طرح آزمایش تأیید لحیم بدون سرب SAE USCAR 40-2

استاندارد «طرح آزمایش تأیید لحیم بدون سرب SAE USCAR 40-2» که توسط انجمن مهندسان خودرو (SAE) تدوین شده است ، یک طرح آزمایش برای محصولات تولیدی لحیم بدون سرب موجود که به فرآیندهای لحیم بدون سرب منتقل می‌شوند تا الزامات معافیت 8B از دستورالعمل خودروهای فرسوده 2000/53/EC را برآورده کنند، توصیف می‌کند. این استاندارد در مورد محصولات مشابهی که توسط چندین تولیدکننده تجهیزات اصلی (OEM) با فرآیندهای تولیدی یا تجهیزات یکسان استفاده می‌شوند، اعمال می‌شود. هدف از این استاندارد، تسهیل آزمایش‌های زیست‌محیطی تأمین‌کنندگان از طریق ارزیابی مشترک برای کاهش زمان، کمیت و هزینه‌ها است.

به طور خلاصه، طرح آزمایش اعتبارسنجی لحیم بدون سرب برای تأیید عملکرد مکانیکی، الکتریکی و زیست‌محیطی لحیم بدون سرب مورد استفاده در مجموعه‌های الکترونیکی و اطمینان از انطباق با الزامات نظارتی و استانداردهای قابلیت اطمینان استفاده می‌شود. این طرح آزمایش همچنین برای تمام مجموعه‌های برد مدار چاپی (PCB) که از لحیم بدون سرب برای قطعات نصب سطحی و سوراخ‌دار استفاده می‌کنند، اعمال می‌شود. این طرح عمدتاً شامل نمونه‌سازی اولیه، نمونه‌برداری تولید و فرآیندهای دوباره‌کاری است.

استاندارد USCAR-40-2 رویه‌های آزمایش قابلیت اطمینان و معیارهای صلاحیت برای لحیم بدون سرب مورد استفاده در الکترونیک خودرو را تعریف می‌کند. این استاندارد بخشی از مجموعه بزرگتری از استانداردها است که با هدف تضمین اتصالات لحیم کاری قوی و بادوام در محیط‌های خشن خودرو انجام می‌شود.

اهداف استاندارد USCAR-40-2 را می‌توان به شرح زیر فهرست کرد:

• برای تأیید قابلیت اطمینان آلیاژها و فرآیندهای لحیم کاری بدون سرب برای استفاده در خودرو.
• ایجاد یک روش استاندارد برای مقایسه عملکرد اتصال لحیم تحت تنش.
• اطمینان از رعایت دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) و سایر مقررات زیست‌محیطی ضمن حفظ ایمنی و دوام.

برخی از جنبه‌های معمول طرح آزمون استاندارد USCAR-40-2 عبارتند از:

• ارزیابی اتصال لحیم: با تمرکز بر قابلیت اطمینان مکانیکی و حرارتی اتصالات لحیم بدون سرب.
• چرخه حرارتی: پروفیل‌های سفت و سختی که تغییرات دمای زیر کاپوت یا کابین را شبیه‌سازی می‌کنند.
• تست ارتعاش: برای بررسی سلامت اتصالات تحت ارتعاش جاده و موتور.
• آزمایش مکانیکی: آزمایش‌های کششی و برشی برای اندازه‌گیری استحکام.
• تجزیه و تحلیل ریزساختاری: رشد ترکیب فلزی، حفره و انتشار ترک.
• معیارهای شکست: بر اساس از دست دادن پیوستگی الکتریکی، تشکیل ترک یا شکست.

استاندارد USCAR-40-2 بر اساس استاندارد USCAR-40-1 ساخته شده است که شامل اولین طرح اعتبارسنجی لحیم بدون سرب بود. این استاندارد معمولاً شامل آزمایش‌های دقیق‌تر تنش محیطی و مکانیکی برای کلاس‌های قابلیت اطمینان بالاتر، مانند قطعات الکترونیکی زیر کاپوت، می‌شود.

استاندارد USCAR-40-2 ضروری است زیرا شکاف حیاتی در قابلیت اطمینان و عملکرد در صلاحیت اتصالات لحیم بدون سرب برای صنعت خودرو را پر می‌کند، صنعتی که با شرایط بسیار چالش برانگیزتری نسبت به الکترونیک عمومی روبرو است. در اینجا چند مثال از اهمیت آن آورده شده است:

• محیط‌های خودرو چالش‌برانگیز هستند. یعنی،
  • دمای بالا (اغلب بیش از ۱۲۵ درجه) در زیر کاپوت رخ می‌دهد.
  • از روشن شدن و خاموش شدن موتور، یک چرخه دمایی سریع وجود دارد.
  • لرزش و شوک مکانیکی زیادی ناشی از شرایط جاده وجود دارد.
  • رطوبت، خوردگی و قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی زیاد است.

این تنش‌ها می‌توانند خستگی لحیم، ترک‌خوردگی و رشد بین فلزی را تسریع کنند و منجر به نارسایی زودرس شوند.

• لحیم بدون سرب کمتر قابل بخشش است. لحیم‌های قلع-نقره-مس که در مجموعه‌های بدون سرب استفاده می‌شوند، معمولاً:
  • نقاط ذوب بالاتری دارند (تنش بیشتری روی اجزا وارد می‌شود).
  • لایه‌های بین فلزی ضخیم‌تری ایجاد می‌کند.
  • شکننده‌تر از لحیم‌های قلع-سرب.

گذار به مواد سازگار با RoHS، خطرات قابلیت اطمینان جدیدی را ایجاد کرده است که به طور کامل توسط استانداردهای سنتی IPC یا JEDEC مورد توجه قرار نمی‌گیرند. استاندارد USCAR-40-2 برای آزمایش و تأیید دقیق این مواد برای استفاده طولانی مدت در وسایل نقلیه ایجاد شده است.

• استانداردهای فعلی کافی نیستند. استانداردهایی مانند IPC-9701 یا J-STD-001 عالی هستند اما بیشتر برای لوازم الکترونیکی تجاری یا صنعتی در نظر گرفته شده‌اند. در واقع، آنها فاقد موارد زیر هستند:
  • پروفایل‌های چرخه حرارتی تهاجمی
  • آزمایش‌های دقیق مکانیکی و ارتعاشی
  • شبیه‌سازی‌های واقع‌گرایانه استفاده از خودرو

تأمین‌کنندگان خودرو به یک روش مشترک، ثابت و مورد تأیید OEM برای آزمایش اتصالات بدون سرب در بدترین حالت نیاز دارند.

• خرابی‌ها و هزینه‌های گارانتی را کاهش می‌دهد. خرابی‌های زودهنگام میدانی در اتصالات لحیم می‌تواند منجر به موارد زیر شود:
  • فراخوان‌های پرهزینه
  • ادعاهای گارانتی
  • از دست دادن اعتماد مشتری

استاندارد USCAR-40-2 با هدف حذف پیشگیرانه فرآیندهای ضعیف قبل از تولید تدوین شده است.

استاندارد USCAR-40-2 برای اطمینان از قابل اعتماد بودن، سازگاری و آزمایش گسترده تنش روی اتصالات لحیم‌کاری درجه یک خودرو در شرایط واقعی که به طور کامل توسط استانداردهای الکترونیک سنتی پوشش داده نمی‌شوند، ضروری است.

سازمان ما که سال‌هاست با طیف گسترده‌ای از مطالعات آزمایش، اندازه‌گیری، تحلیل و ارزیابی که انجام می‌دهد، سعی در حمایت از کسب‌وکارها از هر بخشی دارد، دارای کارکنانی قوی است که از نزدیک تحولات جهان در حوزه علم و فناوری را دنبال می‌کنند و دائماً خود را بهبود می‌بخشند. در این زمینه، خدمات آزمایش نیز مطابق با استاندارد «طرح آزمایش تأیید لحیم بدون سرب SAE USCAR 40-2» به مشاغل ارائه می‌شود.