Tillförlitlighetstestning av kretskort

Kretskortets tillförlitlighet kan inte förutsättas enbart baserat på utseende eller inledande elektriska testresultat.
Många fel uppstår efter långvarig termisk, mekanisk eller elektrisk påfrestningäven när ett mönsterkort initialt passerar inspektionen.

Tillförlitlighetstestning är utformad för att:

• Avslöja dolda defekter
• Validera material- och processval
• Förutsägelse av långsiktig fältprestanda

Den här artikeln förklarar de viktigaste testmetoderna för tillförlitlighet hos mönsterkort, vad de utvärderar och hur tillverkare använder dem för att förbättra kvaliteten.

För grundorsaker till defekter, se:
PCB-tillverkningsfel och hur man förebygger dem

Vad är PCB-tillförlitlighetstestning?

Test av kretskorts tillförlitlighet utvärderar ett kretskorts förmåga att:

• Upprätthålla elektrisk integritet
• Tål påfrestningar i miljön
• Överlever mekanisk och termisk cykling
• Prestationer som är konsekventa över tid

Till skillnad från funktionstestning fokuserar tillförlitlighetstestning på felmekanismeroch inte kortsiktiga resultat.

Termisk tillförlitlighetstestning

Termisk stress är den vanligaste orsaken till att mönsterkort går sönder, särskilt i konstruktioner med flera lager och hög densitet.

H3: Test av termisk cykling

Syfte

• Simulerar upprepad uppvärmning och kylning
• Detekterar via utmattning och mikrosprickor

Typiska förhållanden

• -40°C till +125°C (eller högre)
• Hundratals till tusentals cykler

Indikatorer för fel

• Intermittent öppning
• Ökat motstånd
• Via tunnsprickor

Relaterad processrisk:
Kopparpläteringsprocessen vid tillverkning av mönsterkort

Test av termisk chock

Syfte

• Tillämpar snabba temperaturövergångar
• Påskyndar felmekanismer

Skillnad jämfört med termisk cykling

• Termisk chock = snabb förändring
• Termisk cykling = gradvis förändring

Termisk chock är särskilt avslöjande för Problem med CTE-missmatchning mellan olika material.

Mekanisk tillförlitlighetsprovning

Mekanisk stress påverkar PCB under:

• Montering
• Transport
• Installation
• Vibrationer under drift

Vibrationsprovning

Syfte

• Simulerar driftvibrationer
• Utvärderar lödfogar och vior

Vanliga tillämpningar

• Fordon
• Industriell styrning
• Flyg- och rymdindustrin

Böj- och flexprovning

Syfte

• Utvärderar kartongens styvhet och skiktens vidhäftning
• Upptäcker delaminering och kopparsprickor

Detta test är avgörande för:

• Tunna brädor
• Stora panelstorlekar
• Konstruktioner med hög kopparvikt

Stack-up inflytande:
PCB-material och lagerstruktur

Test av elektrisk tillförlitlighet

Test av isolationsresistans (IR)

Syfte

• Mäter läckage mellan ledare
• Utvärderar dielektrisk prestanda

Låg isoleringsresistans indikerar:

• Kornig eller gropig plätering med dålig ytfinish.n kopparytan. jonfördelning.
• Fuktabsorption
• Nedbrytning av material

Testning av högspänning (Hipot)

Syfte

• Använder spänning utöver normala driftsnivåer
• Detekterar dielektrisk nedbrytning

Hipot-testning är vanligt för:

• Kraftelektronik
• Kretskort för högspänning

CAF-testning (ledande anodisk glödtråd)

Syfte

• Utvärderar risken för tillväxt av ledande glödtrådar
• Avgörande för finhackade tavlor med hög densitet

CAF-fel uppstår ofta månader eller år efter utplacering.

Tillförlitlighetstestning i miljö

Vanliga miljötester

• Förvaring vid hög temperatur
• Exponering för hög luftfuktighet
• Förskjutning mellan temperatur och luftfuktighet (THB)

Dessa tester avslöjar:

• Fuktrelaterad delaminering
• Korrosionsrisker
• Långvarig dielektrisk nedbrytning

Defekt interaktion:
Vanliga defekter vid tillverkning av mönsterkort

Standarder som används vid tillförlitlighetstestning av kretskort

Tillförlitlighetstestning av mönsterkort följer vanligen standarder som t.ex:

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

Dessa standarder definierar:

• Testförhållanden
• Kriterier för acceptans
• Klassificering av fel

Efterlevnad förbättrar konsekvensen men ersätter inte processtyrning.

När bör tillförlitlighetstestning tillämpas?

Tillförlitlighetstestning är särskilt viktigt för:

• Ny design
• Nya material
• Processförändringar
• Tillämpningar med hög tillförlitlighet

För mogna produkter med stora volymer hjälper periodiska tester till att övervaka processdrift.

Tillförlitlighetstestning kontra kostnadsöverväganden

Tillförlitlighetstestning ökar den initiala kostnaden men minskar den:

• Fel i fält
• Garantireturer
• Risk för dåligt rykte

Förhållandet mellan kostnad och kvalitet:
Avvägningar mellan kostnad och kvalitet vid tillverkning av mönsterkort

På TOPFAST tillämpas tillförlitlighetstestning selektivt baserat på designkomplexitet, applikationsrisk och kundkravsnarare än som en strategi som passar alla.

Begränsningar av tillförlitlighetstestning av kretskort

Inget test kan helt och hållet återskapa verkliga förhållanden.

Begränsningar inkluderar:

• Antaganden om accelererad stress
• Begränsningar av urvalets storlek
• Ofullständig täckning av feltillstånd

Därför måste testningen kombineras med robust konstruktion och tillverkningskontroll.

Slutsats

Test av kretskortens tillförlitlighet ger insikt i hur korten kommer att fungera efter den första inspektionen.

Genom att tillämpa termiska, mekaniska, elektriska och miljömässiga stresstester kan tillverkarna:

• Identifiera latenta defekter
• Validera processens kapacitet
• Förbättra den långsiktiga tillförlitligheten

Denna artikel fungerar som en viktig teknisk pelare inom Kvalitet och tillförlitlighet för kretskort kluster.

FRÅGOR OCH SVAR Tillförlitlighetstestning av kretskort