Ensayo a baja temperatura de componentes electrónicos

Ensayo a baja temperatura de componentes electrónicos

1 Descripción general del ensayo a baja temperatura

La prueba de baja temperatura se utiliza para determinar la capacidad de uso, transporte o almacenamiento de componentes, equipos u otros productos en condiciones ambientales de baja temperatura. Con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, los requisitos de los productos aumentan constantemente, y los indicadores de calidad y fiabilidad de los productos electrónicos que funcionan a bajas temperaturas están recibiendo mucha atención.

2 El impacto de las bajas temperaturas

(1) La elasticidad de los materiales flexibles, como el caucho, disminuye y se producen grietas, como ocurre en las pruebas a baja temperatura de los tubos termorretráctiles;

(2) Aumenta la fragilidad de metales y plásticos, lo que provoca la aparición de grietas o fisuras, por ejemplo, en las pruebas a baja temperatura de envases metálicos;

(3) Debido a los diferentes coeficientes de contracción de los materiales, cuando la tasa de cambio de temperatura es grande, puede causar que las partes móviles se atasquen o giren incorrectamente, como en las pruebas de baja temperatura de conectores eléctricos;

(4) La viscosidad del lubricante aumenta o se solidifica, lo que provoca un aumento de la fricción entre las piezas móviles, causando un movimiento lento e incluso deteniendo el trabajo;

(5) La desviación de los parámetros eléctricos de los componentes electrónicos afecta al rendimiento eléctrico de los productos, como en las pruebas a baja temperatura de circuitos integrados a tres temperaturas;

(6) El hielo o la escarcha pueden causar daños estructurales o humedad en el producto. El ajuste de las condiciones de prueba a baja temperatura viene determinado por las condiciones ambientales del diseño y uso del producto de componentes electrónicos. Cuando se requiere que el producto se utilice a qué temperatura ambiente, el laboratorio debe adoptar las condiciones de temperatura correspondientes para realizar la evaluación de la prueba de adaptabilidad. Por lo tanto, las condiciones de prueba deben ser coherentes con las condiciones ambientales sin contradicción.

De acuerdo con las regulaciones estándar, las normas básicas de pruebas ambientales para componentes electrónicos, instrumentos y medidores tienen límites de temperatura más bajos de 0 ℃, -10 ℃, -25 ℃, -40 ℃, y otros niveles. Según las investigaciones y los datos recopilados, la temperatura más baja medida por las estaciones meteorológicas de China es de -51 ℃, y la temperatura más baja medida en la región de Daxing'anling fue de -62 ℃. Por ello, se han añadido varios niveles como -55 ℃ y -65 ℃. Con el mayor desarrollo de los componentes electrónicos, algunos conectores y conjuntos de cables necesitan soportar el impacto de temperaturas ultrabajas de -100 ℃.

En condiciones específicas, deben añadirse condiciones de ensayo a temperaturas ultrabajas de -100 ℃ o -110 ℃. En estas duras condiciones, la evaluación de los componentes electrónicos es rigurosa. En cuanto a la duración del experimento, las normas internacionales fijan la duración de las pruebas a baja temperatura en 2 horas, 16 horas, 72 horas y 96 horas. Esto se considera principalmente desde la perspectiva del entorno de uso de los productos de componentes electrónicos y es adoptado por Europa Occidental, Japón y otros países. Pero la norma militar estadounidense adopta generalmente dos tipos de mantenimiento: 24 horas o 72 horas.

Nuestra norma militar propone determinar el tiempo de prueba en función del peso del producto. La duración de la prueba a baja temperatura debe depender de la capacidad del producto para garantizar la congelación interna en unas determinadas condiciones de baja temperatura, es decir, que la temperatura interna alcance el equilibrio con las condiciones de prueba (desviación inferior a 3 ℃), y no requiere necesariamente una prolongación del tiempo de prueba (también se han realizado algunas verificaciones experimentales sobre si la prolongación del tiempo de prueba tiene algún efecto), porque los resultados a baja temperatura no tienen un significado de "acumulación" como el efecto de "envejecimiento térmico" a alta temperatura. Por lo tanto, mientras la muestra se congele por completo y haya tiempo suficiente para que el material sufra una deformación por contracción debida a los efectos de la temperatura, el tiempo de mantenimiento es suficiente.

3 Técnicas y métodos de ensayo a baja temperatura

(1) Propósito de la prueba: Simular un entorno de baja temperatura y registrar los cambios en el producto. Se suele utilizar para ensayos de tipo y pruebas de detección de componentes durante el desarrollo del producto.

(2) Las condiciones experimentales se especifican según una norma determinada de la siguiente manera:

Prueba de baja temperatura Ab para muestras de prueba sin disipación de calor: gradiente de temperatura.

Ensayo a baja temperatura Ad para muestras de ensayo con disipación de calor: gradiente de temperatura. Temperatura: -65 ℃- 55℃；- 40℃；- 25℃；- 10℃；- 5℃；+ 5 ℃. Duración: 2 h; 16h； 72h； 96 h.

(3)Procedimiento de ensayo

Prueba Ab: Ensayo a baja temperatura de gradiente de temperatura para muestras de ensayo no disipadoras de calor, utilizado para determinar la adaptabilidad de productos electrónicos y eléctricos no disipadores de calor (incluidos componentes, equipos u otros productos) para su almacenamiento y uso a bajas temperaturas. La velocidad de cambio de temperatura en el interior de la caja no superará 1 ℃/min (valor medio durante un período no superior a 5 minutos).

Experimento Ad: Ensayo a baja temperatura del gradiente de temperatura de las muestras de ensayo de disipación de calor para determinar la adaptabilidad de los productos electrónicos y eléctricos de disipación de calor (incluidos los componentes, equipos u otros productos) para su uso en condiciones de baja temperatura.

(4) Requisitos técnicos y de equipamiento

En cuanto a la tecnología.

Si el objetivo del experimento es únicamente comprobar si la muestra de ensayo puede funcionar normalmente a bajas temperaturas, el tiempo del experimento deberá limitarse a estabilizar la temperatura de la muestra de ensayo; si se trata de un ensayo relacionado con la durabilidad o fiabilidad a bajas temperaturas, la duración requerida del ensayo deberá ajustarse a las normas pertinentes. Durante el experimento, es importante distinguir entre dos tipos de muestras de ensayo: las que no tienen refrigeración artificial y las que tienen refrigeración artificial.

Las muestras de ensayo sin refrigeración artificial se dividen en ensayos sin circulación forzada de aire y ensayos con circulación forzada de aire. El ensayo sin circulación forzada de aire es un método de ensayo que simula la influencia de las condiciones de aire libre. Existen dos métodos para realizar experimentos con circulación forzada de aire. El método A es adecuado para cámaras de ensayo lo suficientemente grandes como para cumplir los requisitos de ensayo sin circulación forzada de aire, pero sólo se puede utilizar la circulación de aire para mantener la temperatura ambiente dentro de la cámara. El método B se utiliza en situaciones en las que no puede aplicarse el método A, como cuando el volumen de la cámara de pruebas utilizada para el experimento es demasiado pequeño y no puede cumplir los requisitos de la prueba sin circulación forzada de aire.

Las muestras de ensayo con refrigeración artificial pueden ensayarse generalmente con el método de circulación de aire no forzada. Estas tres pruebas a baja temperatura son necesarias para las pruebas de rendimiento de las muestras de ensayo. Las muestras de ensayo deben ser energizadas o sometidas a cargas eléctricas de acuerdo con las normas pertinentes, y comprobadas para determinar si pueden alcanzar las funciones especificadas. Antes de aplicar las condiciones de ensayo especificadas según los requisitos, la muestra debe someterse a una inspección inicial de su aspecto y propiedades eléctricas y mecánicas.

A continuación, de acuerdo con las normas pertinentes, debe aplicarse una carga durante o al final de la prueba y debe realizarse una inspección intermedia. Durante la inspección, la muestra de ensayo no debe sacarse de la cámara de ensayo. La restauración se llevará a cabo de acuerdo con los requisitos prescritos y, por último, se comprobará el aspecto y las propiedades eléctricas y mecánicas de la muestra.

Requisitos para el equipo experimental.

La cámara de ensayo debe ser capaz de mantener las condiciones de temperatura especificadas en el espacio de trabajo de ensayo, y puede utilizarse circulación forzada de aire para mantener una temperatura uniforme. Para limitar el impacto de la radiación, la diferencia de temperatura entre cada parte de la pared interior de la cámara de ensayo y la temperatura de ensayo especificada no debe superar el 8% (según el termómetro Kelvin), y la muestra de ensayo no debe ser irradiada directamente por ningún componente de calefacción y refrigeración que no cumpla los requisitos anteriores.