Versuch Ad: Tieftemperaturprüfung des Temperaturgradienten von Wärmeableitungs-Prüfmustern zur Bestimmung der Eignung elektronischer und elektrischer Wärmeableitungsprodukte (einschließlich Bauteilen, Geräten oder anderen Produkten) für die Verwendung unter Tieftemperaturbedingungen.

(4) Technische und ausrüstungstechnische Anforderungen

Hinsichtlich der Technologie.

Wenn der Zweck des Versuchs nur darin besteht, zu prüfen, ob das Prüfmuster bei niedrigen Temperaturen normal funktionieren kann, sollte die Dauer des Versuchs auf die Stabilisierung der Temperatur des Prüfmusters begrenzt werden. Wenn es sich um einen Test in Bezug auf die Haltbarkeit oder Zuverlässigkeit bei niedrigen Temperaturen handelt, muss die erforderliche Dauer des Versuchs mit den einschlägigen Normen übereinstimmen. Während des Versuchs ist es wichtig, zwischen zwei Arten von Prüfmustern zu unterscheiden: solche ohne künstliche Kühlung und solche mit künstlicher Kühlung.

Bei den Prüfmustern ohne künstliche Kühlung wird unterschieden zwischen Tests ohne Zwangsumwälzung und Tests mit Zwangsumwälzung. Die Prüfung ohne erzwungene Luftzirkulation ist eine Prüfmethode, die den Einfluss freier Luftbedingungen simuliert. Es gibt zwei Methoden zur Durchführung von Versuchen mit erzwungener Luftumwälzung. Methode A eignet sich für Prüfkammern, die groß genug sind, um die Prüfanforderungen ohne erzwungene Luftumwälzung zu erfüllen, wobei jedoch nur die Luftumwälzung zur Aufrechterhaltung der Umgebungstemperatur im Inneren der Kammer verwendet werden kann. Methode B wird in Situationen angewandt, in denen Methode A nicht angewendet werden kann, z. B. wenn das Volumen der für den Versuch verwendeten Prüfkammer zu klein ist und die Prüfanforderungen ohne erzwungene Luftumwälzung nicht erfüllt werden können.

Die Prüfmuster mit künstlicher Kühlung können im Allgemeinen mit der Methode der nicht erzwungenen Luftzirkulation geprüft werden. Diese drei Tieftemperaturtests sind für die Leistungsprüfung der Prüfmuster erforderlich. Die Prüflinge müssen gemäß den einschlägigen Normen unter Strom gesetzt oder elektrisch belastet werden, und es muss geprüft werden, ob sie die angegebenen Funktionen erfüllen können. Bevor die spezifizierten Prüfbedingungen wie vorgeschrieben angewendet werden, sollte das Prüfmuster einer ersten Inspektion seines Aussehens sowie seiner elektrischen und mechanischen Eigenschaften unterzogen werden.

Dann sollte gemäß den einschlägigen Normen während oder am Ende der Prüfung eine Last aufgebracht und eine Zwischenprüfung durchgeführt werden. Während der Inspektion sollte das Prüfmuster nicht aus der Prüfkammer genommen werden. Die Restaurierung erfolgt gemäß den vorgeschriebenen Anforderungen, und abschließend werden das Aussehen sowie die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Probe geprüft.

Anforderungen an die Versuchsausrüstung.

Die Prüfkammer sollte in der Lage sein, die vorgeschriebenen Temperaturbedingungen im Prüfarbeitsraum aufrechtzuerhalten, und es kann eine erzwungene Luftzirkulation verwendet werden, um eine gleichmäßige Temperatur zu gewährleisten. Um den Einfluss der Strahlung zu begrenzen, sollte der Temperaturunterschied zwischen jedem Teil der Innenwand der Prüfkammer und der festgelegten Prüftemperatur 8 % (gemäß Kelvin-Thermometer) nicht überschreiten, und das Prüfmuster sollte nicht direkt von Heiz- und Kühlkomponenten bestrahlt werden, die die oben genannten Anforderungen nicht erfüllen.