การทดสอบว่า PCB สำหรับรถยนต์ของคุณสามารถรับมือกับความร้อนได้จริงหรือไม่
พูดตามตรงเลยนะครับ: ภายในรถยนต์ถือเป็นสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะบริเวณใต้เครื่องยนต์และระบบจัดการแบตเตอรี่ ซึ่ง PCB ของคุณก็จะอยู่ในสภาพเหมือนอยู่ในเตาอบเลยทีเดียว เพื่อให้แน่ใจว่า PCB จะไม่พังทันทีเมื่อเจอกับความร้อนสูง เราจึงใช้เครื่องทำความร้อนแบบดิจิทัลที่มีหลอดไฟ IR แบบปรับแต่งได้
หลอดไฟเหล่านี้ไม่ใช่หลอดไฟธรรมดาๆ นะครับ เราออกแบบมันมาให้สามารถสร้างความร้อนในระดับที่แน่นอน ซึ่งสอดคล้องกับสภาพความร้อนจริงๆ ที่เกิดขึ้นภายในรถยนต์
ทำไมเราถึงเลือกใช้ IR แทนเตาอบ?
เหตุผลง่ายๆ ก็คือความเร็วครับ เตาอบแบบคอนเวกชันต้องใช้เวลานานในการทำให้อากาศภายในห้องร้อนขึ้น แต่ IR นั้นสามารถส่งพลังงานไปยังพื้นผิวของ PCB ได้โดยตรง ทำให้การทำความร้อนเร็วมาก
เมื่อเราออกแบบอุปกรณ์เหล่านี้ เราจะให้ความสำคัญกับอัตราการใช้พลังงานต่อตารางเซนติเมตรมากๆ โดยการรวมพลังงานไว้ที่จุดเดียว เราก็สามารถทำให้ PCB มีอุณหภูมิตามที่ต้องการได้ โดยไม่ต้องทำให้ห้องทดสอบร้อนเกินไป วิธีนี้จะช่วยให้ส่วนอื่นๆ ของรถยนต์มีอุณหภูมิที่เหมาะสม และช่วยให้เราไม่ต้องเจอปัญหามากมาย
อุปกรณ์ที่เราใช้
อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่เราใช้คือหลอดไฟแบบควอตซ์-ฮาโลเจน ควอตซ์จะช่วยรับมือกับความร้อนสูงได้ ส่วนฮาโลเจนก็จะช่วยป้องกันไม่ให้แก้วหลอดมืดลงตามกาลเวลา เรามักจะใช้ตัวเชื่อมต่อแบบ R7s หรือ SK15 เพราะมันจะอยู่กับที่ และไม่หลุดออกมาเมื่อมีการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์
นอกจากนี้ เรายังมีเทคนิคเล็กๆ น้อยๆ คือการเคลือบหลอดไฟด้วยสารบางอย่าง เพื่อให้ความร้อนแผ่เข้าไปในชั้นทองแดงภายใน PCB ได้ นั่นคือจุดที่เราทำการทดสอบจริงๆ
ส่วนที่ยากที่สุด
หลอดไฟ IR ที่มีกำลังสูงนั้นมีประสิทธิภาพมาก แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน หากหลอดไฟอยู่ใกล้ PCB เกินไป ก็จะเกิดปัญหา “จุดร้อน” ขึ้น ซึ่งอาจทำให้ PCB เสียหายได้ นั่นเป็นเรื่องที่อันตรายมาก
เพื่อป้องกันปัญหานี้ เราจำเป็นต้องมีระบบควบคุมที่สามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว เราจึงใช้ระบบ PID ที่มีความเร็วสูง และใช้เทอร์โมคัปเปิลเพื่อควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง $\pm 2^\circ\text{C}$ การปรับแต่งอาจต้องใช้เวลาสักหน่อย แต่นี่เป็นวิธีเดียวที่จะได้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือได้จริงๆ