الجواب يكمن في الضغط الحراري الهائل الناجم عن التغيرات السريعة في درجة الحرارةيعتمد المهندسون على "اختبار الحياة المتسارعة" لمحاكاة اختلافات درجات الحرارة في العالم الحقيقي وتحديد العيوب الخفية في وقت مبكرمن بين هذه الطرق، تستخدم اختبارات الصدمات الحرارية واختبارات الدورات الحرارية كأدوات حاسمة لتعريض الأجهزة لتغيرات درجة الحرارة المتكررة والشديدة لتسريع آليات الفشل.
كل من اختبارات الصدمة الحرارية والدورة الحرارية تقيم أداء المنتج في ظل ظروف متناوبة من الحرارة والبرودة ، مما يؤدي إلى الإجهاد من التوسع الحراري والانكماش.كما المواد المختلفة تتوسع وتقلص بمعدلات مختلفةومع ذلك، تختلف هذه الطرق اختلافا كبيرا في سرعات انتقال درجة الحرارة.
اختبار الصدمة الحرارية يضع الأولوية على السرعة، مع تغيرات درجة الحرارة عادة ما تتجاوز 15 درجة مئوية في الدقيقة. على النقيض من ذلك، تتبنى الدورة الحرارية نهجا تدريجيا،مع معدلات عادة ما تكون أقل من 15 درجة مئوية في الدقيقة، وغالبا ما تكون بين 1 درجة مئوية و 10 درجات مئوية في الدقيقة بناء على البيانات التجريبية..
اختبار الصدمة الحرارية يتحول بسرعة بين درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة للغاية ، مما يعرض الجهاز الخاضع للاختبار (DUT) لضغوط حرارية مكثفة لتسريع آليات الفشل.تُحاكي هذه الطريقة سيناريوهات تشهد فيها المنتجات تغيرات حرارية مفاجئةمثل الأجهزة الإلكترونية الخارجية المعرضة للتغيرات الجوية المفاجئة.
ومن الجدير بالذكر أن الصدمة الحرارية تميل إلى التسبب في فشل الإفراط في الإجهاد مثل كسور مفاصل اللحام بسبب الإجهاد الجاذب بينما تسبب الدورة الحرارية بشكل أكثر شيوعاً التعب من خلال الزحف أو الاسترخاء من الإجهاد.عادة ما تستخدم معدات الاختبار غرفة واحدة حيث تتغير درجة حرارة الهواء بسرعة، على الرغم من أن هذا يحد من سرعة استجابة درجة الحرارة لـ DUT. النظم المتقدمة مثل MPI Thermal TM TA-Series تحقق انتقالات أسرع من خلال الجمع بين غرف الاختبار وأنظمة تدفق الهواء الحراري الدقيقة.
الدورة الحرارية (أو دورة درجة الحرارة) تقيم قدرة الجهاز على التحمل في ظل درجات حرارة متكررة شديدة ، وتستهدف في المقام الأول الفشل الناجم عن معامل التوسع الحراري غير المتطابق (CTE).من خلال محاكاة تقلبات درجة الحرارة في العالم الحقيقي، فإنه يقيّم قدرة المنتج على تحمل الإجهاد الحراري لفترة طويلة.
يحدد هذا الاختبار أنماط الفشل الحرجة بما في ذلك:
- عيوب الترابط بين صفحة شبكة الكرات (BGA)
- طلاء ألواح الدوائر المطبوعة
- التكسير المشترك للخلاط
- فشل في الختم الهرماتي
- أضرار في الدبوس أو الطرف الآخر
تلعب الدورة الحرارية دورًا محوريًا في التحقق من صحة PCB بعد التجميع. من خلال تعريض اللوحات المجمعة لتغيرات درجة الحرارة لفترة طويلة ، يمكن للمهندسين تقييم المتانة في ظل ظروف واقعية.مقارنة بالصدمة الحرارية، يقدم الدورة الحرارية طريقة تقييم أكثر عملية وقوة.
تتضمن عملية الدورة الحرارية القياسية:
- الاستعداد:فحص PCBs عن العيوب المرئية
- الاختبار الأولي:التحقق من الوظائف الأساسية
- دورة الحرارة:مراحل التدفئة والتبريد المتكررة مع أوقات الإقامة المسيطرة
- الاختبار المتقطع:مراقبة الأداء خلال الدورات
- التحليل النهائي:تقييم شامل بعد الاختبار
دفع الطلب المتزايد على الإلكترونيات الموثوقة إلى الابتكارات في اختبار PCB. وتشمل التطورات الرئيسية:
الأتمتة تقلل من الأخطاء البشرية مع زيادة الإنتاجية. تسمح أنظمة مثل MPI Thermal TMs TA-Series بإجراء اختبارات حرارية تلقائية بالكامل مع معايير قابلة للبرمجة.
توفر الغرف الحديثة التحكم الدقيق في درجة الحرارة، محاكاة ظروف بيئية متنوعة لتقييمات موثوقية دقيقة.
تتبع أنظمة المراقبة المتقدمة ملفات تعريف درجة الحرارة والإجهاد الميكانيكي ومقاييس الأداء أثناء الاختبار، مما يتيح تحسينات التصميم القائمة على البيانات.