In при фактической работе после установки системы накопления энергии в транспортном средстве вибрация, испытываемая печатной платой, выходит далеко за пределы того, что могут охватить обычные лабораторные синусоидальные испытания. В ходе нескольких проектов компания JiaJinYuan обнаружила, что недостаточная жесткость лотка аккумуляторной батареи приводит к усилению резонанса в диапазоне частот 15–45 Гц. В сочетании с кратковременным ударом, возникающим во время запуска двигателя (пиковое значение до 35 г), и широкополосной случайной вибрацией, вызываемой дорожными неровностями (PSD до 0,04 г²/Гц), традиционная схема проверки надежности печатных плат становится недействительной. Мы напрямую импортировали спектр ускорений, измеренный автомобилем, в контроллер вибростола, заменили одноосное тестирование трехосным синхронным возбуждением и увеличили продолжительность теста с 2 часов до 8 часов, прежде чем воспроизвести отслаивание контактной площадки и растрескивание паяного соединения резистора 0201 на определенной плате BMS.
Производственная линия SMT компании JiaJinYuan всегда придерживается принципа выполнения рентгеновского сканирования перед анализом разборки для локализации неисправностей печатной платы после вибрации, поскольку многие соединения холодной пайки BGA или микротрещины шариков припоя на нижней стороне полностью невидимы во время визуального осмотра, и полагаясь исключительно на AOI или ICT, невозможно обнаружить такие скрытые дефекты, вызванные механическим напряжением. Однажды мы столкнулись с партией плат, которые нормально функционировали после испытаний на вибрацию, но вышли из строя через три месяца после поставки. При разрезе были выявлены периодические микропустоты под термопрокладкой QFN, которые и являются усталостным повреждением, вызванным повторным вытягиванием высокочастотных составляющих выше 200 Гц в спектре случайных вибраций. Если тест не охватывает этот диапазон частот, неизбежна неправильная оценка.
Проектирование приспособления — это не вспомогательный этап, а ключевая переменная, определяющая успех или неудачу тестирования. Во всех испытаниях на вибрацию печатной платы, установленной на транспортном средстве, проводимых JiaJinYuan, используются жесткие зажимы, соответствующие положению установки автомобиля, а под ключевыми компонентами на краях печатной платы устанавливаются силиконовые прокладки для имитации характеристик демпфирования кузова. В противном случае слишком жесткое крепление приведет к чрезмерной концентрации напряжений в паяных соединениях разъемов, а слишком слабое крепление приведет к ненормальному раскачиванию платы, маскируя истинный вид неисправности. Однажды мы ошибочно оценили партию плат управления DC-DC как имеющую распайку индукторных площадок во время вибрации по оси Z из-за отклонения толщины опорной пластины приспособления на 0,3 мм, что на самом деле было ложным размыканием цепи, вызванным резонансом приспособления.
Повторные электрические испытания после испытаний необходимо проводить через 4 часа выдерживания при комнатной температуре, поскольку некоторые микротрещины паяных соединений демонстрируют изменяющиеся во времени характеристики проводимости при тепловом расширении и сжатии. JiaJinYuan предусматривает, что все поствибрационные плиты должны пройти три термических цикла (-40 ℃/85 ℃ по 30 минут каждый) перед функциональным тестированием. В противном случае дефекты, такие как микротрещины в штырях трубки TVS, временно пройдут при комнатной температуре и не будут обнаружены. У нас было две жалобы клиентов, вызванные пропуском этого шага, что привело к резкому увеличению процента ранних отказов, и впоследствии этот шаг был включен в обязательные узлы управления процессом.
Вибрационные испытания – это не процедурная формальность, а процесс определения границ. Инженеры JiaJinYuan каждый раз записывают форму тестового спектра, состояние прибора, метод крепления платы, а также температуру и влажность окружающей среды в рукописных журналах. Поскольку, когда значение Tg материала подложки одной и той же модели печатной платы колеблется на ± 5 ℃ в разных партиях или если допуск на толщину меди превышает ± 12 мкм, ее антивибрационные характеристики значительно различаются. Если эти детали четко не записаны, невозможно определить первопричину проблемы, не говоря уже об оптимизации конструкции DFM.
