Test di affidabilità dei PCB

L'affidabilità dei circuiti stampati non può essere presunta solo in base all'aspetto o ai risultati dei test elettrici iniziali.
Si verificano molti fallimenti dopo un prolungato stress termico, meccanico o elettricoanche quando un PCB supera inizialmente l'ispezione.

I test di affidabilità sono progettati per:

• Rivelare i difetti latenti
• Convalidare le scelte di materiali e processi
• Prevedere le prestazioni sul campo a lungo termine

Questo articolo spiega i principali metodi di verifica dell'affidabilità dei PCB, cosa valutano e come i produttori li utilizzano per migliorare la qualità.

Per le cause principali dei difetti, vedere:
Difetti di produzione dei PCB e come prevenirli

Che cos'è il test di affidabilità dei PCB?

I test di affidabilità dei PCB valutano la capacità di una scheda di:

• Mantenere l'integrità elettrica
• Resistenza alle sollecitazioni ambientali
• Sopravvive ai cicli meccanici e termici
• Prestazioni costanti nel tempo

A differenza dei test funzionali, i test di affidabilità si concentrano su meccanismi di fallimento, non la performance a breve termine.

Test di affidabilità termica

Lo stress termico è la causa più comune di guasto dei PCB, soprattutto nei progetti multistrato e ad alta densità.

H3: Test di ciclismo termico

Scopo

• Simula il riscaldamento e il raffreddamento ripetuti
• Rileva la fatica e le microfratture

Condizioni tipiche

• Da -40°C a +125°C (o superiore)
• Da centinaia a migliaia di cicli

Indicatori di fallimento

• Aperture intermittenti
• Aumento della resistenza
• Via le crepe del barile

Rischio di processo correlato:
Processo di ramatura nella produzione di PCB

Test di shock termico

Scopo

• Applica rapide transizioni di temperatura
• Accelera i meccanismi di guasto

Differenza rispetto al ciclo termico

• Shock termico = cambiamento rapido
• Cicli termici = cambiamento graduale

Lo shock termico è particolarmente rivelatore per Problemi di mancata corrispondenza CTE tra i materiali.

Test di affidabilità meccanica

Le sollecitazioni meccaniche influiscono sui PCB durante:

• Montaggio
• Trasporto
• Installazione
• Vibrazioni durante il funzionamento

Test di vibrazione

Scopo

• Simula le vibrazioni operative
• Valuta i giunti di saldatura e i vias

Applicazioni comuni

• Automotive
• Controllo industriale
• aerospaziale

Test di flessione e piegatura

Scopo

• Valuta la rigidità del pannello e l'adesione degli strati
• Rileva la delaminazione e le cricche di rame

Questo test è fondamentale per:

• Tavole sottili
• Pannelli di grandi dimensioni
• Design ad alto peso di rame

Influenza dello stack-up:
Materiale del PCB e struttura degli strati

Test di affidabilità elettrica

Test di resistenza di isolamento (IR)

Scopo

• Misura le perdite tra i conduttori
• Valuta le prestazioni dielettriche

La bassa resistenza di isolamento indica:

• Contaminazione
• Assorbimento dell'umidità
• Degrado del materiale

Test ad alta tensione (Hipot)

Scopo

• Applica una tensione superiore ai normali livelli di funzionamento
• Rileva la rottura dielettrica

Il test Hipot è comune per:

• elettrotecnica
• PCB ad alta tensione

Test CAF (filamento anodico conduttivo)

Scopo

• Valuta il rischio di crescita di filamenti conduttivi
• Critico per le schede a passo fine e ad alta densità

I guasti del CAF si verificano spesso mesi o anni dopo il dispiegamento.

Test di affidabilità ambientale

Test ambientali comuni

• Stoccaggio ad alta temperatura
• Esposizione ad alta umidità
• Distorsione temperatura-umidità (THB)

Questi test rivelano:

• Delaminazione dovuta all'umidità
• Rischi di corrosione
• Degradazione dielettrica a lungo termine

Interazione tra i difetti:
Difetti comuni nella produzione di PCB

Standard utilizzati nei test di affidabilità dei PCB

I test di affidabilità dei PCB seguono comunemente standard quali:

• IPC-TM-650
• IPC-6012 / 6013
• MIL-STD-202
• Norme IEC

Questi standard definiscono:

• Condizioni di prova
• Criteri di accettazione
• Classificazione dei guasti

La conformità migliora la coerenza, ma non sostituisce il controllo del processo.

Quando si devono applicare i test di affidabilità?

I test di affidabilità sono particolarmente importanti per:

• Nuovi progetti
• Nuovi materiali
• Modifiche al processo
• Applicazioni ad alta affidabilità

Per i prodotti maturi e ad alto volume, i test periodici aiutano a monitorare deriva del processo.

Test di affidabilità e considerazioni sui costi

I test di affidabilità aumentano i costi iniziali, ma li riducono:

• Fallimenti sul campo
• Restituzione in garanzia
• Rischio di reputazione

Rapporto costo-qualità:
Costi di produzione dei PCB e compromessi sulla qualità

In TOPFAST, i test di affidabilità sono applicati selettivamente in base a complessità del progetto, rischio dell'applicazione e requisiti del clientepiuttosto che come un approccio unico per tutti.

Limiti dei test di affidabilità dei PCB

Nessun test può riprodurre completamente le condizioni del mondo reale.

Le limitazioni includono:

• Ipotesi di stress accelerato
• Vincoli di dimensione del campione
• Copertura incompleta delle modalità di guasto

Pertanto, i test devono essere combinati con progettazione robusta e controllo della produzione.

conclusioni

I test di affidabilità dei circuiti stampati consentono di capire come si comporterà una scheda al di là dell'ispezione iniziale.

Applicando test di stress termico, meccanico, elettrico e ambientale, i produttori possono:

• Identificare i difetti latenti
• Convalidare la capacità del processo
• Migliorare l'affidabilità a lungo termine

Questo articolo funge da pilastro tecnico fondamentale all'interno della Qualità e affidabilità dei PCB cluster.

FAQ: Test di affidabilità dei PCB