Metóda testovania životnosti spájkovaných spojov v automobilových elektrických a elektronických zariadeniach Toyota TSC0509G

Norma „Toyota TSC0509G Automotive Electrical and Electronic Equipment Solder Joint Life Test Method“ (Metóda skúšania životnosti spájkovaných spojov pre automobilové elektrické a elektronické zariadenia Toyota), technická norma spoločnosti Toyota, sa zaoberá nasledujúcimi aspektmi týkajúcimi sa životnosti spájkovaných spojov elektrických a elektronických zariadení používaných v automobiloch:

• Postupy zlepšovania zamerané na zabezpečenie výkonnosti.
• Postupy plánovania testov a určovania hodnôt kritérií.
• Metóda skúšobnej skúšky na laboratórnom stole
• Metóda analýzy testovanej vzorky

Cieľom tejto normy je uľahčiť zdieľanie potrebných informácií medzi dodávateľmi s cieľom urýchliť proces vývoja produktov, a tým umožniť efektívny vývoj vysokokvalitných produktov v krátkom čase.

Spájkované spoje v elektronických zariadeniach, ktoré zodpovedajú tejto norme, sú spájkované spoje, ktoré spájajú elektronické súčiastky s doskou plošných spojov zo živice (súčiastky zozbierané na výskum a použité na kontrolu korelácie medzi podmienkami napätia v poli a podmienkami napätia na stole).

Preto, keď sa táto norma uplatňuje na iné kombinácie (napr. elektronické súčiastky a kovové dosky plošných spojov, elektronické súčiastky a sklo), cieľová životnosť by sa mala stanoviť po preskúmaní očakávaného výkonu a funkcie spojovacích častí, očakávaného namáhania počas používania v teréne a metódy kontroly testovaných vzoriek.

Norma Toyota TSC0509G obsahuje špecificky definovanú, štandardizovanú metódu testovania životnosti na hodnotenie trvanlivosti a spoľahlivosti spájkovaných spojov v automobilových elektrických a elektronických komponentoch.

Rovnako ako iní veľkí výrobcovia automobilov, aj Toyota vyvíja súbor interných technických noriem na zabezpečenie konzistentnej kvality, výkonu a dlhej životnosti dielov a systémov v celom dodávateľskom reťazci. Tieto normy sú povinné pre dodávateľov, ktorí vyvíjajú alebo vyrábajú elektronické moduly, elektronické riadiace jednotky, senzory, konektory káblových zväzkov, informačno-zábavné systémy a ďalšie spájkované zostavy používané vo vozidlách Toyota.

Norma Toyota TSC0509G sa zameriava na zrýchlené testovanie životnosti spájkovaných spojov v simulovaných reálnych automobilových podmienkach. Spájkované spoje sú kritickými spojovacími bodmi na doskách plošných spojov a elektronických puzdrách. Musia odolávať teplotným cyklom, vibráciám, mechanickému namáhaniu, vlhkosti a cyklom zapínania/vypínania počas celej životnosti vozidla (zvyčajne 10 – 15 rokov alebo 150 000 – 300 000 km) bez praskania, odlupovania alebo elektrického zlyhania.

Táto norma vo všeobecnosti zahŕňa nasledovné:

• Typy testov: Teplotné cykly, tepelný šok, tepelne viazané vibrácie, tepelné cykly výkonu a prípadne vystavenie vlhkosti.
• Kritériá zlyhania: Kontroly elektrickej kontinuity, vizuálna/mikroskopická kontrola zvýšenia odporu a prasklín a skúšky pevnosti v šmyku/ťahu v miestach spájkovaných spojov.
• Zrýchlené podmienky: Extrémne teplotné rozsahy (napr. -40 stupňov až +125 stupňov alebo vyššie), rýchle zmeny teploty a vibračné profily, ktoré napodobňujú podmienky na vozovke.
• Príprava vzorky: Špecifické rozloženie dosiek plošných spojov, typy súčiastok (SMD, priechodné), spájkovacie zliatiny (bezolovnatý SAC305, bežný v moderných verziách) a metódy montáže.
• Úrovne akceptácie: Prahové hodnoty vyhovenia/nevyhovenia definované na základe Weibullovej analýzy alebo počtu cyklov do zlyhania.

Táto testovacia metóda pomáha predchádzať bežným problémom v teréne, ako sú tie, ktoré sú uvedené nižšie:

• Únava spájkovaného spoja spôsobená teplom/vibráciami v motorovom priestore.
• Praskanie modulov informačno-zábavného systému alebo pokročilého asistenčného systému vodiča (ADAS).
• Občasné výpadky prúdu v náročných podmienkach.

Norma Toyota TSC0509G patrí do širšej skupiny noriem, ktoré sa týkajú testovania spoľahlivosti elektrických/elektronických zariadení. Napríklad

• TSC0505G Skúška potlačenia rádiového rušenia na skúšobnej stanici.
• TSC0507G Meranie kapilárneho odporu pre konektory a komponenty.

Tieto normy sú súčasťou širšieho rámca zabezpečenia kvality spoločnosti Toyota a sú v súlade s medzinárodnými normami, ako je AEC-Q100 (kvalifikačný test automobilovej elektroniky), ale často sú prísnejšie alebo prispôsobené špecifickým požiadavkám spoločnosti Toyota.

Pre dodávateľov, inžinierov alebo testerov pracujúcich s elektronikou Toyota je táto norma kľúčová pre kvalifikáciu komponentov a predstavuje prísny prístup spoločnosti Toyota k výrobe elektroniky vozidiel s extrémnou odolnosťou.

Stručne povedané, norma Toyota TSC0509G sa primárne vzťahuje na elektronické komponenty namontované vo vozidlách, ako sú riadiace jednotky, senzory a ovládače. Jej účelom je vyhodnotiť trvanlivosť a spoľahlivosť spájkovaných spojov za prevádzkových podmienok automobilu. Táto norma poskytuje štruktúrovanú metodiku na testovanie únavovej životnosti a spoľahlivosti spájkovaných spojov používaných v automobilovej elektronike. Tieto spájkované spoje spájajú polovodičové komponenty s doskami plošných spojov a sú počas prevádzky vozidla vystavené rôznemu namáhaniu.

Táto norma sa vzťahuje na spájkované spoje v automobilových elektronických a elektrických zariadeniach vrátane:

• Elektronické riadiace jednotky
• Senzory a snímacie zariadenia
• Aktuátory a elektromagnetické komponenty
• Polovodičové súčiastky namontované na doskách plošných spojov

Na účely tejto normy sa tepelná únava vzťahuje na nasledovné: Spájkované spoje sú vystavené tepelnej únave v dôsledku opakovaných zmien teploty. Tieto cykly spôsobujú napätie v mikroštruktúre spájky, čo vedie k poškodeniu hraníc zŕn a nakoniec k tvorbe trhlín.

Táto norma identifikuje rôzne faktory súvisiace s teplotou, ktoré ovplyvňujú spoľahlivosť spájkovania:

• Kolísanie atmosférickej teploty: Zmeny medzi minimálnou a maximálnou teplotou okolia počas prevádzky vozidla.
• Slnečné žiarenie: Dodatočné teplo vznikajúce vystavením komponentov vozidla slnečnému žiareniu.
• Teplo z okolitých zariadení: Zvýšená teplota spôsobená blízkymi elektronickými komponentmi pracujúcimi vo vozidle.
• Samovoľné zahrievanie elektronických súčiastok: Teplo vznikajúce počas prevádzky polovodičov na doske plošných spojov.

Tieto faktory sa kombinujú na určenie hornej a dolnej hranice testovacej teploty používanej pri testovaní spoľahlivosti.

Táto norma sa považuje za dôležitú z nasledujúcich dôvodov:

• Zabezpečenie spoľahlivosti: Zabezpečuje, aby elektronické systémy spoľahlivo fungovali počas celej životnosti vozidla.
• Bezpečnosť: Zabraňuje poruchám v kritických riadiacich systémoch, ako sú brzdy, riadenie motora alebo bezpečnostná elektronika.
• Validácia návrhu: Pomáha inžinierom vyhodnotiť návrhy dosiek plošných spojov, spájkovacie materiály a metódy montáže.
• Konzistentnosť kvality: Poskytuje štandardizovanú metódu testovania pre dodávateľov vyrábajúcich elektronické moduly pre Toyotu.

Záverom možno povedať, že norma Toyota TSC0509G pomáha zabezpečiť, aby elektronické komponenty používané vo vozidlách zostali spoľahlivé počas celej ich dlhej životnosti simuláciou tepelného a prevádzkového namáhania.

Naša organizácia s kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich zákazníkov, poskytuje im pokročilé testovacie služby a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov riadenia. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou Toyota TSC0509G.