一种机载电子控制器用PCB故障快速激发与验证的方法与流程

文档序号:24735447发布日期:2021-04-20 19:33阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种机载电子控制器用pcb故障快速激发与验证的方法,其特征在于,所述方法包括:对机载电子控制器内部的pcb进行失效机理分析,所述失效机理包括热致失效和机械致失效;设计所述pcb的工作环境随时间变化的关系;将所述pcb置于试验装置中,根据所述pcb的工作环境和pcb的失效机理,采用高低温循环与振动叠加的综合环境应力进行pcb故障快速激发试验;所述试验装置包括依次相连的halt试验箱、环境测试动态数据采集系统和计算机;验证所述pcb的物理性能、电气性能以及内部结构的完整性。2.根据权利要求1所述的机载电子控制器用pcb故障快速激发与验证的方法,其特征在于,所述对机载电子控制器内部的pcb进行失效机理分析,包括:确定机载电子控制器的工作环境为:整机环境温度为150℃,工作环境最低温度为

40℃,最高温度为150℃,历时480min,振动最大值为30grms;在所述pcb上装热电偶放在所述halt试验箱中模拟实际工作环境进行升降温操作,测得pcb板面工作时的最高温度为125℃;则所述pcb的失效机理符合所述热致失效和机械致失效的特征,表现为由热循环和振动耦合因素导致的材料疲劳失效,失效模式主要为金属化镀覆孔和导线断裂、分层。3.根据权利要求2所述的机载电子控制器用pcb故障快速激发与验证的方法,其特征在于,所述设计所述pcb的工作环境随时间变化的关系,包括:根据所述机载电子控制器的工作环境结合实际测试数据,获得所述pcb的工作环境为:pcb板面工作时的最低温度为

40℃,pcb板面工作时的最高温度为125℃,温变速率为2.4℃/min。4.根据权利要求1所述的机载电子控制器用pcb故障快速激发与验证的方法,其特征在于,所述将所述pcb置于试验装置中,根据所述pcb的工作环境和pcb的失效机理,采用高低温循环与振动叠加的综合环境应力进行pcb故障快速激发试验,包括:确定所述pcb的关键参数,将所述pcb通过工装夹具固定于所述halt试验箱中;连接所述halt试验箱与环境测试动态数据采集系统的测试电缆,并布置温度传感器和振动传感器,所述温度传感器布置于所述pcb的表面,并用胶带固定,用于监测pcb表面温度;所述振动传感器布置于工装夹具表面,磁吸底座固定,用于监测传递到所述pcb的振动值大小;设置所述halt试验箱的温度变化范围、温度循环周期、温度变化速率、最高温和最低温预设停留时间、振动范围、振动预设增量值和试验终止条件,所述试验终止条件为所述pcb失效或完成所述温度循环周期,失效模式表现为孔铜完全开裂、导线断裂或孔铜出现微裂纹均导致网络互连电阻变化率超过电阻变化率失效阈值;向所述pcb施加综合环境应力,并通过所述环境测试动态数据采集系统全程监测pcb网络互连电阻变化率;判断所述pcb网络互连电阻变化率是否超过所述电阻变化率失效阈值,若超过则恢复至初始综合环境应力,并进入判断所述pcb网络互连电阻变化率是否恢复正常的步骤;否则进入判断是否完成所述温度循环周期的步骤;
判断所述pcb网络互连电阻变化率是否恢复正常,若恢复正常则分析所述pcb的薄弱点并作为关注点,对所述关注点进行重点监控,并重新执行向所述pcb施加综合环境应力的步骤;否则进入判断是否能进行现场修复的步骤;判断是否能进行现场修复,若能则进行现场修复,并执行对所述关注点进行重点监控的步骤;否则确定所述pcb失效,结束试验;判断是否完成所述温度循环周期,若是则进入结束试验的步骤,否则重新执行向所述pcb施加综合环境应力的步骤。5.根据权利要求4所述的机载电子控制器用pcb故障快速激发与验证的方法,其特征在于,向所述pcb施加综合环境应力,包括:所述初始综合环境应力为:以常温作为高低温循环的开始,同时叠加最低振动值;从常温逐渐变化至最低温度并停留预设时间后,再从所述最低温度逐渐变化至最高温度并停留预设时间,以此过程作为一个高低温循环,重复从所述最高温度变化至所述最低温度并停留预设时间的步骤,直至所述pcb失效或完成所述温度循环数;同时每经历一个所述高低温循环,振动增加所述预设增量值直至达到振动范围的最高振动值。6.根据权利要求1所述的机载电子控制器用pcb故障快速激发与验证的方法,其特征在于,验证所述pcb的物理性能,包括:所述物理性能包括外形状态、阻焊膜颜色与状态,采用目视或测量仪考核试验后pcb的翘曲度、阻焊膜颜色与状态是否满足标准要求,以验证试验后pcb是否失效;所述测量仪包括放大镜。7.根据权利要求1所述的机载电子控制器用pcb故障快速激发与验证的方法,其特征在于,验证所述pcb的电气性能,包括:所述电气性能包括网络连通性和阻抗值;对于所述网络连通性,通过所述环境测试动态数据采集系统在线监测电阻变化率是否超过所述电阻变化率失效阈值,以验证试验后pcb是否失效;对于所述阻抗值,采用阻抗测试仪检测试验前后的阻抗值变化率是否超过阻抗值变化率失效阈值,以验证试验后pcb是否失效。8.根据权利要求1所述的机载电子控制器用pcb故障快速激发与验证的方法,其特征在于,验证所述pcb的内部结构的完整性,包括:对试验后pcb进行显微剖切,并观察内层网络以及金属化镀覆孔是否出现开路、断裂或分层的情况,以验证试验后pcb是否失效。9.根据权利要求4所述的机载电子控制器用pcb故障快速激发与验证的方法,其特征在于,所述pcb的关键参数包括:所述pcb的tg值大于170℃,层数不小于12层,孔径不大于10mil,金属化镀覆孔的孔数为5组,且每组不少于2个,线宽不大于4.0mil,线间距不大于5.0mil,网络导线长度不小于8000mil。10.根据权利要求1

9任一所述的机载电子控制器用pcb故障快速激发与验证的方法,其特征在于,所述halt试验箱的温度范围为

100℃~200℃,内容积不小于0.6m3,最大升降温速率不低于50℃/min;
所述环境测试动态数据采集系统的通道数量不小于64个,瞬断时间精度为200ns,阻值测试范围为0.1~100ω,采样速率为1min/次,数据存储容量不小于2gb。
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