Essai à basse température des composants électroniques

Essai à basse température des composants électroniques

1 Aperçu de l'essai à basse température

Les essais à basse température sont utilisés pour déterminer la capacité d'utilisation, de transport ou de stockage des composants, des équipements ou d'autres produits dans des conditions environnementales à basse température. Avec le développement continu de la science et de la technologie, les exigences relatives aux produits augmentent constamment, et les indicateurs de qualité et de fiabilité des produits électroniques fonctionnant à basse température font l'objet d'une grande attention.

2 L'impact des basses températures

(1) L'élasticité des matériaux flexibles tels que le caoutchouc diminue et des fissures apparaissent, comme dans le cas des essais à basse température des gaines thermorétractables ;

(2) La fragilité des métaux et des plastiques augmente, ce qui entraîne des fissures ou la formation de fentes, comme dans le cas des essais à basse température des enveloppes d'emballages métalliques ;

(3) En raison des différents coefficients de rétraction des matériaux, lorsque le taux de variation de la température est élevé, les pièces mobiles peuvent se bloquer ou tourner de manière incorrecte, comme lors des essais à basse température des connecteurs électriques ;

(4) La viscosité du lubrifiant augmente ou se solidifie, ce qui entraîne une augmentation de la friction entre les pièces mobiles, un ralentissement du mouvement, voire un arrêt du travail ;

(5) La dérive des paramètres électriques des composants électroniques affecte les performances électriques des produits, par exemple lors des essais à basse température des circuits intégrés à trois températures ;

(6) La glace ou le givre peuvent causer des dommages structurels ou de l'humidité au produit. Les conditions d'essai à basse température sont déterminées par les conditions environnementales de la conception et de l'utilisation des composants électroniques. Lorsque le produit doit être utilisé à une certaine température ambiante, le laboratoire doit adopter les conditions de température correspondantes pour effectuer l'évaluation des essais d'adaptabilité. Par conséquent, les conditions d'essai doivent être compatibles avec les conditions environnementales sans contradiction.

Selon les réglementations standard, les normes d'essai environnemental de base pour les composants électroniques, les instruments et les compteurs ont des limites de température inférieures de 0 ℃, -10 ℃, -25 ℃, -40 ℃, et d'autres niveaux. D'après les enquêtes et les données recueillies, la température la plus basse mesurée par les stations météorologiques en Chine est de -51 ℃, et la température la plus basse mesurée dans la région de Daxing'anling était de -62 ℃. Par conséquent, plusieurs niveaux tels que -55 ℃ et -65 ℃ ont été ajoutés. Avec le développement des composants électroniques, certains connecteurs et assemblages de câbles doivent résister à des températures ultra-basses de -100 ℃.

Dans des conditions spécifiques, des conditions d'essai à très basse température de -100 ℃ ou -110 ℃ doivent être ajoutées. Dans ces conditions difficiles, l'évaluation des composants électroniques est rigoureuse. En ce qui concerne la durée de l'expérience, les normes internationales fixent la durée des essais à basse température à 2 heures, 16 heures, 72 heures et 96 heures. Cette durée est principalement considérée du point de vue de l'environnement d'utilisation des composants électroniques et est adoptée par l'Europe occidentale, le Japon et d'autres pays. Mais la norme militaire américaine adopte généralement deux types de maintenance : 24 heures ou 72 heures.

Notre norme militaire propose de déterminer la durée des tests en fonction du poids du produit. La durée de l'essai à basse température doit dépendre de la capacité du produit à assurer la congélation interne dans certaines conditions de basse température, c'est-à-dire que la température interne atteint l'équilibre avec les conditions d'essai (écart inférieur à 3 ℃), et ne nécessite pas nécessairement une prolongation de la durée de l'essai (certaines vérifications expérimentales ont également été effectuées pour déterminer si la prolongation de la durée de l'essai a un impact), car les résultats à basse température n'ont pas une signification "d'accumulation" comme l'effet de "vieillissement thermique" à des températures élevées. Par conséquent, tant que l'échantillon est congelé à cœur et que le matériau dispose de suffisamment de temps pour subir une déformation par rétrécissement due aux effets de la température, le temps de maintien est suffisant.

3 Techniques et méthodes d'essai à basse température

(1) Objectif de l'essai : simuler un environnement à basse température et enregistrer les modifications du produit. Il est couramment utilisé pour les essais de type et les essais de sélection des composants au cours du développement du produit.

(2) Les conditions expérimentales sont spécifiées conformément à une certaine norme, comme suit :

Essai à basse température Ab pour les échantillons d'essai sans dissipation de chaleur : gradient de température.

Essai à basse température Ad pour les échantillons d'essai de dissipation de chaleur : gradient de température. Température : -65 ℃- 55℃；- 40℃；- 25℃；- 10℃；- 5℃；+ 5 ℃. Durée : 2 h ; 16h； 72h； 96 h.

(3)Procédure d'essai

Test Ab : Essai à basse température du gradient de température pour les échantillons d'essai sans dissipation de chaleur, utilisé pour déterminer l'adaptabilité des produits électroniques et électriques sans dissipation de chaleur (y compris les composants, l'équipement ou d'autres produits) pour le stockage et l'utilisation à basse température. La vitesse de variation de la température à l'intérieur de la boîte ne doit pas dépasser 1 ℃/min (valeur moyenne sur une période ne dépassant pas 5 minutes).

Expérience Ad : Essai à basse température du gradient de température des échantillons d'essai de dissipation thermique pour déterminer l'adaptabilité des produits électroniques et électriques de dissipation thermique (y compris les composants, l'équipement ou d'autres produits) pour une utilisation dans des conditions de basse température.

(4) Exigences techniques et d'équipement

En ce qui concerne la technologie.

Si le but de l'expérience est uniquement de vérifier si l'échantillon d'essai peut fonctionner normalement à basse température, la durée de l'expérience doit être limitée à la stabilisation de la température de l'échantillon d'essai ; s'il s'agit d'un essai lié à la durabilité ou à la fiabilité à basse température, la durée requise de l'essai doit être conforme aux normes pertinentes. Au cours de l'expérience, il est important de faire la distinction entre deux types d'échantillons : ceux qui ne sont pas refroidis artificiellement et ceux qui sont refroidis artificiellement.

Les échantillons d'essai sans refroidissement artificiel sont divisés en essais sans circulation d'air forcée et en essais avec circulation d'air forcée. L'essai sans circulation d'air forcée est une méthode d'essai qui simule l'influence des conditions d'air libre. Il existe deux méthodes pour mener des expériences avec circulation d'air forcée. La méthode A convient aux chambres d'essai qui sont suffisamment grandes pour répondre aux exigences de l'essai sans circulation d'air forcée, mais seule la circulation d'air peut être utilisée pour maintenir la température ambiante à l'intérieur de la chambre. La méthode B est utilisée dans les situations où la méthode A ne peut pas être appliquée, par exemple lorsque le volume de la chambre d'essai utilisée pour l'expérience est trop petit et ne peut pas répondre aux exigences de l'essai sans circulation d'air forcée.

Les échantillons d'essai avec refroidissement artificiel peuvent généralement être testés en utilisant la méthode de circulation d'air non forcée. Ces trois essais à basse température sont nécessaires pour tester les performances des échantillons. Les échantillons d'essai doivent être mis sous tension ou soumis à des charges électriques conformément aux normes applicables, et vérifiés pour déterminer s'ils peuvent remplir les fonctions spécifiées. Avant d'appliquer les conditions d'essai spécifiées, l'échantillon doit faire l'objet d'une inspection initiale de son apparence et de ses propriétés électriques et mécaniques.

Ensuite, conformément aux normes applicables, une charge doit être appliquée pendant ou à la fin de l'essai et une inspection intermédiaire doit être effectuée. Pendant l'inspection, l'échantillon d'essai ne doit pas être sorti de la chambre d'essai. La restauration doit être effectuée conformément aux exigences prescrites et, enfin, l'apparence et les propriétés électriques et mécaniques de l'échantillon doivent être testées.

Exigences relatives à l'équipement expérimental.

La chambre d'essai doit pouvoir maintenir les conditions de température spécifiées dans l'espace de travail, et une circulation d'air forcée peut être utilisée pour maintenir une température uniforme. Afin de limiter l'impact du rayonnement, la différence de température entre chaque partie de la paroi intérieure de la chambre d'essai et la température d'essai spécifiée ne doit pas dépasser 8 % (selon le thermomètre Kelvin), et l'échantillon d'essai ne doit pas être directement irradié par des composants de chauffage et de refroidissement qui ne répondent pas aux exigences susmentionnées.