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印制线路板热冲击测试

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2020.07.31
    印制线路板的历史可以追溯到20世纪初期,而这个行业真正有所起色是在第二次世界大战以后。从20世纪40年代到50年代再到60年代,PCB的构造开始不断进化,树脂和层压板替代了原来的纤维板和木材,铆钉代替了早期的电镀通孔。随着行业的发展,IPC——印制线路板行业的贸易协会——在20世纪50年代末举办了第一次会议。
    也正是在那个时候,印制线路板测试才真正成为讨论话题,而第一批用于判断PCB结构稳健性的测试中就含有热冲击测试。这个测试非常简单:通过将PCB暴露在极热和极冷温度环境下对线路板施加应力和拉力。

    在此类测试中,最早开发出的一种更适用于试样测试的测试方法——MIL-STD-202,这种方法的用途说明详尽叙述了测试的设计目的:“本试验用于判断暴露在极高温和极低温环境下的零件的耐受性,以及零件对极端温度转换所带来的冲击的抵抗能力,比如设备或零件会从加热的室内直接转移到严寒区域,这时就会经历极端温度转换带来的冲击。”

第一批用于判断PCB结构稳健性的测试中就含有热冲击测试

    第一批用于判断PCB结构稳健性的测试中就含有热冲击测试。(图片来源于网络)
    该文件还描述了使用环境试验仓和液浴的热冲击测试。对于使用液浴的测试,该文件在液体种类的使用方面给出了指导意见,显然,对于所有列出的温度测试条件而言,水可不是合适的液体。文件还给出了停留时间的表格。停留时间指的是试样暴露在给定的极端温度条件下停留的时间,其时长必须要确保试样温度达到了预期的极端温度。表格还对停留时间和试样重量的联系给出了一些指导意见。我十分推荐你们用这个表格作为指导,以达到行业公认的停留时间。
    随着时间的推移,其他的热冲击测试方法也开发了出来,但因为测试本身就不是很复杂,所以这些测试方法都惊人的相似。再回到IPC,对此感兴趣的委员会主动负责研发直接能测试PCB结构的方法。其中两个最普遍的测试方法是IPC-TM-650和IPC-TM-650。每种测试方法,以及在IPC-TM-650测试方法手册中委员会成员开发出的其他方法,都要将热冲击和某种分析测试相结合来评估PCB的应力承受能力。

    任何进行过或承包过热冲击测试的人都知道这一过程是非常漫长的。我之前提到过,热冲击测试一点都不复杂;但热力学定律是有极限的,因为热质量和热量转移限制会大幅延长规定的热冲击测试时间。


热量转移

热量转移。(图片来源于网络)
    为了改善测试过程持续时间过长的问题,一项简称为HATS(高度加速热冲击)的技术应运而生。这个改进的测试原理是:通过减少试样达到所需温度极值的时间来加速传统的热冲击测试。这一方法需要用到特殊设计的测试取样,对于那些想要测试实体产品的人来说可能不太实际;但对于设备设置来说是很有必要的,并且最终能实现测试时间的缩短。

    最后要说的是,热冲击测试这一概念并不是新提出的,并且在所有的测试方法中,零件暴露在特定环境中的过程也都是十分相似的。而且,考虑到测试理论本身十分简单,可以说过去几年中我们在这方面取得的进步是非常少的,虽然HATS测试的前景很不错,但也受到了一些人的反对。归根结底,对暴露在特定环境“期间”或“前后”时段的评估是测试领域里的重中之重。能够在不断积累经验的过程中发现故障、定位故障点和理解故障原因——这才是检验员真正得到的收获。这种收获不只适用于PCB测试样品,还适用于暴露在热冲击测试环境中的任何试样。如果没有任何可参考的度量标准来检测样品的可靠性,那你做这个测试又有什么意义呢?

本文来自PCB007线上网站

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