PCB-betrouwbaarheidstesten

De betrouwbaarheid van PCB's kan niet alleen worden gebaseerd op het uiterlijk of de eerste elektrische testresultaten.
Er treden veel storingen op na langdurige thermische, mechanische of elektrische belastingZelfs als een printplaat in eerste instantie door de inspectie komt.

Betrouwbaarheidstesten zijn ontworpen om:

• Verborgen gebreken onthullen
• Materiaal- en proceskeuzes valideren
• Prestaties op lange termijn in het veld voorspellen

Dit artikel legt de belangrijkste PCB betrouwbaarheidstesten uit, wat ze evalueren en hoe fabrikanten ze gebruiken om de kwaliteit te verbeteren.

Zie voor de hoofdoorzaken van defecten:
PCB fabricagefouten en hoe ze te voorkomen

Wat is PCB-betrouwbaarheidstesten?

PCB-betrouwbaarheidstesten evalueren het vermogen van een printplaat om:

• Elektrische integriteit behouden
• Bestand tegen omgevingsstress
• Overleeft mechanische en thermische cycli
• Na verloop van tijd consistent presteren

In tegenstelling tot functioneel testen, richten betrouwbaarheidstesten zich op faalmechanismenniet de prestaties op korte termijn.

Thermische betrouwbaarheidstesten

Thermische stress is de meest voorkomende oorzaak van PCB-fouten, vooral in meerlaagse en high-density ontwerpen.

H3: Thermische cyclustest

Doel

• Simuleert herhaaldelijk verwarmen en koelen
• Detecteert via vermoeidheid en microscheurtjes

Typische omstandigheden

• -40°C tot +125°C (of hoger)
• Honderden tot duizenden cycli

Faalindicatoren

• Intermitterend geopend
• Verhoogde weerstand
• Via barsten in het vat

Gerelateerd procesrisico:
Koperplateerproces bij PCB-productie

Thermische schoktest

Doel

• Past snelle temperatuurovergangen toe
• Versnelt faalmechanismen

Verschil vs. thermisch fietsen

• Thermische schok = snelle verandering
• Thermische cycli = geleidelijke verandering

Thermische schok is vooral onthullend voor CTE mismatch problemen tussen materialen.

Mechanische betrouwbaarheidstests

Mechanische belasting beïnvloedt PCB's tijdens:

• Montage
• Vervoer
• Installatie
• Trillingen in bedrijf

Trillingstesten

Doel

• Simuleert operationele trillingen
• Evalueert soldeerverbindingen en vias

Algemene toepassingen

• Automotive
• Industriële besturing
• Ruimtevaart

Buig- en buigtests

Doel

• Evalueert de stijfheid van de printplaat en de hechting van de lagen
• Detecteert delaminatie en koperscheuren

Deze test is cruciaal voor:

• Dunne planken
• Grote paneelformaten
• Ontwerpen met een hoog kopergewicht

Stack-up invloed:
PCB-materiaal en lagenstructuur

Elektrische betrouwbaarheidstesten

Isolatieweerstandstest (IR)

Doel

• Meet lekkage tussen geleiders
• Evalueert diëlektrische prestaties

Een lage isolatieweerstand geeft aan:

• Verontreiniging
• Vochtopname
• Materiële degradatie

Hoogspanningstesten (Hipot)

Doel

• Spanning hoger dan normale bedrijfsniveaus
• Detecteert diëlektrische analyse

Hipot testen zijn gebruikelijk voor:

• Vermogenselektronica om de prestaties van schakelingen te verbeteren.
• PCB's voor hoogspanning

CAF-testen (Conductive Anodic Filament)

Doel

• Evalueert het risico van geleidende draadgroei
• Kritisch voor borden met fijne steek en hoge dichtheid

CAF-fouten komen vaak voor maanden of jaren na inzet.

Betrouwbaarheidstests in de omgeving

Veelvoorkomende milieutests

• Opslag bij hoge temperaturen
• Blootstelling aan hoge luchtvochtigheid
• Vertekening temperatuur-vochtigheid (THB)

Deze tests onthullen:

• Vochtgerelateerde delaminatie
• Corrosierisico's
• Diëlektrische degradatie op lange termijn

Interactie met defecten:
Veelvoorkomende PCB fabricagefouten

Normen voor PCB-betrouwbaarheidstesten

Het testen van de betrouwbaarheid van PCB's volgt gewoonlijk standaarden zoals:

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

Deze standaarden definiëren:

• Testomstandigheden
• Aanvaardingscriteria
• Faalclassificatie

Naleving verbetert de consistentie, maar is geen vervanging voor procescontrole.

Wanneer moeten betrouwbaarheidstesten worden toegepast?

Betrouwbaarheidstesten zijn vooral belangrijk voor:

• Nieuwe ontwerpen
• Nieuwe materialen
• Procesveranderingen
• Zeer betrouwbare toepassingen

Voor volwassen producten met grote volumes helpen periodieke tests bij het bewaken van procesdrift.

Betrouwbaarheidstesten vs. kostenoverwegingen

Betrouwbaarheidstesten verhogen de initiële kosten, maar verlagen de kosten:

• Storingen in het veld
• Garantie retouren
• Reputatierisico

Kosten-kwaliteitverhouding:
PCB productie kosten vs kwaliteit afwegingen

Bij TOPFAST worden betrouwbaarheidstesten selectief toegepast op basis van complexiteit van het ontwerp, risico van de toepassing en eisen van de klantin plaats van een standaardaanpak.

Beperkingen van PCB-betrouwbaarheidstesten

Geen enkele test kan de omstandigheden in de echte wereld volledig nabootsen.

Beperkingen zijn onder andere:

• Aannames voor versnelde stress
• Beperkingen steekproefgrootte
• Onvolledige dekking van faalwijzen

Daarom moet testen worden gecombineerd met robuust ontwerp en productiecontrole.

Conclusie

PCB-betrouwbaarheidstesten geven inzicht in hoe een printplaat zal presteren na de eerste inspectie.

Door thermische, mechanische, elektrische en milieustresstests uit te voeren, kunnen fabrikanten:

• Latente defecten identificeren
• Procescapaciteit valideren
• Betrouwbaarheid op lange termijn verbeteren

Dit artikel dient als een belangrijke technische pijler binnen de PCB-kwaliteit en -betrouwbaarheid cluster.

FAQ: PCB-betrouwbaarheidstesten