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¿Conoces la prueba del ciclo de temperatura?
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Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, los requisitos para la fiabilidad de los componentes electrónicos son cada vez más altos
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Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, los requisitos para la fiabilidad de los componentes electrónicos son cada vez más altos. Especialmente en la aviación, el espacio aéreo y otras aplicaciones. En general, a fin de cumplir los requisitos de fiabilidad del proyecto, se realizan una serie de pruebas ambientales para verificar la fiabilidad del componente durante el período comprendido entre la producción y la entrega.
Entre estas pruebas ambientales, la prueba más importante y efectiva es la prueba del ciclo de temperatura. Según el informe del IES de los Estados Unidos, entre las diversas pruebas ambientales más utilizadas, el beneficio del ciclo de temperatura es el más alto, alcanzando el 77%. Por lo tanto, la prueba de ciclo de temperatura efectiva es de gran importancia para mejorar la fiabilidad de los componentes electrónicos.
Mecanismo de prueba del ciclo de temperatura
Principio de la prueba del ciclo de temperatura
La prueba del ciclo de temperatura utiliza principalmente la diferencia del coeficiente de expansión térmica de los diferentes materiales para probar. El propósito principal es reforzar el estrés térmico causado por el rápido cambio de temperatura en el deterioro del espécimen. A medida que el componente electrónico se somete a un ciclo de temperatura, el interior se expande y se contrae alternativamente. Y hace que produzca estrés y tensión térmica.
Si el coeficiente de expansión térmica del material adyacente dentro del conjunto no coincide. Estos esfuerzos y tensiones térmicas se intensifican. Los defectos potenciales jugarán el papel de aumento de la tensión, con la aplicación continua de ciclos de temperatura. Los defectos crecen y eventualmente se convierten en fallas (como las grietas) y se encuentran. Esto se llama fatiga térmica.
Principio de aumento y disminución de la temperatura de la prueba del ciclo de temperatura
Prueba de ciclo de temperatura El aumento y la disminución de la temperatura se logra generalmente mediante el calentamiento o el enfriamiento de la circulación de aire frío o caliente en una sola cámara de ciclo de temperatura. La eficacia de la cámara de ciclo de temperatura utilizada en la prueba tiene un gran impacto en la precisión de los resultados de la prueba. El método de ajuste de la temperatura por la cámara de ciclos de temperatura consiste en utilizar un sensor de temperatura para medir la temperatura del aire o de la pieza de prueba en la cámara. Después de que la señal se convierte, el controlador compara el valor ajustado con el controlador. El resultado de la comparación determina si el sistema de calefacción o el sistema de refrigeración está funcionando y se ajusta a la temperatura requerida. Normalmente hay un ventilador en la cámara de ciclo de temperatura para forzar la convección para que la temperatura en cada punto de la cámara sea lo más uniforme posible.
Hay dos métodos de control para la regulación:
Uno es controlado por la retroalimentación de la temperatura de la pieza de prueba
La otra es controlada por la temperatura del aire en la cámara de ciclo de temperatura.
En ambos casos, el espécimen de prueba y la pared de la cámara intercambiarán calor y humedad con el aire de la cámara.
Parámetros clave de la prueba del ciclo de temperatura
En el caso de los productos de baterías, como la pieza de prueba está compuesta por una variedad de materiales diferentes, sus propiedades mecánicas también son muy diferentes. Entre ellas, las propiedades mecánicas incluyen el coeficiente de Young, el límite de elasticidad, el coeficiente de conductividad térmica, el coeficiente de expansión térmica, etc. Por lo tanto, cuando la temperatura de la pieza de ensayo cambia, debido a los diferentes valores de temperatura, las dimensiones geométricas relacionadas, los coeficientes de material, las disposiciones estructurales, etc., los valores de tensión y deformación que reciben también serán diferentes.
Para la prueba de ciclo de temperatura, los parámetros que afectan a los resultados de la prueba son principalmente los siguientes:
El rango de temperatura
Número de ciclos
Tiempo de espera
La tasa de cambio de temperatura
La velocidad del viento
Estos parámetros clave se analizan por separado a continuación.
Rango de temperatura
El rango de temperatura es la diferencia entre los límites de temperatura alta y baja. En principio, cuanto mayor sea el rango de temperatura, mejor. Sin embargo, la situación real depende de la resistencia al calor de los productos electrónicos. A través del análisis de las características de transferencia de calor, podemos entender la distribución y el cambio de la temperatura interna del producto bajo diferentes rangos de temperatura. El análisis de las características de transferencia de calor puede ser analizado por modelos teóricos o medido directamente por las condiciones reales.
En el trabajo real, es más conveniente utilizar el método de medición. Sin embargo, preste atención a si el producto necesita ser alimentado cuando se realice la medición. Porque cuando se enciende, la temperatura del producto cambiará, especialmente para los productos electrónicos de alta potencia. Después de comprender la distribución y el cambio de la temperatura interna del producto en diversas condiciones de ciclos de temperatura, puede elegir el rango de temperatura máxima sin dañar el producto normal.
Número de ciclos
Como las alternancias de temperatura causan estrés mecánico en el espécimen, el estrés interno del espécimen aumenta con el incremento de las alternancias de temperatura. En teoría, cuantos más ciclos, más aceleración. Pero de hecho, demasiadas veces puede afectar la vida útil del producto. Y aumenta los costos. Por lo tanto, es común referirse a la experiencia previa o a las especificaciones relacionadas para seleccionar un número apropiado de ciclos. Los mejores tiempos de ciclo fueron encontrados por análisis de prueba.
Tiempo de espera
El tiempo de retención depende del tiempo de equilibrio térmico cuando la muestra de prueba alcanza la temperatura del aire ambiente. El tiempo de retención del espécimen debe seleccionarse de acuerdo con la constante de tiempo térmico del espécimen. En el caso de productos más grandes, las constantes de tiempo térmico del interior y de la superficie pueden diferir enormemente, por lo que deben seleccionarse para su determinación los parámetros de tiempo térmico de las partes más interiores o más vulnerables.
Tasa de cambio de temperatura
En términos generales, cuanto más alta sea la tasa de cambio de temperatura, mejor será el efecto de la prueba. Sin embargo, debido a la influencia de la velocidad del viento en la cámara de ciclo térmico y la capacidad térmica de la muestra, la respuesta de la temperatura de la muestra no es consistente con la producción térmica de la cámara de ciclo térmico. Los resultados muestran que la fuerza de la prueba de los ciclos de temperatura no siempre aumenta con el aumento de la tasa de cambio de temperatura. Cuando la tasa de cambio de temperatura alcanza un determinado valor, el aumento de la tasa de cambio de temperatura tiene poco efecto en la prueba de esfuerzo ambiental. En este punto, el espécimen es insensible a los cambios de temperatura. El cambio de temperatura del espécimen se retrasa con respecto al de la cámara de pruebas, obviamente.
La velocidad del viento
La velocidad del viento está estrechamente relacionada con los parámetros de la prueba de ciclo de temperatura. Y tiene una gran influencia en la curva de subida y bajada de la temperatura de la cámara de ciclo de temperatura. Además, las velocidades de viento más altas pueden lograr mayores variaciones de temperatura. Además, la uniformidad de la temperatura del espécimen puede ser mejorada.
Resumen
Entre las diversas tensiones de selección ambiental comúnmente utilizadas, la temperatura del ciclo de selección es la más efectiva. La cámara de pruebas del ciclo de temperatura de nuestra compañía cumple con los siguientes estándares:
IEC62133
UL1642
UN38.3