消除防滑刹车控制装置低温故障的方法
阅读：169发布：2023-03-13
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1.一种消除防滑刹车控制装置低温故障的方法，其特征在于，具体过程是：
步骤1，确定高功耗元器件和低功耗元器件在电路板上的布局距离：
将一排高功耗元器件与一排低功耗元器件间隔排列；相邻两排元器件之间的距离和同一排元器件之间的距离均为4mm～7mm；
步骤2，确定低温焊点的加热时间：
确定电烙铁加热焊点时间范围为：2s～2.5s；
步骤3，涂覆电路板防潮保护漆；
步骤4，确定低温元器件管脚断裂、焊点断裂的改进措施：
所述的改进措施包括重新确定元器件管脚弯曲半径和元器件管脚端头在电路板接插后伸出的长度；
Ⅰ确定元器件管脚弯曲半径：通过元器件的管脚弯曲工装的外圆弧半径确定元器件管脚弯曲半径；
确定元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径ri的计算公式为：
ri＝c1φij (1)
式(1)中：ri为第i组元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径，i＝1,2,3，共三组；
φij为第i组元器件的第j种元器件管脚直径；
式(1)中c1为元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径ri与元器件管脚直径之间的比例系数，c1的起始取值为1.1，c1递增的步长为0.1，即比例系数c1＝1.1,1.2,1.3，……；
c1的递增直至确定不发生微裂纹的元器件管脚弯曲半径为止；
ri与Ri的关系为：
管脚弯曲工装外圆弧半径ri＝元器件管脚弯曲半径Ri；
各个工装外圆弧与二个相互垂直的平面相切，保证元器件管脚贴着工装弯曲后成直角；
Ⅱ确定元器件管脚端头在电路板接插后伸出焊料顶部的长度hi，所述的hi是第i组元器件管脚端头在电路板接插后伸出焊料顶部的长度：通过管脚长度工装确定管脚端头伸出焊料顶部0.2mm～0.4mm；
当元器件管脚直径φ1＝0.5mm～0.8mm时，管脚长度工装孔深S1＝1.8φ1；当元器件管脚直径φ2＝0.9mm～1.2mm时，管脚长度工装孔深S2＝1.7φ2；当元器件管脚直径φ3＝
1.3mm～1.5mm时，管脚长度工装孔深S3＝1.6φ3；
步骤5，验证试验；
根据GJB1032环境应力筛选标准中的温度循环方法制定试验方案；确定温度循环的最高温度为0℃，并且在0℃的保持时间为50min；最低温度为-55℃，并且在-55℃的保持时间为50min；0℃～-55℃的降温速率为14℃/min，-55℃～0℃的升温速率也为14℃/min；温度循环次数为4次；
验证试验中，若焊点出现开裂，应针对故障迭代改进，改进后重新进行4个循环的验证试验，直至在4个循环的验证试验过程中不发生焊点开裂，结束试验；
至此，消除防滑刹车控制装置低温故障的工作结束。
2.如权利要求1所述消除防滑刹车控制装置低温故障的方法，其特征在于，确定高功耗元器件和低功耗元器件在电路板上的布局距离的具体过程是：
第一步：准备工作；在各低功耗元器件上分别粘贴热电偶，并将该热电偶与温湿度巡检仪连接；在各高功耗元器件上分别粘贴热电偶，并将该热电偶与温湿度巡检仪连接；
第二步，确定相邻两排元器件之间的距离；将一排高功耗元器件与一排低功耗元器件相邻排列；通过测试确定相邻两排元器件之间的距离为4mm～7mm，该距离时，各个低功耗元器件的温度均高于-45℃、各个高功耗元器件的温度均低于100℃；
第三步，确定同一排相邻两个元器件之间的距离；测试并调整同一排相邻两个元器件之间的距离为4mm～7mm，该距离时，各个低功耗元器件的温度均高于-45℃、各个高功耗元器件的温度均低于100℃。
3.如权利要求1所述消除防滑刹车控制装置低温故障的方法，其特征在于，所述低功耗元器件指功耗＜0.05瓦的元器件；所述高功耗元器件指功耗≥0.05瓦的元器件。
4.如权利要求1所述消除防滑刹车控制装置低温故障的方法，其特征在于，通过测试确定高功耗元器件和低功耗元器件在电路板上的布局距离；所设置的起始距离为2mm；
测试高功耗元器件时：将防滑刹车控制装置放进温度为100℃的温度试验箱，处于工作状态并保持1h；进行热传导测试，当测试结果不满足热补偿效果时，以0.5mm的步长反复调整延长相邻两排元器件的距离；直至调整后的相邻两排元器件之间的距离使高功耗元器件的温度低于100℃为止；
测试低功耗元器件时：将防滑刹车控制装置放进温度为-55℃的温度试验箱，处于工作状态并保持1h；进行热传导测试，当测试结果不满足热补偿效果时，以0.5mm的步长反复调整延长相邻两排元器件的距离；直至调整后的相邻两排元器件之间的距离使低功耗元器件的温度高于-45℃为止。
5.如权利要求1所述消除防滑刹车控制装置低温故障的方法，其特征在于，通过工装控制所述元器件管脚端头在电路板接插后伸出的长度；所述工装上孔的直径通过公式(2)确定：
工装孔直径＝1.4元器件管脚直径 (2)
该工装孔深度尺寸和元器件管脚直径成正比：
Si＝c2φij (3)
式(3)中，Si为第i组元器件管脚的工装孔深度尺寸，i＝1,2,3；φij为第i组元器件的第j种元器件管脚直径；c2为工装孔深度尺寸Si与元器件管脚直径之间的比例系数，c2的起始值为1.1，c2递增的步长为0.1；c2递增至确定元器件管脚伸出长度为止。
6.如权利要求1所述消除防滑刹车控制装置低温故障的方法，其特征在于，确定元器件管脚弯曲半径时，当元器件管脚直径为φ1＝0.5mm～0.8mm时，元器件管脚工装的外圆弧半径为 当元器件管脚直径为φ2＝0.9mm～1.2mm时，元器件管脚工装的外圆弧半径为 当元器件管脚直径为φ3＝1.3mm～1.5mm时，元器件管脚工装的外圆弧半径确定为
消除防滑刹车控制装置低温故障的方法
技术领域
背景技术
[0002] 防滑刹车控制装置是飞机电子防滑刹车系统中的附件，由飞机提供电源，接收机轮速度传感器感受的电信号，进行着陆防滑刹车过程中的刹车压力控制。能够完成正常着落防滑刹车控制，起飞线刹车控制，轮间保护控制，接地保护控制，起落架收上后的机轮止转刹车功能。
[0003] 由于电子元器件的最低环境温度为-55℃，在环境温度达到-55℃，由于一部分电子元器件在工作中自身产生的热量不足以补偿环境低温引起的温度下降，经实测一部分功耗小的元器件承受的低温低于-45℃。长期在低温条件下工作，就会发生低温故障。为了消除防滑刹车控制装置在低温条件下的故障，对防滑刹车控制装置进行结构改进。
[0004] 国外现状：
[0005] 国外针对电子产品的低温故障采取了下列措施：
[0006] 1）选用高等级耐低温元器件提高电子产品的低温性能；
[0007] 2）在低功耗的元器件旁边增加发热电阻，延长该元器件的低温寿命。
[0008] 国外采取的上述措施具有下列缺点：
[0009] 1)高等级耐低温元器件的售价是常规元器件的数十倍，费用太高；
[0010] 2)在低功耗的元器件旁边增加发热电阻，带来下列负面影响：
[0011] a)提高了该电子产品的功耗，需要系统调整供电方案，影响面大；
[0012] b)增加的发热电阻在环境高温条件下也增加了电子产品整机的热量，使电子产品产生高温损伤。
[0013] 国内现状：
[0014] 国外的耐低温设计成熟以后，国内才将耐低温设计列入电子产品的研制要求。
[0015] 国内电子元器件的使用温度大部分能达到-55℃，-55℃指在环境温度条件下，电子产品工作状态下承受的最低温度。当环境温度为-55℃时，若电子产品在额定电流下连续工作30min，其表面的温度会高于-55℃。根据防滑刹车控制装置低温步进试验的实测数据，当元器件的表面温度低于-45℃时，在长期低温环境条件下工作，元器件的寿命会缩短。国内采取了下列耐低温设计方法避免电子产品低温故障：
[0016] 1）选择高质量等级提高元器件的耐低温能力，-55℃是目前国内高质量等级提出元器件的低温使用范围，常用的标准体系有七专元器件，七专指：专人、专机、专料、专批、专检、专技、专卡；还有各种GJB标准规定的元器件，GJB元器件体系标准有：GJB33A-97半导体分立器件总规范、GJB597A-96半导体集成电路总规范、GJB2438-96混合集成电路总规范、GJB63B-2001有可靠性指标的固体电解质钽电容器；GJB65B-99有可靠性指标的电磁继电器总规范，等等。
[0017] 2）在低功耗的元器件旁边增加发热电阻，但带来下列负面影响：
[0018] a)提高了该电子产品的功耗，需要系统调整供电方案，影响面大；
[0019] b)增加的发热电阻在环境高温条件下也增加了电子产品整机的热量，使电子产品产生高温损伤。
[0021] 4）避免在飞机的低温区安装电子设备。
[0023] 综上所述，国内外现有技术存在下列缺陷：
[0024] 1）选用高等级耐低温元器件费用高，研制费用难以支持；
[0025] 2）采用板式密封壳体不利于散热，无法同时兼顾高温引起的故障；
[0026] 3）增加发热电阻可以缓解低温薄弱环节，但在环境高温条件下也增加了电子产品整机的热量，使电子产品产生高温损伤；
[0027] 4）避免在飞机低温区安装电子产品的方法可以有效提高其低温寿命，但是，这种方法影响飞机的动平衡，需重新进行飞机的平衡设计。
发明内容
[0028] 为克服现有技术在电子产品低温设计中存在的板式密封壳体不能兼顾高温引起的温升、增加发热电阻在高温条件下会使电子产品产生高温损伤、避免在飞机低温区安装电子设备需重新进行平衡设计的不足，本发明提出了一种消除防滑刹车控制装置低温故障的方法。
[0029] 本发明的具体过程是：
[0030] 步骤1，确定高功耗元器件和低功耗元器件在电路板上的布局距离：
[0031] 将一排高功耗元器件与一排低功耗元器件间隔排列。相邻两排元器件之间的距离和同一排元器件之间的距离均为4mm～7mm；所述低功耗元器件指功耗＜0.05瓦的元器件；所述高功耗元器件指功耗功耗≥0.05瓦的元器件。
[0032] 具体过程是：
[0033] 第一步：准备工作
[0034] 在各低功耗元器件上分别粘贴热电偶，并将该热电偶与温湿度巡检仪连接；在各高功耗元器件上分别粘贴热电偶，并将该热电偶与温湿度巡检仪连接。
[0035] 第二步，确定相邻两排元器件之间的距离；
[0036] 将一排高功耗元器件与一排低功耗元器件相邻排列；通过测试确定相邻两排元器件之间的距离为4mm～7mm，该距离时，各个低功耗元器件的温度均高于-45℃、各个高功耗元器件的温度均低于100℃；
[0037] 第三步，确定同一排相邻两个元器件之间的距离；测试并调整同一排相邻两个元器件之间的距离为4mm～7mm，该距离时，各个低功耗元器件的温度均高于-45℃、各个高功耗元器件的温度均低于100℃。
[0038] 在测试确定高功耗元器件和低功耗元器件在电路板上的布局距离时，所设置的起始距离为2mm。
[0039] 测试高功耗元器件时：将防滑刹车控制装置放进温度为100℃的温度试验箱，处于工作状态并保持1h。进行热传导测试，当测试结果不满足热补偿效果时，以0.5mm的步长反复调整延长相邻两排元器件的距离；直至调整后的相邻两排元器件之间的距离使低功耗元器件的温度低于100℃为止。
[0040] 测试低功耗元器件时：将防滑刹车控制装置放进温度为-55℃的温度试验箱，处于工作状态并保持1h。进行热传导测试，当测试结果不满足热补偿效果时，以0.5mm的步长反复调整延长相邻两排元器件的距离；直至调整后的相邻两排元器件之间的距离使低功耗元器件的温度高于-45℃为止。
[0041] 步骤2，确定低温焊点的加热时间：
[0043] 步骤3，涂覆电路板防潮保护漆；
[0044] 步骤4，确定低温元器件管脚断裂、焊点断裂的改进措施：
[0045] 所述的改进措施包括重新确定元器件管脚弯曲半径和元器件管脚端头在电路板接插后伸出的长度；
[0046] Ⅰ确定元器件管脚弯曲半径：通过元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径确定元器件管脚弯曲半径；工装外圆弧半径ri=元器件管脚弯曲半径Ri；
[0047] 确定元器件管脚弯曲半径时，当元器件管脚直径为φ1=0.5mm～0.8mm时，元器件的管脚弯曲工装的外圆弧半径为 当元器件管脚直径为φ2=0.9mm～1.2mm时，元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径为 当元器件管脚直径为φ3=1.3mm～
1.5mm时，元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径确定为
1.5mm时，元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径确定为
[0048] Ⅱ确定元器件管脚端头在电路板接插后伸出焊料顶部的长度hi：通过管脚长度工装确定管脚端头伸出焊料顶部0.2mm～0.4mm。
[0049] 当元器件管脚直径φ1=0.5mm～0.8mm时，工装孔深Si=1.8φ1；当元器件管脚直径φ2=0.9mm～1.2mm时，管脚长度工装孔深S2=1.7φ2；当元器件管脚直径φ3=1.3mm～1.5mm时，管脚长度工装孔深S3=1.6φ3。
[0050] 所述管脚长度工装上孔的直径通过公式（2）确定：
[0051] 工装孔直径=1.4元器件管脚直径 （2）
[0052] 该工装孔深度尺寸和元器件管脚直径成正比：
[0053] Si=cφij （3）
[0054] 式（3）中，Si为第i组元器件管脚的工装孔深度尺寸，i=1,2,3；φij为第i组元器件的第j种元器件管脚直径。c为工装孔深度尺寸Si与元器件管脚直径之间的比例系数，c的起始值为1.1，c递增的步长为0.1；c的递增至确定元器件管脚伸出长度为止。
[0055] 步骤5，验证试验。
[0056] 根据GJB1032环境应力筛选标准中的温度循环方法制定试验方案；确定温度循环的最高温度为0℃，并且在0℃的保持时间为50min；最低温度为-55℃，并且在-55℃的保持时间为50min。0℃～-55℃的降温速率为14℃/min，-55℃～0℃的升温速率也为14℃/min。温度循环次数为4次
[0057] 验证试验中，若焊点出现开裂，应针对故障迭代改进，改进后重新进行4个循环的验证试验，直至在4个循环的验证试验过程中不发生焊点开裂，结束试验。
[0058] 至此，消除防滑刹车控制装置低温的工作结束。
[0059] 为克服现有技术在电子产品低温设计中存在的选择高等级低温元器件费用太高、板式密封壳体不能兼顾高温引起的温升、增加发热电阻在高温条件下会使电子产品产生高温损伤、避免在飞机低温区安装电子设备需重新进行平衡设计的缺点，本发明在不改变壳体现有材料、不改变元器件质量等级的条件下，提高防滑刹车控制装置的耐低温能力，使防滑刹车控制装置在-55℃低温和工作状态下，温度高于-45℃，达到延长防滑刹车控制装置的使用寿命，减少产品浪费和资源消耗的目的。
[0060] 本发明的技术方案针对故障原因确定，具体包括下列内容：
[0061] 1针对低温性能飘移、低温损伤的技术方案：
[0062] 将防滑刹车控制装置功率大的元器件与功率小的相邻，在低温条件下给功率小的元器件提供热量，每一排高功率的元器件相对一排低功率器件；
[0063] 2针对低温焊点开裂的技术方案：
[0065] 3低温凝露发生击穿或短路的技术方案：
[0066] 涂覆防止凝露的绝缘漆，避免短路或击穿。
[0067] 4针对低温元器件管脚脆断的技术方案
[0068] 采用加大管脚弯曲半径的方法控制塑性变形产生的微裂纹，排除故障。
[0069] 本发明的实施效果：
[0070] 1)采用本发明技术改进后的防滑刹车控制装置，在环境温度为-55℃条件下，采用实测的方法证明所有低功率元器件的温度均高于-45℃；
[0071] 2)改进后的防滑刹车控制装置，进行了4个循环的低温试验，未出现低温故障；
[0072] 3)将采用本发明技术改进后的防滑刹车控制装置装机使用一年，在使用过程中未出现低温故障。
[0073] 本发明和现有电子产品耐低温技术实施效果的综合比较：
[0074] 1）国内外采用发热电阻的升温方法，本发明采用将防滑刹车控制装置的低功耗元器件排列在高功耗元器件旁边的方法，解决了防滑刹车控制装置的耐低温问题；
[0075] 2）国内外未报道针对低温焊点开裂原因进行改进，本发明采用调整焊点加热时间和延长管脚穿出电路板长度的方法，消除了焊点开裂的故障模式；
[0076] 3）国内外在电路板上一般涂耐高温绝缘漆，耐高温效果虽好，但防潮效果不比防潮保护漆漆好，本发明采用防潮保护漆涂覆线路板，试验和使用证明比高温绝缘漆的防潮效果好，消除了低温凝露击穿现象；
[0078] 图1是本发明一排高温元器件和一排低温元器件排列距离示意，以及同一排元器件相邻两个元器件之间的距离示意图。
[0079] 图2是本发明用于弯曲元器件管脚的工装示意图。
[0080] 图3是本发明的低温验证剖面，用于防滑刹车控制装置改进后的验证试验。
[0081] 图4是本发明的流程图。
具体实施方式
[0082] 本实施例是一种消除民用飞机防滑刹车控制装置低温故障的方法。该防滑刹车控制装置为封闭壳体，选用的元器件低温均为-55℃，当环境温度达到-55℃时，若低功耗元器件温度低于-45℃，长期低温条件下防滑刹车控制装置会出现低温故障。为了提高该防滑刹车控制装置的耐低温能力，进行相应的结构改进。
[0083] 在申请号为201610876780.5的发明创造中公开了一种确定防滑刹车控制装置低温薄弱环节的方法。该方法中提出在环境温度-55℃的条件下，温度低于-45℃的元器件为低温薄弱环节。
[0084] 本实施例涉及到的设备和仪器包括：
[0085] 温度试验箱：高温为180℃，低温为-80℃，热负载条件下温度变化速率25℃/min。
[0086] Ⅰ级精度T型热电偶24个，测量范围-80℃～200℃。温湿度巡检仪一套。
[0087] 电焊机：功率2000瓦。
[0088] 本实施例的具体步骤是：
[0089] 步骤1，确定高功耗元器件和低功耗元器件在电路板上的布局距离。
[0090] 功耗大于等于0.05瓦的为高功耗元器件；功耗小于0.05瓦的为低功耗元器件。
[0091] 将一排高功耗元器件与一排低功耗元器件相邻排列，使高功耗元器件的热量传导给低功耗元器件，在环境温度为-55℃的条件下，低功耗元器件的温度高于-45℃。
[0092] 具体过程是：
[0093] 第一步：准备工作
[0094] 1）将12个T型热电偶分别贴在下列12个低功耗元器件上：低功耗信号处理器、低功耗存储器、低功耗四路八位D/A转换器、低功耗三极管、低功耗陶瓷电容、低功耗可编程逻辑电路、低功耗微控制器监控芯片、低功耗16位定点信号处理器、低功耗存储器、低功耗固态继电器、低功耗可编程逻辑电路、低功耗总线收发器，将防滑刹车控制装置的盖开10mm缝隙，用于将12个T型热电偶引出并与温湿度巡检仪连接。
[0095] 2）将12个T型热电偶分别贴在下列12个高功耗元器件上：高功耗信号处理器、高功耗存储器、高功耗四路八位D/A转换器、高功耗三极管、高功耗陶瓷电容、高功耗可编程逻辑电路、高功耗微控制器监控芯片、高功耗16位定点信号处理器、高功耗存储器、高功耗固态继电器、高功耗可编程逻辑电路、高功耗总线收发器，将防滑刹车控制装置的盖开10mm缝隙，用于将12个T型热电偶引出并与温湿度巡检仪连接。
[0096] 第二步，确定1排高功耗元器件与1排低功耗元器件的相对排列距离[0097] 功耗大于等于0.05瓦的为高功耗元器件；功耗小于0.05瓦的为低功耗元器件。
[0098] 将防滑刹车控制装置的元器件根据功耗大小分组排列，一排高功耗元器件与一排低功耗元器件相邻排列，每一排为4个元器件，排列距离通过测试确定。测试过程为：
[0099] 1）预设置相邻的高功耗元器件与低功耗元器件之间的起始距离为2mm。
[0100] 2）将防滑刹车控制装置放进温度为-55℃的温度试验箱，处于工作状态并保持1h。进行热传导测试，当测试结果不满足热补偿效果时，将相邻两排元器件之间的距离延长
0.5mm，继续测试。若测试结果依然不满足热补偿效果，则继续以0.5mm的步长延长相邻两排元器件的距离；直至调整后的相邻两排元器件之间的距离使低功耗元器件的温度高于-45℃为止。
0.5mm，继续测试。若测试结果依然不满足热补偿效果，则继续以0.5mm的步长延长相邻两排元器件的距离；直至调整后的相邻两排元器件之间的距离使低功耗元器件的温度高于-45℃为止。
[0101] 3）将防滑刹车控制装置放进温度为100℃的温度试验箱，处于工作状态并保持1h。进行热传导测试，当测试结果不满足热补偿效果时，将相邻两排元器件之间的距离延长
0.5mm，继续测试。若测试结果依然不满足热补偿效果，则继续以0.5mm的步长延长相邻两排元器件的距离；直至调整后的相邻两排元器件之间的距离使高功耗元器件的温度低于100℃为止。
0.5mm，继续测试。若测试结果依然不满足热补偿效果，则继续以0.5mm的步长延长相邻两排元器件的距离；直至调整后的相邻两排元器件之间的距离使高功耗元器件的温度低于100℃为止。
[0102] 测试结果为：当高功耗元器件和低功耗元器件的距离小于4mm时，高功耗元器件的温度高于100℃。当高功耗元器件和低功耗元器件的距离大于7mm时，低功耗元器件的温度低于-45℃。当相邻两排元器件的距离为4mm～7mm时各个低功耗元器件的温度均高于-45℃，高功耗元器件的温度低于100℃，达到了改进效果。
[0103] 根据测试结果，确定1排高功耗元器件与1排低功耗元器件的相邻距离范围为4mm～7mm。根据防滑刹车控制装置电路板布线位置在4mm～7mm范围内选择具体尺寸。
[0104] 第三步，确定电路板上同一排相邻两个元器件之间的距离
[0105] 在确定相邻两排元器件之间的距离之后，需要确定同一排相邻两个元器件之间的距离，即相邻元器件之间的纵向间距和横向间距都需确定。
[0106] 由于涉及到高温散热问题，故同一排元器件之间的距离既适用于同排相邻的高温元器件，也适用于同排相邻的低温元器件。
[0107] 首先确定同一排相邻二个元器件之间的初始距离为2mm，然后按照本发明步骤1第二步的测试方法测试，通过测试确定同一排相邻二个元器件之间的距离。
[0108] 测试结果为：同一排相邻二个元器件之间的距离大于7mm时，低功耗元器件的温度低于-45℃，达不到热补偿效果。当同一排相邻二个元器件之间的距离小于4mm时，高功耗元器件的温度高于100℃。同一排相邻二个元器件之间的距离相为4mm～7mm时，各个低功耗元器件的温度均高于-45℃，高功耗元器件的温度均低于100℃，达到了改进效果。确定同一排相邻二个元器件之间的距离范围为：4mm～7mm。
[0109] 至此，确定了电路板上相邻两排元器件以及同一排相邻两个元器件之间的距离。
[0110] 步骤2，确定低温焊点的加热时间。
[0111] 经解剖防滑刹车控制装置焊点断裂部位发现焊料填充不实，在环境低温条件下发生开裂。本步骤针对焊料填充不实确定焊接加热时间，使焊料充实。
[0112] 现有技术电烙铁给焊点的加热时间设置为1.5s～3s。
[0113] 为了消除焊料填充不实的故障，对焊接加热时间进行下列测试：
[0114] 第一步，确定电烙铁加热焊点时间的测试起点；
[0115] 确定电烙铁加热焊点时间的测试起点为1.6s。
[0116] 第二步，确定电烙铁加热焊点时间的增加步长；
[0117] 加热时间增加步长为0.1s。
[0118] 第三步，确定测试要求
[0119] 在每一步长上焊接结束后测试电路板上12个低温元器件的性能是否合格，是否存在过烧，发现1例过烧即为本次焊接的加热时间存在过烧；解剖12个低温元器件的每一个焊点，确定是否存在虚焊，发现1例虚焊即为本次焊接的加热时间存在虚焊。
[0120] 第四步，确定测试结束条件
[0121] 在步进增加测试时间的过程中，解剖焊点出现元器件过烧时，测试结束；解剖焊点出现虚焊时，测试结束；根据测试结果调整焊接加热时间，重新测试，直至不出现虚焊、过烧时，测试结束。
[0122] 测试结果：在电烙铁加热焊点时间小于2s的条件下，有虚焊现象；在大于2.5s的条件下有烧伤元器件现象。据此确定电烙铁加热焊点时间范围为：2s～2.5s。
[0123] 步骤3，涂覆电路板防潮保护漆。
[0124] 防滑刹车控制装置封闭壳体不防潮，其电路板原来在表面涂耐高温绝缘漆，但耐高温绝缘漆的防潮效果不好，容易发生低温凝露击穿的故障，因此重新选用线路板防潮保护漆。并进行下列验证：
[0125] 1、将电路板防潮保护漆均匀涂覆在电路板表面上；
[0126] 2、将电路板放在-55℃的低温箱中，保持8h；在保持低温的过程中通电工作，用于检查电路板的性能是否合格；经检查电路板工作正常；
[0127] 测试结果：经检查电路板未出现凝露击穿，本条改进措施实施完毕。
[0128] 步骤4，确定低温元器件管脚断裂、焊点断裂的改进措施。
[0129] 对断裂部位切口进行金相分析，管脚在低温条件下脆断的原因是：
[0130] 1）元器件管脚弯曲部位半径小，在弯曲部位产生塑性变形萌生微裂纹，在环境低温和温度变化条件下微裂纹扩展发生断裂。
[0131] 2）元器件插装在电路板上后，管脚端头在电路板另一面伸出电路板长度小于0.5mm，管脚和焊料堆没有充分结合，在低温和温度变化条件下焊点部位发生断裂。
[0132] 针对上述故障原因，制定下列改进技术方案：
[0133] 1）加大元器件管脚弯曲半径以排除塑性变形引起的微裂纹；
[0134] 2）增加管脚端头在电路板接插伸出的长度尺寸，提高焊接强度。
[0135] 上述技术方案的具体实施过程：
[0136] 第一步：加大元器件管脚弯曲半径以排除塑性变形引起微裂纹的实施过程：
[0137] 通过元器件管脚工装的外圆弧半径确定元器件管脚弯曲半径；工装外圆弧半径ri=元器件管脚弯曲半径Ri；具体过程是：
[0138] 1）将元器件管脚直径按尺寸分组：直径为φ1=0.5mm～0.8mm的为第一组，直径为φ2=0.9mm～1.2mm的为第二组，直径为φ3=1.3mm～1.5mm为第三组。
[0139] 2）机械制图规定圆弧超过180°用直径表示，小于180°用半径表示，由于元器件管脚弯曲为90°，因此元器件管脚弯曲采用半径表示。为了保证元器件管脚弯曲半径的尺寸一致，采用元器件的管脚弯曲工装弯曲元器件的管脚。所述管脚弯曲工装采用调质钢制造，该工管脚圆弧装的尺寸为：边长7mm×边长20mm×厚度20mm的矩形立方形，将边长7mm×边长20mm其中任意一个楞边加工为半径ri的外圆弧，且半径为ri的外圆弧面厚度为20mm，加工时半径为ri的外圆弧面与二个相互垂直的相邻平面相切，元器件管脚贴着弯曲工装7mm边长的表面，沿着该管脚弯曲工装的外圆弧进行弯曲，使元器件管脚弯曲后形成90°直角。确定元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径ri的计算公式为：
[0140] ri=cφij （1）
[0141] 式（1）中：ri为第i组元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径，i=1,2,3，共三组。
[0142] φij为第i组元器件的第j种元器件管脚直径，i与j对应的φij直径数据见表1。
[0143] 式（1）中c为元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径ri与元器件管脚直径之间的比例系数，c的起始取值为1.1，c的递增的步长为0.1，即比例系数c=1.1,1.2,1.3，……；c的递增直至确定不发生微裂纹的元器件管脚弯曲半径为止。
[0144] ri与Ri的关系为：
[0145] 第i种工装外圆弧半径ri=第i种元器件管脚弯曲半径Ri；
[0146] 各个工装外圆弧与二个相互垂直的平面相切，保证元器件管脚贴着工装弯曲后成直角。
[0147] 表1 i与j对应的φij直径数据，单位：mm
[0148]组别i\j种直径 j=1 j=2 j=3 j=4
i=1 0.5 0.6 0.7 0.8
i=2 0.9 1 1.1 1.2
i=3 1.3 1.4 1.5
i=1 0.5 0.6 0.7 0.8
i=2 0.9 1 1.1 1.2
i=3 1.3 1.4 1.5
[0149] a）对第一组元器件管脚直径为φ1=0.5mm～0.8mm，确定元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径r1，确定过程为：
[0150] 采用四件弯曲元器件的管脚弯曲工装，分别用于元器件管脚直径φ1=0.5mm、0.6mm、0.7mm和0.8mm。根据（1）式确定元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径r1，按照比例系数c=1.1,1.2,1.3……依次加工上述四件工装，用每次加工好的工装分别弯曲本组4种元器件管脚直径，即φ1=0.5mm，0.6mm，0.7mm，0.8mm；对每个弯曲成型的元器件管脚切割进行金相分析，若切割金相分析元器件管脚弯曲部位没有裂纹，则测试结束，确定按照该尺寸制造弯曲元器件管脚的工装外圆弧半径。若切割金相分析元器件管脚弯曲部位产生了裂纹，则继续按照比例系数c的增加步长0,1加大该工装的外圆弧半径。
[0151] 经迭代进行加工该工装的外圆弧半径、弯曲元器件管脚、切割金相分析元器件管脚弯曲部位的工作，上述方案的试验结果为：当r1=（1.1～1.5）φ1时，元器件管脚弯曲部位有明显的微裂纹。随着r1的增大微裂纹数量和尺寸减小，当r1=1.8φ1时，未发现微裂纹。将第一组弯曲元器件管脚工装的外圆弧半径确定为：
[0152] b）对第二组元器件管脚直径为φ2=0.9mm～1.2mm，确定元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径r2，确定过程为：
[0153] 采用四件元器件的弯曲管脚工装，分别用于元器件管脚直径φ2=0.9mm、1mm、1.1mm和1.2mm，根据（1）式确定元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径r2，按照比例系数c=1.1,
1.2,1.3，……依次加工上述四件工装，用每次加工好的工装分别弯曲本组4种元器件管脚直径，即φ2=0.9mm，1mm，1.1mm，1.2mm；对每个弯曲成型的元器件管脚切割进行金相分析，若切割金相分析元器件管脚弯曲部位没有裂纹，则测试结束，确定按照该尺寸制造弯曲元器件管脚的工装外圆弧半径。若切割金相分析元器件管脚弯曲部位产生了裂纹，则继续按照比例系数c的增加步长0,1加大该工装的外圆弧半径。
1.2,1.3，……依次加工上述四件工装，用每次加工好的工装分别弯曲本组4种元器件管脚直径，即φ2=0.9mm，1mm，1.1mm，1.2mm；对每个弯曲成型的元器件管脚切割进行金相分析，若切割金相分析元器件管脚弯曲部位没有裂纹，则测试结束，确定按照该尺寸制造弯曲元器件管脚的工装外圆弧半径。若切割金相分析元器件管脚弯曲部位产生了裂纹，则继续按照比例系数c的增加步长0,1加大该工装的外圆弧半径。
[0154] 经迭代进行加工该工装的外圆弧半径、弯曲元器件管脚、切割金相分析元器件管脚弯曲部位的工作，上述方案的试验结果为：当r2=（1.1～1.6）φ2时，元器件管脚弯曲部位有明显的微裂纹。随着r2的增大微裂纹数量和尺寸减小，当r2=1.9φ2时，未发现微裂纹。将第二组弯曲元器件管脚工装的外圆弧半径确定为：
[0155] c）对第三组元器件管脚直径为φ3=1.3mm～1.5mm，确定元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径r3，确定过程为：
[0156] 制造三件元器件的管脚弯曲工装，分别用于元器件管脚直径φ3=1.3mm、1.4mm和1.5mm，根据（1）式确定元器件管脚弯曲工装的外圆弧半径r3，按照比例系数c=1.1,1.2,
1.3……依次加工上述三件工装，用每次加工好的工装分别弯曲本组3种元器件管脚直径，即φ3=1.3mm，1.4mm，1.5mm；对每个弯曲成型的元器件管脚切割进行金相分析，若切割金相分析元器件管脚弯曲部位没有裂纹，则测试结束，确定按照该尺寸制造弯曲元器件管脚的工装外圆弧半径。若切割金相分析元器件管脚弯曲部位产生了裂纹，则继续按照比例系数c的增加步长0,1加大该工装的外圆弧半径。
1.3……依次加工上述三件工装，用每次加工好的工装分别弯曲本组3种元器件管脚直径，即φ3=1.3mm，1.4mm，1.5mm；对每个弯曲成型的元器件管脚切割进行金相分析，若切割金相分析元器件管脚弯曲部位没有裂纹，则测试结束，确定按照该尺寸制造弯曲元器件管脚的工装外圆弧半径。若切割金相分析元器件管脚弯曲部位产生了裂纹，则继续按照比例系数c的增加步长0,1加大该工装的外圆弧半径。
[0157] 经迭代进行加工该管脚弯曲工装的外圆弧半径、弯曲元器件管脚、切割金相分析元器件管脚弯曲部位的工作，上述方案的试验结果为：当r3=（1.1～1.8）φ3时，元器件管脚弯曲部位有明显的微裂纹。随着r2的增大微裂纹数量和尺寸减小，当r2=1.9φ2时，未发现微裂纹。将第三组弯曲元器件管脚工装的外圆弧半径确定为：
[0158] 至此完成了元器件管脚弯曲工装外圆弧半径的确定工作。
[0159] 第二步，确定元器件管脚端头在电路板接插后伸出的长度尺寸hi。
[0160] 通过管脚长度工装确定元器件管脚端头在电路板接插后伸出焊料顶部的长度hi＝0.2mm～0.4mm。
[0161] 具体过程是：
[0162] 根据元器件管脚的直径确定管脚端头在电路板接插伸出的长度尺寸hi，元器件管脚直径越大，焊料堆也越大，伸出线路板尺寸hi越大。
[0163] 1）将元器件管脚直径按尺寸大小分组，直径尺寸分组为：第一组φ1=0.5mm～0.8mm，第二组φ2=0.9mm～1.2mm，第三组φ3=1.3mm～1.5mm。
[0164] 2）制造用于控制元器件管脚伸出电路板长度尺寸的管脚长度工装，该管脚长度工装是在厚度为15mm、直径为φ20mm的钢板平面上加工工装孔，工装孔的深度尺寸就是元器件管脚伸出电路板的长度尺寸hi。管脚伸出长度尺寸应保证大于焊料堆高度尺寸0.2mm～0.4mm。元器件管脚直径越大，焊料堆也越大，需要元器件管脚伸出电路板的长度尺寸也越长，因此根据元器件的管脚直径确定工装孔的直径和深度。工装孔的直径计算公式为：
[0165] 工装孔直径=1.4元器件管脚直径 （2）
[0166] 该工装孔深度尺寸和元器件管脚直径成正比的计算公式为：
[0167] Si=cφij （3）
[0168] 式（3）中，Si为第i组元器件管脚的工装孔深度尺寸，i=1,2,3；共三组。
[0169] φij为第i组元器件的第j种元器件管脚直径，i与j对应的φij直径数据见表2。表1与表2数据可以不同，本实施例相同。
[0170] 式（3）中c为工装孔深度尺寸Si与元器件管脚直径之间的比例系数，c的起始取值为1.1，c递增的步长为0.1，即比例系数c=1.1,1.2,1.3……；c的递增直到确定元器件管脚伸出长度为止。
[0171] 表2 i与j对应的φij直径数据，单位：mm
[0172]组别i\j种直径 j=1 j=2 j=3 j=4
i=1 0.5 0.6 0.7 0.8
i=2 0.9 1 1.1 1.2
i=3 1.3 1.4 1.5
i=1 0.5 0.6 0.7 0.8
i=2 0.9 1 1.1 1.2
i=3 1.3 1.4 1.5
[0173] 工装孔深Si与元器件管脚伸出电路板的长度尺寸hi关系为：
[0174] Si=hi (4)
[0175] 3)确定各组工装孔的深度Si
[0176] 用每一个工装的孔深Si确定管脚的伸出长度，然后焊接该焊点。对焊好的焊点部位切割测量焊料与管脚的结合长度尺寸，为了保证焊料与管脚的结合尺寸，管脚端头应伸出焊料顶部0.2mm～0.4mm。
[0177] a）对第一组元器件管脚直径为φ1=0.5mm～0.8mm，确定元器件管脚伸出电路板长度工装的孔深Si，确定过程为：
[0178] 制造四件确定元器件管脚伸出电路板长度尺寸的工装，分别用于元器件管脚直径φ1=0.5mm，0.6mm，0.7mm，0.8mm，根据（3）式确定元器件管脚伸出电路板长度的尺寸，按照比例系数c=1.1,1.2,1.3……依次加工上述四件工装，用每次加工好的工装分别确定元器件管脚直径φ1=0.5mm，0.6mm，0.7mm，0.8mm伸出电路板的长度尺寸，然后焊接该焊点。对焊好的焊点部位切割测量结合长度尺寸，为了保证焊料与管脚的结合尺寸，管脚端头应伸出焊料顶部0.2mm～0.4mm。
[0179] 经迭代进行加工该工装的工装孔、切割焊点测量元器件管脚伸出电路板长度尺寸，上述方案的测量结果为：当工装孔深为1.8倍元器件管脚直径时，元器件管脚伸出焊料顶部0.3mm；确定第一组元器件的工装孔深Si=1.8φ1。
[0180] b）对第二组元器件管脚直径为φ2=0.9mm～1.2mm，确定元器件管脚伸出电路板长度工装的孔深S2，确定过程为：
[0181] 制造四件确定元器件管脚伸出电路板长度尺寸的工装，分别用于元器件管脚直径φ2=0.9mm，1mm，1.1mm，1.2mm，根据（3）式确定元器件管脚伸出电路板长度的尺寸，按照比例系数c=1.1,1.2,1.3……依次加工上述四件工装，用每次加工好的工装分别确定元器件管脚直径φ2=0.9mm，1mm，1.1mm，1.2mm伸出电路板的长度尺寸，然后焊接该焊点。对焊好的焊点部位切割测量结合长度尺寸，为了保证焊料与管脚的结合尺寸，管脚端头应伸出焊料顶部0.2mm～0.4mm。
[0182] 经迭代进行加工该工装的工装孔、切割焊点测量元器件管脚伸出电路板长度尺寸，上述方案的测量结果为：当工装孔深为1.7倍元器件管脚直径时，元器件管脚伸出焊料顶部0.3mm；确定第二组元器件的工装孔深S2=1.7φ2。
[0183] c）对第三组元器件管脚直径为φ3=1.3mm～1.5mm，确定元器件管脚伸出电路板长度工装的孔深S3，确定过程为：
[0184] 制造三件确定元器件管脚伸出电路板长度尺寸的工装，分别用于元器件管脚直径φ3=1.3mm，1.4mm，1.5mm，根据（3）式确定元器件管脚伸出电路板长度的尺寸，按照比例系数c=1.1,1.2,1.3……依次加工上述三件工装，用每次加工好的工装分别确定元器件管脚直径φ3=1.3mm，1.4mm，1.5mm伸出电路板的长度尺寸，然后焊接该焊点。对焊好的焊点部位切割测量结合长度尺寸，为了保证焊料与管脚的结合尺寸，管脚端头应伸出焊料顶部0.2mm～0.4mm。
[0185] 经迭代进行加工该工装的工装孔、切割焊点测量元器件管脚伸出电路板长度尺寸，上述方案的测量结果为：当工装孔深为1.6倍元器件管脚直径时，元器件管脚伸出焊料顶部0.3mm；确定第三组元器件的工装孔深S3=1.6φ3。
[0186] 步骤5，验证。
[0187] 第一步：确定验证技术方案
[0188] 1）参考GJB1032环境应力筛选标准中的温度循环方法制定试验方案，为了验证低温故障，确定温度循环的最高温度为0℃，并且在0℃的保持时间为50min；最低温度为-55℃，并且在-55℃的保持时间为50min。0℃～-55℃的降温速率为14℃/min，-55℃～0℃的升温速率也为14℃/min。
[0189] 2）参考GMW8287高加速寿命/高加速应力筛选和抽检标准第4.6.2条，温度循环试验至少进行3次，本发明规定温度循环次数为4次。本发明和GMW8287的区别是：GMW8287温度循环的目的是激发敏感于温度变化的故障，本发明的目的是激发低温焊点凝露、断裂的故障；GMW8287依据高温步进试验、低温步进试验确定的工作应力极限制定温度循环试验剖面，本发明的温度循环和工作应力极限无关，根据GJB150确定低温量值为-55℃；为了便于检验低温凝露，将高温点确定为0℃；
[0190] 3）试验结束的判据，在试验过程中焊点出现开裂时，应针对故障迭代改进，改进后重新进行4个循环的验证试验，直至在4个循环的验证试验过程中不发生焊点开裂，这时结束试验。
[0191] 第二步，准备
[0192] 1）温度试验箱作为试验设备，热负载条件下的温度变化能力不小于25℃/min；
[0193] 2）该防滑刹车控制装置开盖。
[0194] 第三步，试验
[0196] 2）以14℃/min的降温速率将综合环境试验箱的温度降至-55℃，且在-55℃条件下保持50min；
[0197] 3）以14℃/min的升温速率将综合环境试验箱的温度升至0℃，且在0℃条件下保持50min。
[0198] 本步的2）、3）试验内容为1个循环，一个循环107.8min，共进行4个循环，每个温度循环的试验参数相同。
[0199] 第四步，试验结束或继续改进
[0200] 当在4个循环的试验过程中出现低温故障时，应针对低温故障，采用本发明步骤1～步骤4的方法，继续对防滑刹车控制盒进行提高耐低温能力的结构改进，直至消除低温故障，消除故障的判决标准是在4个循环的验证过程中不出现低温故障。
[0201] 当在4个循环的试验过程中未出现故障时，改进成功，验证结束。
[0202] 本实施例在4个循环的试验过程中未出现故障，验证结束。
[0203] 至此，消除防滑刹车控制装置低温的工作结束。
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