PCB Güvenilirliği için Optimal Burn-In Test Sıcaklıkları: Kapsamlı Bir Kılavuz

Müşteriler tarafından insanlaştırılmış görüntüler

Yanma testi, PCB güvenilirliğinin bilinmeyen kahramanıdır, ürünler müşterilere ulaşmadan önce gizli kusurları yok eder.Üreticiler zayıf bileşenleri belirleyebilirAncak başarı bir kritik değişkene bağlıdır: sıcaklık.ve kusurlar gizlenir.Bir akıllı telefon, endüstriyel robot veya tıbbi cihaz için tasarlanmış olsun, PCB'niz için en uygun yanma sıcaklığını nasıl belirleyeceğinizi burada göreceksiniz.

Önemli Önemli Noktalar
a. Yanma sıcaklıkları, PCB'lerin en yüksek çalışma sıcaklığını, bileşenlere zarar vermeden kusur tespitini hızlandırmak için 20-30°C'ye aşmalıdır.
b.Materyal sınırları (örneğin, FR-4 ′s cam geçiş sıcaklığı, Tg) üst sınırları belirler: tipik PCB'ler maksimum 125 °C'de çalışırken, yüksek sıcaklıklı tasarımlar (PTFE, seramik) 150 ~ 200 °C'ye tolerans gösterir.
c.Endüstri standartları (otomotiv için AEC-Q100, genel kullanım için IPC-9701) genel sıcaklık aralıklarını yönlendirir: tüketici elektroniği için 85°C, otomotiv için 125°C ve havacılık için 130°C.
d.Sınav süresi sıcaklıkla ilişkilidir: Daha yüksek sıcaklıklar (125°C) 24-48 saat, orta sıcaklıklar (85°C) ise 48-72 saat sürer.

Yanma testi nedir ve neden önemlidir
Yanma testi, PCB'leri zayıf bileşenlerin arızasını hızlandırmak için yüksek sıcaklıklara, voltajlara ve bazen titreşimlere maruz bırakan bir stres testi işlemidir.Hedefi, “genç ölüm oranı”, “defektler” ve “erken başarısızlığa neden olabilecek (bir ürünün ömrünün ilk %10'unda) fakat standart kalite kontrollerinde tespit edilmeyen sorunları tanımlamaktır..

Bu kusurlar şunlardır:
a.Soğuk lehimli eklemler: Termal stres altında çatlayan zayıf bağlar.
b. Bileşen bozulması: Kurutulmuş elektrolitlerle elektrolitik kondansatörler veya mikro çatlaklı yarı iletkenler.
c.Materyal tutarsızlıkları: Çok katmanlı PCB'lerde delaminasyon veya akış kalıntılarından kaynaklanan korozyon izleri.
Bu tür kusurlar yanmazsa, pahalı garanti taleplerine ve itibarına zarar verir.Elektronik Sanayi Derneği'nin (EIA) yaptığı bir çalışmada, yanma, otomotiv ve tıbbi cihazlar gibi yüksek güvenilirlik uygulamalarında alan arıza oranlarını %60~80% azaltıyor..

Yanma testide sıcaklık bilimi
Sıcaklık, yanma sürecinde en kritik değişkendir. Yüksek sıcaklıklar kimyasal reaksiyonları ve fiziksel stresleri hızlandırır, zayıf bileşenlerin daha hızlı başarısız olmasına neden olur.Burada çok hassas bir denge var.- Evet.
a.Çok düşük: Bileşenleri yeterince gerginleştirmez, kusurları tespit edilmez.
b.Çok yüksek: Sağlıklı bileşenlere zarar verir (örneğin, erimiş lehim, delaminasyon altyapısı) veya PCB'leri çarpır, yeni arızalar yaratır.
Optimal sıcaklık üç faktöre bağlı:
1.PCB malzeme sınırları: Substratın cam geçiş sıcaklığı (Tg) (örneğin, FR-4 Tg = 130~170°C) maksimum güvenli sıcaklığı belirler.
2Son kullanım ortamı: Yakma uzun süreli yaşlanmayı taklit etmek için PCB'lerin maksimum çalışma sıcaklığını 20-30°C'ye aşmalıdır.
3Endüstri standartları: AEC-Q100 (otomotiv) ve IPC-9701 (genel) gibi kılavuzlar güvenilirlik için sıcaklık aralıklarını belirtir.

PCB malzemelerinin sıcaklık sınırlarını nasıl etkilediği
PCB substratları ve bileşenleri sıkı termal eşiğe sahiptir.

Anahtar kural: Sağlıklı PCB'lere zarar vermemek için yanma sıcaklığı en düşük malzeme Tg'nin altında 10 ̊20 °C kalmalıdır. Standart FR-4 için (Tg = 150 °C), bu yanma 130 °C'de sınırlandırılır.

Uygulamaya göre en uygun sıcaklık aralıkları

PCB kullanım durumları çok farklıdır, bu nedenle yanma sıcaklıkları çalışma ortamlarına uyumlu olmalıdır.

1Tüketici Elektronikleri (Akıllı Telefonlar, Televizyonlar)
a. Çalışma sıcaklık aralığı: 0°70°C (çevre).
b.En iyi yanma sıcaklığı: 85°C-105°C.
c.Delil: FR-4'e (Tg = 130°C) veya tüketici sınıfı kondansatörlere (85°C) zarar vermeden, FR-4 (Tg = 130°C) veya tüketici sınıfı kondansatörlere (85°C) zarar vermeden, maksimum kullanım sıcaklığını 15°35°C'ye aşar.
d.Devamı: 24-48 saat. Daha uzun süreler (72 saatten fazla) düşük maliyetli elektrolitik kondansatörlerin kurumasını sağlar.
Standart: JEDEC JESD22-A108 (85 °C/85% RH'yi 48 saat öneriyor).

2Endüstriyel Elektronik (Motor Kontrolörleri, Sensörler)
İşleme sıcaklık aralığı: -20~105°C (fabrika zeminleri, dış mekanlar).
b.En iyi yanma sıcaklığı: 105 ∼ 125°C.
c.Rasyonel: Ekstrem fabrika koşullarına dayanıklılığı test eder. Delaminasyon olmadan 125 °C'ye dayanabilmek için yüksek Tg FR-4 (Tg = 170 °C) kullanır.
d. Süresi: 48-72 saat. Endüstriyel bileşenler (örneğin, güç dirençleri) gizli kusurları ortaya çıkarmak için daha uzun gerilimi gerektirir.
c. Standart: IPC-9701 (Sınıf 2, 48 saat boyunca 125°C'yi önerir).

3Otomobil Elektronikleri (ADAS, ECU)
a.İşleme sıcaklık aralığı: -40~125°C (motor bölümleri, kabuk altı).
Optimal yanma sıcaklığı: 130-150°C.
c.Rasiyel: 10+ yıllık kapüşon altında ısı simülasyonu yapar. 150 °C'yi işlemek için yüksek Tg FR-4 (Tg = 170 °C) veya metal çekirdekli PCB'ler (MCPCB) kullanır.
d. Süresi: 48-96 saat. Otomobil güvenlik sistemleri (örneğin, hava yastığı kontrolörleri) ISO 26262'ye uymak için sıkı testler gerektirir.
e. Standart: AEC-Q100 (2 sınıf, 1000'den fazla döngü için 125 °C'yi belirtir; yanma buna uyacaktır).

4. Tıbbi cihazlar (İmplantasyonlar, MRI ekipmanları)
a.İşleme sıcaklık aralığı: 10°40°C (beden teması) veya -20°60°C (görseme sistemleri).
b.Optimal yanma sıcaklığı: 60°85°C (implantable) veya 85°105°C (imaging).
c.Delil: İmplantasyonlar yüksek ısıya duyarlı biyolojik uyumlu malzemeler (örneğin, PEEK substratları) kullanır; görüntüleme sistemleri güç kaynaklarını gerginleştirmek için daha yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyar.
d. Süresi: 72-120 saat. Daha uzun testler hayati kritik uygulamalarda güvenilirliği sağlar.
Standart: ISO 13485 (klinik kullanım karşısında yanma sıcaklıklarının doğrulanmasını gerektirir).

5Havacılık ve Savunma (Radar, Aviyonik)
a.İşleme sıcaklık aralığı: -55~125°C (aşırı ortamlar).
b.En iyi yanma sıcaklığı: 125°C 175°C.
c.Rasyonel: 175 °C'ye dayanabilmesi için yüksek performanslı substratlar kullanır (örneğin, PTFE, Tg = 260 °C). Radyasyondan kaynaklanan yaşlanmaya direnç testleri.
d. Süresi: 96-168 saat (1 hafta). 20+ yıllık ömrü olan sistemler için kritik.
e.Standard: MIL-STD-883H (Yöntem 1015, H Sınıfı cihazları için 168 saat boyunca 125 °C'yi belirtir).

Yanma sıcaklığı ile süresi: En iyi noktayı bulmak

Sıcaklık ve süre, kusurları ortaya çıkarmak için birlikte çalışır.

Kendinizi Yıkma Hatasından Kaçınmak
Kılavuzlarla bile, sıcaklık seçimindeki hatalar yaygındır:

1Bileşen derecelendirmelerini görmezden gelmek.
85°C derecelere sahip kondansatörlere sahip bir PCB, substrat (FR-4) buna izin verse bile 105°C'de güvenli bir şekilde yanamaz.

2Tüm katmanlar için aynı sıcaklık.
Çok katmanlı PCB'lerde, iç katmanlar, yüzey sıcaklıklarından 5 ~ 10 ° C'ye ulaşan ısıyı tutar. İç katmanlar Tg'nin altında kalmasını sağlamak için termal modelleme (örneğin, ANSYS) kullanın.

3Yanma sonrası testi atlamak.
Yanma, arızaları belirler, ancak test sonrası (elektrik sürekliliği, sinyal bütünlüğü kontrolleri) sağlıklı PCB'lerin hasar görmediğini doğrular.125 °C'de yanma, acil bir arızaya neden olmadan lehimli eklemleri zayıflatabilir..

4- Nemli manzaraya bakıyor.
Nemli ortamlarda (örneğin, açık hava sensörleri) PCB'ler için, 85 °C ile 85% göreceli nem (JEDEC JESD22-A110'a göre) birleştirmek, korozyonu hızlandırır ve standart kuru yanma hatalarını ortaya çıkarır.

Yanma sıcaklığını nasıl doğrularsınız?
Tam üretimden önce, seçtiğiniz sıcaklığı küçük bir partiyle (1050 PCB):
1Test öncesi: Elektriksel testleri (süreklilik, impedans) ve görsel denetimleri gerçekleştirin.
2Yanma: Planlanan süre boyunca hedef sıcaklıkta çalıştır.
3Test sonrası: Elektriksel / görsel kontrolleri tekrarlayın. Başarısızlık oranlarını tarihsel verilerle karşılaştırın.
4.Ayarlama: PCB'lerin% 5'i test sonrası başarısız olursa, sıcaklığı 10 °C düşürün. % 1'i başarısız olursa, daha fazla kusuru tespit etmek için 5 ̊10 °C artırmayı düşünün.

Sık Sorulan Sorular
S: Yanma sağlıklı bir PCB'ye zarar verebilir mi?
A: Evet, eğer sıcaklık malzeme sınırlarını aştıysa. Örneğin, standart FR-4 (Tg = 130 ° C) üzerinde 150 ° C yanma, PCB'lerin% 30'unun IPC testine göre delaminasyon olmasına neden olur. Her zaman Tg altında kalın.

S: "Herkes için aynı sıcaklık" var mı?
Cevap: Hayır. Akıllı telefon PCB'si (85 ° C yanma) ve bir havacılık PCB'si (150 ° C) çok farklı ihtiyaçlara sahiptir.

S: PCB'm karışık bileşenlere sahipse (yaklaşık 85°C, yaklaşık 125°C) ne olur?
A: Maksimum sıcaklığınız olarak en düşük bileşen derecesini kullanın. Örneğin, 85 ° C kondansatörleri 125 ° C yarı iletkenlerle eşleştirildiğinde, 85 ° C'de yanma kapısını kapatın.

S: Yanma diğer güvenilirlik testlerinin yerini alıyor mu?
A: Hayır. Termal döngü, titreşim ve nem testlerini tamamlar. Yanma bebek ölümünü yakalar; diğer testler uzun vadeli dayanıklılığı doğrular.

Sonuç
Optimal yanma sıcaklıkları stres ve güvenliği dengeler, zayıf bileşenlerin test sırasında başarısız olmasını sağlar.ve endüstri standartlarıİster bir tüketici cihazını 85°C'de ister bir havacılık sistemini 150°C'de test edelim amacımız aynı:Tüm yaşam süreleri boyunca güvenilir bir şekilde çalışan PCB'ler sunmak.