PCB 신뢰성을 위한 최적의 연소 테스트 온도: 포괄적인 가이드

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화상 테스트는 PCB 신뢰성의 이름없는 영웅이며, 제품이 고객에게 도달하기 전에 잠재적 결함을 제거합니다. 제조업체는 PCB를 높은 온도 및 전기 응력에 적용함으로써 약한 구성 요소, 결함이있는 솔더 조인트 및 재료 불일치를 식별하여 현장에서 고장을 일으킬 수 있습니다. 그러나 성공은 하나의 중요한 변수 인 온도에 달려 있습니다. 너무 낮게 선택하고 결함이 숨겨져 있습니다. 너무 높아서 좋은 구성 요소를 손상시킬 위험이 있습니다. 스마트 폰, 산업용 로봇 또는 의료 기기의 운명이든 PCB의 최적의 화상 온도를 결정하는 방법은 다음과 같습니다.

주요 테이크 아웃
A. 번의 온도는 부족한 구성 요소를 손상시키지 않고 결함 감지를 가속화하기 위해 PCB의 최대 작동 온도를 20-30 ° C로 초과해야합니다.
B. 마수성 한계 (예 : FR-4의 유리 전이 온도, TG)는 상한을 지시합니다. 125 ° C에서 전형적인 PCBS 최대 최대를, 고온 설계 (PTFE, 세라믹)는 150-200 ° C를 견뎌냅니다.
C. 산업 표준 (Automotive의 경우 AEC-Q100, 일반 사용을위한 IPC-9701) 가이드 온도 범위 : 소비자 전자 장치의 경우 85 ° C, 자동차의 경우 125 ° C, 항공 우주의 경우 130 ° C.
D. 테스트 기간과 관련하여 온도와 관련이 있습니다 : 더 높은 온도 (125 ° C)는 24-48 시간이 필요하지만, 적당한 범위 (85 ° C)는 결함을 노출시키기 위해 48-72 시간이 필요합니다.

화상 테스트 란 무엇이며 중요한 이유
화상 테스트는 약한 구성 요소의 고장을 가속화하기 위해 PCB를 높은 온도, 전압 및 때로는 진동에 노출시키는 응력 테스트 프로세스입니다. 그 목표는 "유아 사망률"결함을 식별하는 것입니다. (제품 수명의 처음 10% 내에서) 초기 고장을 유발할 수 있지만 표준 품질 점검에 사로 잡히지 않는 발행입니다.

이러한 결함에는 다음이 포함됩니다.
A. 솔더 조인트 코드 : 열 응력 하에서 균열 된 약한 결합.
B.component 분해 : 건조 된 전해질 또는 마이크로 크랙이있는 반도체가있는 전해 커패시터.
C. 자료 불일치 : 다층 PCB에서의 박리 또는 플럭스 잔기의 미량 부식.
화상이 없으면 이러한 결함은 값 비싼 보증 청구 및 평판 손상으로 이어집니다. EIA (Electronics Industry Association)의 연구에 따르면 Burn-In은 자동차 및 의료 기기와 같은 고 신뢰도 응용 분야에서 전계 실패율을 60-80% 감소시키는 것으로 나타났습니다.

화상 테스트에서 온도 과학
온도는 화상에서 가장 중요한 변수입니다. 더 높은 온도는 화학 반응과 물리적 스트레스를 가속화하여 약한 구성 요소가 더 빨리 실패하게됩니다. 그러나 섬세한 균형이 있습니다.
A.Too Low : 구성 요소를 충분히 스트레스하지 않아 결함이 감지되지 않습니다.
B.Too High : 건강한 구성 요소 (예 : 용융 솔더, 기판을 박리) 또는 PCB를 날려 새로운 장애를 일으킨다.
최적의 온도는 세 가지 요소에 따라 다릅니다.
1.PCB 재료 한계 : 기판의 유리 전이 온도 (예 : FR-4 TG = 130–170 ° C)는 최대 안전 온도를 지시합니다.
2. 엔드 사용 환경 : 화상은 장기 노화를 시뮬레이션하기 위해 PCB의 최대 작동 온도를 20-30 ° C로 초과해야합니다.
3. 산업 표준 : AEC-Q100 (Automotive) 및 IPC-9701과 같은 지침 (일반)은 신뢰성을위한 온도 범위를 지정합니다.

PCB 재료가 온도 제한에 영향을 미치는 방법
PCB 기판 및 구성 요소는 엄격한 열 임계 값을 갖습니다. 이를 초과하면 돌이킬 수없는 손상이 발생합니다.

주요 규칙 : 화상 온도는 건강한 PCB의 손상을 피하기 위해 가장 낮은 재료 TG보다 10-20 ° C보다 유지되어야합니다. 표준 FR-4 (TG = 150 ° C)의 경우이 캡은 130 ° C에서 연소됩니다.

최적의 온도 범위는 응용 프로그램에 따른 범위입니다

PCB 사용 사례는 크게 다르므로 화상 온도는 운영 환경과 일치해야합니다. 테스트를 조정하는 방법은 다음과 같습니다.

1. 소비자 전자 장치 (스마트 폰, TV)
A. 운영 온도 범위 : 0–70 ° C (주변).
B. 최적화 된 번인 온도 : 85–105 ° C.
C.Rationale : FR-4 (TG = 130 ° C) 또는 소비자 등급 커패시터 (85 ° C)를 손상시키지 않고 구성 요소를 스트레스하는 최대 사용 온도를 15-35 ° C 초과합니다.
D.DURATION : 24-48 시간. 더 긴 시간 (72 시간 이상) 위험 건조 저비용 전해 커패시터.
E.Standard : Jedec Jesd22-A108 (48 시간 동안 85 ° C/85% RH를 권장).

2. 산업 전자 장치 (모터 컨트롤러, 센서)
A. 운영 온도 범위 : -20–105 ° C (공장 바닥, 실외 인클로저).
B. 최적화 된 번인 온도 : 105–125 ° C.
C.Rationale : 극한 공장 조건에 대한 탄력성을 테스트합니다. High-TG FR-4 (TG = 170 ° C)를 사용하여 박리없이 125 ° C를 견딜 수 있습니다.
D.DURATION : 48–72 시간. 산업 구성 요소 (예 : 전력 저항기)는 잠재적 결함을 노출시키기 위해 더 긴 스트레스가 필요합니다.
C. 스탠드 : IPC-9701 (클래스 2, 48 시간 동안 125 ° C 권장).

3. 자동차 전자 장치 (ADAS, ECUS)
A. 운영 온도 범위 : -40–125 ° C (엔진 베이, 미성년).
B. 최적화 된 번인 온도 : 130–150 ° C.
C.Rationale : 10 년 이상의 미만 열을 시뮬레이션합니다. 150 ° C를 처리하기 위해 High-TG FR-4 (TG = 170 ° C) 또는 금속 코어 PCB (MCPCBS)를 사용합니다.
D.DURATION : 48–96 시간. 자동차 안전 시스템 (예 : 에어백 컨트롤러)은 ISO 26262를 충족시키기 위해 엄격한 테스트가 필요합니다.
E.Standard : AEC-Q100 (2 등급, 1000 개 이상의 사이클에 대해 125 ° C를 지정하고 Burn-in은 이것과 정렬됩니다).

4. 의료 기기 (임플란트, MRI 장비)
A. 운영 온도 범위 : 10–40 ° C (신체 접촉) 또는 -20–60 ° C (이미징 시스템).
B. 최적화 된 화상 온도 : 60–85 ° C (임플란트) 또는 85–105 ° C (이미징).
C.Rationale : 임플란 타이블은 고열에 민감한 생체 적합 물질 (예 : 엿보기 기판)을 사용합니다. 이미징 시스템은 전원 공급 장치를 강조하기 위해 더 높은 온도가 필요합니다.
D.DURATION : 72–120 시간. 더 긴 테스트는 생명-중요 응용 분야의 신뢰성을 보장합니다.
E.Standard : ISO 13485 (임상 사용에 대한 화상 온도의 검증이 필요함).

5. 항공 우주 및 방어 (레이더, 항공 전자국)
A. 운영 온도 범위 : -55–125 ° C (극한 환경).
B. 최적화 된 번인 온도 : 125–175 ° C.
C.Rationale : 고성능 기판 (예 : PTFE, TG = 260 ° C)을 사용하여 175 ° C를 견딜 수 있습니다. 방사선 유발 노화에 대한 내성을 테스트합니다.
D.DURATION : 96–168 시간 (1 주). 20 년 이상 수명이있는 시스템에 중요합니다.
E.Standard : MIL-STD-883H (메소드 1015, 클래스 H 장치의 경우 168 시간 동안 125 ° C를 지정).

화상 온도 대 지속 시간 : 스위트 스팟 찾기

온도와 지속 시간은 결함을 노출시키기 위해 함께 작동합니다. 온도가 높을수록 필요한 시간을 줄이지 만 균형은 핵심입니다.

피해야 할 일반적인 화상 실수
가이드 라인이 있더라도 온도 선택의 오류는 일반적입니다.

1. 구성 요소 등급을 무시합니다
85 ° C 등급 커패시터가있는 PCB는 기판 (FR-4)이 허용하더라도 105 ° C 연소를 안전하게 겪을 수 없습니다. 최대 작동 온도에 대한 구성 요소 데이터 시트를 항상 확인하십시오.

2. 모든 층의 균일 한 온도
다층 PCB에서 내부 층은 열을 가두어 표면 온도보다 5-10 ° C에 도달합니다. 열 모델링 (예 : ANSYS)을 사용하여 내부 레이어가 TG 이하로 유지되도록하십시오.

3. 굽기 사후 테스트를 건너 뛰기
Burn-In은 실패를 식별하지만 테스트 후 (전기 연속성, 신호 무결점)는 건강한 PCB가 손상되지 않았 음을 확인합니다. 125 ° C 번 인은 즉각적인 고장을 일으키지 않고 솔더 조인트를 약화시킬 수 있습니다.

4. 습도가 내려다 보입니다
습한 환경 (예 : 실외 센서)의 PCB의 경우 85 ° C를 85% 상대 습도 (Jedec Jesd22-A110 당)와 결합하여 부식을 가속화하여 추적 문제를 노출시킵니다.

화상 온도를 검증하는 방법
전체 생산 전에 선택한 온도를 작은 배치 (10–50 PCB)로 검증하십시오.
1. 적극적인 테스트 : 전기 테스트 (연속성, 임피던스) 및 육안 검사를 수행합니다.
2. 번 입자 : 계획된 기간 동안 목표 온도에서 실행.
3. 게시물 테스트 : 전기/시각적 검사를 반복하십시오. 실패율을 과거 데이터와 비교하십시오.
4. 조정 : PCB의> 5%가 테스트 후 실패하면 온도가 10 ° C입니다. <1%가 실패하면 더 많은 결함을 잡으려면 5-10 ° C 증가를 고려하십시오.

FAQ
Q : 화상이 건강한 PCB를 손상시킬 수 있습니까?
A : 예, 온도가 재료 한계를 초과하는 경우. 예를 들어, 표준 FR-4 (TG = 130 ° C)의 150 ° C 연소는 IPC 테스트에 따라 PCB의 30%가 박리됩니다. 항상 TG 이하로 유지하십시오.

Q : "일대일에 맞는"온도가 있습니까?
A : 아니요. 아니요. 스마트 폰 PCB (85 ° C 번 인)와 항공 우주 PCB (150 ° C)는 크게 다른 요구가 있습니다. 최종 사용 및 재료 한계와 일치합니다.

Q : PCB가 혼합 구성 요소 (약 85 ° C, 약 125 ° C 등급)가 있으면 어떻게해야합니까?
A : 가장 낮은 구성 요소 등급을 최대 온도로 사용하십시오. 예를 들어, 85 ° C 커패시터가 125 ° C 반도체와 쌍을 이루면 85 ° C에서 CAP 연소.

Q : Burn-In은 다른 신뢰성 테스트를 대체합니까?
A : 아니요. 열 순환, 진동 및 습도 테스트를 보완합니다. 화상은 유아 사망률을 잡는다. 다른 테스트는 장기 탄력성을 검증합니다.

결론
최적의 화상 온도는 스트레스와 안전성 균형을 유지하여 테스트 중에 약한 부품이 실패 할 수 있도록합니다. 온도를 PCB 재료, 최종 사용 환경 및 산업 표준과 정렬함으로써 제조업체는 현장 장애를 크게 줄일 수 있습니다. 85 ° C에서 소비자 가제트를 테스트하든 150 ° C에서 항공 우주 시스템을 테스트하든 목표는 동일하게 유지됩니다. 전체 수명을 위해 안정적으로 수행하는 PCB를 제공합니다.