Тестирование надежности печатных плат

Надежность печатной платы нельзя оценивать только по внешнему виду или результатам первичных электрических испытаний.
Происходит много неудач после длительного термического, механического или электрического воздействияДаже если печатная плата изначально проходит проверку.

Испытания на надежность предназначены для:

• Выявление скрытых дефектов
• Проверьте правильность выбора материала и процесса
• Прогнозирование долгосрочных эксплуатационных характеристик

В этой статье рассказывается об основных методах тестирования надежности печатных плат, о том, что они оценивают и как производители используют их для повышения качества.

О первопричинах дефектов см:
Дефекты при производстве печатных плат и способы их предотвращения

Что такое тестирование надежности печатных плат?

Испытания на надежность печатной платы оценивают ее способность:

• Поддерживайте целостность электрооборудования
• Выдерживают нагрузку окружающей среды
• Выдерживают механические и температурные циклы
• Постоянные результаты на протяжении долгого времени

В отличие от функционального тестирования, тестирование надежности фокусируется на механизмы отказаа не краткосрочные результаты.

Испытания на термическую надежность

Тепловой стресс является наиболее распространенной причиной выхода из строя печатных плат, особенно в многослойных конструкциях и конструкциях с высокой плотностью.

H3: Испытание на термоциклирование

Назначение

• Имитирует многократное нагревание и охлаждение
• Обнаруживает усталость и микротрещины

Типичные условия

• От -40°C до +125°C (или выше)
• От сотен до тысяч циклов

Индикаторы отказов

• Прерывистое открытие
• Повышенная устойчивость
• Через трещины в бочках

Связанный с процессом риск:
Процесс нанесения медного покрытия при производстве печатных плат

Испытание на тепловой удар

Назначение

• Обеспечивает быстрые температурные переходы
• Ускоряет механизмы разрушения

Разница в сравнении с термоциклированием

• Тепловой удар = быстрое изменение
• Термоциклирование = постепенное изменение

Тепловой удар особенно показателен для Проблемы несоответствия СТЭ между материалами.

Испытания механической надежности

Механические нагрузки влияют на ПХБ во время:

• Сборка
• Транспорт
• Установка
• Вибрация при работе

Вибрационные испытания

Назначение

• Имитирует эксплуатационную вибрацию
• Оценивает паяные соединения и отверстия

Общие приложения

• Автомобили
• Промышленный контроль
• В аэрокосмической промышленности

Испытания на изгиб и гибкость

Назначение

• Оценивает жесткость платы и адгезию слоев
• Обнаружение расслоения и растрескивания меди

Этот тест очень важен для:

• Тонкие доски
• Большие размеры панелей
• Конструкции с высоким весом меди

Влияние стека:
Материал печатной платы и структура слоев

Испытания на надежность электрооборудования

Тест на сопротивление изоляции (IR)

Назначение

• Измеряет утечку между проводниками
• Оценивает диэлектрические характеристики

Низкое сопротивление изоляции указывает на это:

• Загрязнение
• Поглощение влаги
• Деградация материала

Испытания высоким напряжением (Hipot)

Назначение

• Применяет напряжение, превышающее нормальный рабочий уровень
• Обнаруживает пробой диэлектрика

Тестирование по методу Хипот характерно для:

• Электроника и электроника
• Высоковольтные печатные платы

Испытание CAF (проводящей анодной нити)

Назначение

• Оценивает риск роста проводящих нитей
• Критически важно для плат с мелким шагом и высокой плотностью.

Сбои в работе CAF часто происходят месяцы или годы после развертывания.

Испытания на надежность в условиях окружающей среды

Общие экологические тесты

• Высокотемпературное хранение
• Воздействие высокой влажности
• Перекос между температурой и влажностью (THB)

Эти тесты показывают:

• Расслоение, вызванное влажностью
• Риски коррозии
• Длительная деградация диэлектрика

Взаимодействие дефектов:
Распространенные дефекты производства печатных плат

Стандарты, используемые при тестировании надежности печатных плат

Испытания на надежность печатных плат обычно проводятся в соответствии с такими стандартами, как:

• IPC-TM-650
• IPC-6012 / 6013
• MIL-STD-202
• Стандарты МЭК

Эти стандарты определяют:

• Условия испытаний
• Критерии приемлемости
• Классификация отказов

Соответствие требованиям повышает согласованность, но не заменяет контроль над процессом.

Когда следует проводить испытания на надежность?

Проверка надежности особенно важна для:

• Новые конструкции
• Новые материалы
• Изменения в процессе
• Высоконадежные приложения

Для зрелых продуктов, выпускаемых большими партиями, периодическое тестирование помогает контролировать дрейф процесса.

Испытания на надежность в сравнении с затратами

Проверка надежности увеличивает первоначальные затраты, но снижает их:

• Неудачи на местах
• Возврат по гарантии
• Репутационный риск

Соотношение цены и качества:
Компромиссы между стоимостью и качеством при производстве печатных плат

В компании TOPFAST испытания на надежность проводятся выборочно на основе сложность проекта, риск для приложения и требования заказчикаа не как универсальный подход.

Ограничения тестирования надежности печатных плат

Ни один тест не может полностью повторить реальные условия.

Ограничения включают:

• Предположения об ускоренном стрессе
• Ограничения по размеру выборки
• Неполное покрытие режимов отказов

Поэтому тестирование должно сочетаться с надежное проектирование и контроль производства.

Iii. Выводы и рекомендации

Тестирование надежности печатных плат дает представление о том, как будет работать плата после первоначального осмотра.

Применяя термические, механические, электрические и экологические испытания, производители могут:

• Выявление скрытых дефектов
• Проверка возможностей процесса
• Повышение долгосрочной надежности

Эта статья служит ключевым техническим элементом в рамках Качество и надежность печатных плат кластер.

ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ: Тестирование надежности печатных плат