Test dei componenti elettronici a bassa temperatura

Test dei componenti elettronici a bassa temperatura

1 Panoramica dei test a bassa temperatura

I test a bassa temperatura servono a determinare l'utilizzo, il trasporto o la capacità di stoccaggio di componenti, apparecchiature o altri prodotti in condizioni ambientali di bassa temperatura. Con il continuo sviluppo della scienza e della tecnologia, i requisiti dei prodotti sono in costante aumento e gli indicatori di qualità e affidabilità dei prodotti elettronici che lavorano a basse temperature sono oggetto di grande attenzione.

2 L'impatto delle basse temperature

(1) L'elasticità dei materiali flessibili come la gomma diminuisce e si formano delle crepe, come nel caso dei test a bassa temperatura dei tubi termorestringenti;

(2) La fragilità dei metalli e delle materie plastiche aumenta, con conseguente fessurazione o formazione di crepe, come nel caso dei test a bassa temperatura dei gusci degli imballaggi metallici;

(3) A causa dei diversi coefficienti di contrazione dei materiali, quando il tasso di variazione della temperatura è elevato, le parti mobili possono bloccarsi o ruotare in modo improprio, come nel caso dei test a bassa temperatura dei connettori elettrici;

(4) La viscosità del lubrificante aumenta o si solidifica, provocando un aumento dell'attrito tra le parti in movimento, causando un rallentamento del movimento e persino l'arresto del lavoro;

(5) La deriva dei parametri elettrici dei componenti elettronici influisce sulle prestazioni elettriche dei prodotti, come nel caso dei test a bassa temperatura dei circuiti integrati a tre temperature;

(6) Il ghiaccio o il gelo possono causare danni strutturali o umidità al prodotto. L'impostazione delle condizioni di test a bassa temperatura è determinata dalle condizioni ambientali di progettazione e utilizzo dei prodotti elettronici. Se il prodotto deve essere utilizzato a una temperatura ambiente, il laboratorio deve adottare le condizioni di temperatura corrispondenti per condurre la valutazione del test di adattabilità. Pertanto, le condizioni di prova devono essere coerenti con le condizioni ambientali senza contraddizioni.

Secondo i regolamenti standard, le norme di base per i test ambientali dei componenti elettronici, degli strumenti e dei contatori hanno limiti di temperatura inferiori a 0 ℃, -10 ℃, -25 ℃, -40 ℃ e altri livelli. In base alle indagini e ai dati raccolti, la temperatura più bassa misurata dalle stazioni meteorologiche in Cina è di -51 ℃, e la temperatura più bassa misurata nella regione di Daxing'anling è stata di -62 ℃. Pertanto, sono stati aggiunti diversi livelli come -55 ℃ e -65 ℃. Con l'ulteriore sviluppo dei componenti elettronici, alcuni connettori e gruppi di cavi devono resistere a temperature ultrabasse di -100 ℃.

In condizioni specifiche, è necessario aggiungere condizioni di prova a bassissima temperatura di -100 ℃ o -110 ℃. In queste condizioni difficili, la valutazione dei componenti elettronici è rigorosa. Per quanto riguarda la durata dell'esperimento, gli standard internazionali fissano la durata dei test a bassa temperatura a 2 ore, 16 ore, 72 ore e 96 ore. Questi standard sono considerati principalmente dal punto di vista dell'ambiente di utilizzo dei prodotti elettronici e sono adottati dall'Europa occidentale, dal Giappone e da altri Paesi. Ma lo standard militare statunitense adotta generalmente due tipi di manutenzione: 24 ore o 72 ore.

Il nostro standard militare propone di determinare il tempo di prova in base al peso del prodotto. La durata del test a bassa temperatura dovrebbe dipendere dalla capacità del prodotto di garantire il congelamento interno in una certa condizione di bassa temperatura, ovvero che la temperatura interna raggiunga l'equilibrio con le condizioni di prova (deviazione inferiore a 3 ℃), e non richiede necessariamente un'estensione del tempo di prova (sono state condotte anche alcune verifiche sperimentali sull'impatto dell'estensione del tempo di prova), perché i risultati a bassa temperatura non hanno un significato di "accumulo" come l'effetto di "invecchiamento termico" ad alta temperatura. Pertanto, finché il campione è congelato e c'è tempo sufficiente perché il materiale subisca la deformazione da ritiro dovuta agli effetti della temperatura, il tempo di mantenimento è sufficiente.

3 Tecniche e metodi di prova a bassa temperatura

(1) Scopo del test: simulare un ambiente a bassa temperatura e registrare i cambiamenti del prodotto. Viene comunemente utilizzato per le prove di tipo e per le prove di screening dei componenti durante lo sviluppo del prodotto.

(2) Le condizioni sperimentali sono specificate in base a un determinato standard, come segue:

Prova a bassa temperatura Ab per campioni di prova non a dissipazione di calore: gradiente di temperatura.

Prova a bassa temperatura Ad per i campioni di prova a dissipazione di calore: gradiente di temperatura. Temperatura: -65 ℃- 55℃；- 40℃；- 25℃；- 10℃；- 5℃；+ 5 ℃. Durata: 2 h; 16h； 72h； 96 h.

(3) Procedura di prova

Test Ab: Prova a bassa temperatura di gradiente di temperatura per campioni di prova non dissipativi, utilizzata per determinare l'adattabilità dei prodotti elettronici ed elettrici non dissipativi (compresi componenti, apparecchiature o altri prodotti) allo stoccaggio e all'uso a basse temperature. Il tasso di variazione della temperatura all'interno della scatola non deve superare 1 ℃/min (valore medio su un periodo non superiore a 5 minuti).

Esperimento Ad: Prova a bassa temperatura del gradiente di temperatura dei campioni di prova di dissipazione del calore per determinare l'adattabilità dei prodotti elettronici ed elettrici a dissipazione del calore (compresi i componenti, le apparecchiature o altri prodotti) all'uso in condizioni di bassa temperatura.

(4) Requisiti tecnici e delle attrezzature

Per quanto riguarda la tecnologia.

Se lo scopo dell'esperimento è solo quello di verificare se il campione di prova può funzionare normalmente a basse temperature, il tempo dell'esperimento deve essere limitato alla stabilizzazione della temperatura del campione di prova; se si tratta di un test relativo alla durata o all'affidabilità a basse temperature, la durata richiesta del test deve essere conforme agli standard pertinenti. Durante l'esperimento, è importante distinguere tra due tipi di campioni di prova: quelli senza raffreddamento artificiale e quelli con raffreddamento artificiale.

I campioni di prova senza raffreddamento artificiale si dividono in prove senza circolazione forzata dell'aria e prove con circolazione forzata dell'aria. La prova senza circolazione forzata dell'aria è un metodo di prova che simula l'influenza delle condizioni di aria libera. Esistono due metodi per condurre esperimenti con circolazione forzata dell'aria. Il metodo A è adatto a camere di prova sufficientemente grandi per soddisfare i requisiti di prova senza circolazione forzata dell'aria, ma solo la circolazione dell'aria può essere utilizzata per mantenere la temperatura ambiente all'interno della camera. Il metodo B viene utilizzato nelle situazioni in cui non è possibile applicare il metodo A, ad esempio quando il volume della camera di prova utilizzata per l'esperimento è troppo piccolo e non può soddisfare i requisiti di prova senza circolazione forzata dell'aria.

I campioni di prova con raffreddamento artificiale possono generalmente essere testati con il metodo della circolazione d'aria non forzata. Queste tre prove a bassa temperatura sono necessarie per testare le prestazioni dei campioni di prova. I campioni di prova devono essere alimentati o sottoposti a carichi elettrici secondo le norme pertinenti e controllati per determinare se sono in grado di svolgere le funzioni specificate. Prima di applicare le condizioni di prova specificate, il campione deve essere sottoposto a un'ispezione iniziale dell'aspetto e delle proprietà elettriche e meccaniche.

In seguito, in base alle norme vigenti, è necessario applicare un carico durante o alla fine del test e condurre un'ispezione intermedia. Durante l'ispezione, il campione di prova non deve essere estratto dalla camera di prova. Il restauro deve essere eseguito secondo i requisiti prescritti e infine si devono testare l'aspetto e le proprietà elettriche e meccaniche del campione.

Requisiti per le attrezzature sperimentali.

La camera di prova deve essere in grado di mantenere le condizioni di temperatura specificate nell'area di lavoro della prova; per mantenere una temperatura uniforme è possibile utilizzare la circolazione forzata dell'aria. Per limitare l'impatto delle radiazioni, la differenza di temperatura tra ciascuna parte della parete interna della camera di prova e la temperatura di prova specificata non deve superare l'8% (secondo il termometro Kelvin) e il campione di prova non deve essere irradiato direttamente da componenti di riscaldamento e raffreddamento che non soddisfano i requisiti di cui sopra.