Testen of je automobiel-PCB’s de hitte echt aankunnen
Laten we eerlijk zijn: de binnenkant van een auto is een nachtmerrie voor elektronica. Tussen de motorruimte en de batterijbeheersystemen zitten je PCB’s feitelijk in een oven. Om er zeker van te zijn dat een circuit niet meteen kapotgaat bij de eerste hittegolf, gebruiken we digitale verwarmingssystemen met maatgeschikte IR-lampen.
Dit zijn geen gewone heaters. We bouwen ze zo dat ze precies de gewenste temperatuur bereiken – net zoals dat in de motorruimte gebeurt.
Waarom we IR gebruiken in plaats van ovens
We kiezen voor kortegolflengte-IR-emitters om één simpele reden: snelheid. Een convectieoven moet eerst alle lucht in de ruimte opwarmen, wat erg lang duurt. IR daarentegen stuurt energie rechtstreeks naar het oppervlak van het PCB. Het is dus snel – echt heel snel.
Bij het ontwerpen van deze apparaten letten we goed op het verhouding tussen vermogen per centimeter. Door het vermogen goed te richten, kunnen we het PCB op de gewenste temperatuur brengen, zonder dat de hele testruimte oververhit raakt. Hierdoor blijft het chassis koel en besparen we ons veel problemen.
De apparaten die we gebruiken
De meeste apparaten die we gebruiken, bevatten kwarts-halogeenbuizen. Het kwarts kan de hoge temperaturen van het filament weerstaan, terwijl de halogeenreactie voorkomt dat het glas na verloop van tijd donker wordt. We gebruiken meestal R7- of SK15-aansluitingen – omdat deze stevig zitten en niet losraken wanneer alles heen en weer beweegt.
Er is nog een truc die we gebruiken: we smeren de buizen vaak in. Hierdoor verschuift het emissiespectrum, zodat de hitte niet alleen op het oppervlak terechtkomt, maar ook door de soldeermasker heen dringt tot de binnenliggende koperlagen. Hier vindt de echte test plaats.
Het moeilijke gedeelte
Hoge-output IR-apparaten zijn krachtig, maar ze zijn gevoelig voor fouten. Als de lamp te dicht bij het PCB komt, ontstaan er ‘hotspots’. Voor je het weet is het substraat al beschadigd. Dat is een ramp.
Om dit te voorkomen, hebben we een controlemechanisme nodig dat onmiddellijk reageert. We gebruiken snelle PID-reacties en nauwkeurige thermocoupons om het PCB binnen een straal van ±2°C te houden. Het vereist wat aanpassingen, maar dit is de enige manier om betrouwbare resultaten te krijgen.