Optimale verbrandingstesttemperaturen voor PCB-betrouwbaarheid: een uitgebreide gids

Klant-anthroseerde beelden

Door PCB's te onderwerpen aan hoge temperaturen en elektrische spanning, kunnen ze de kwaliteit van de PCB's verbeteren.fabrikanten kunnen zwakke onderdelen identificerenHet resultaat hangt af van één cruciale variabele: temperatuur.en gebreken blijven verborgenDit is hoe u de optimale verbrandingstemperatuur voor uw PCB kunt bepalen, of het nu voor een smartphone, een industriële robot of een medisch apparaat bestemd is.

Belangrijke dingen om mee te nemen.
a.De verbrandingstemperaturen moeten de maximale werktemperatuur van de PCB's met 20°C30°C overschrijden om de detectie van defect te versnellen zonder dat de onderdelen worden beschadigd.
b.Materialengrenzen (bijv. FR-4 ′s glazen overgangstemperatuur, Tg) bepalen bovengrenzen: typische PCB's maximaal 125°C, terwijl hoogtemperatuurontwerpen (PTFE, keramiek) 150~200°C verdragen.
c.Industriestandaarden (AEC-Q100 voor de automobielindustrie, IPC-9701 voor algemeen gebruik) geven een temperatuurbereik aan: 85°C voor consumentenelektronica, 125°C voor de automobielindustrie en 130°C voor de luchtvaart.
d.De testduur hangt samen met de temperatuur: bij hogere temperaturen (125°C) zijn 24 à 48 uur nodig, terwijl bij matige temperaturen (85°C) 48 à 72 uur nodig is om defect te detecteren.

Wat is een burn-in test en waarom is het belangrijk
Burn-in testen is een stresstestproces waarbij PCB's worden blootgesteld aan verhoogde temperaturen, spanning en soms trillingen om het falen van zwakke componenten te versnellen.Het doel ervan is om ‘de kindersterfte’, ‘defecten’, ‘problemen die vroegtijdig mislukken (binnen de eerste 10% van de levensduur van een product), maar die niet door de standaardkwaliteitscontroles worden ontdekt, te identificeren.- Wat is er?

Deze tekortkomingen zijn onder meer:
a.Koude soldeerverbindingen: Zwakke banden die onder thermische spanning barsten.
b. Afbraak van componenten: elektrolytische condensatoren met gedroogde elektrolyten of halfgeleiders met micro-scheuren.
c. Materiële inconsistenties: delaminatie in meerlagige PCB's of sporen van corrosie door vloeistofresidu's.
Zonder verbranding leiden dergelijke gebreken tot kostbare garantieclaims en reputatiebeschadiging.Uit een onderzoek van de Electronics Industry Association (EIA) is gebleken dat burn-in het veldfalen met 60~80% vermindert in toepassingen met een hoge betrouwbaarheid zoals automobiel- en medische apparaten- Wat is er?

De wetenschap van de temperatuur in verbrandingsonderzoek
De temperatuur is de meest cruciale variabele bij verbranding. Hoger temperaturen versnellen chemische reacties en fysieke stress, waardoor zwakke componenten sneller falen.Er is een delicate balans.- Ik weet het niet.
a.Te laag: De componenten worden niet voldoende gespannen, waardoor gebreken niet worden ontdekt.
b.Te hoog: beschadigt gezonde componenten (bijv. smeltloeder, delaminatie van substraten) of vervormt PCB's, waardoor nieuwe storingen ontstaan.
De optimale temperatuur hangt af van drie factoren:
1.PCB-materiaallimieten: De glazen overgangstemperatuur (Tg) van het substraat (bijv. FR-4 Tg = 130 ̊170°C) bepaalt de maximale veilige temperatuur.
2.Eindgebruiksomgeving: de verbranding moet de maximale werktemperatuur van de PCB's met 20°C30°C overschrijden om langdurige veroudering te simuleren.
3.Industriestandaarden: Richtlijnen als AEC-Q100 (automotive) en IPC-9701 (generaal) specificeren temperatuurbereiken voor betrouwbaarheid.

Hoe PCB-materialen de temperatuurgrenzen beïnvloeden
PCB-substraten en -componenten hebben strenge thermische drempelwaarden.

Belangrijkste regel: de verbrandingstemperatuur moet 10 ̊20 °C lager blijven dan de laagste materiaal Tg om te voorkomen dat gezonde PCB's worden beschadigd. Voor standaard FR-4 (Tg = 150 °C) wordt de verbrandingstemperatuur beperkt tot 130 °C.

Optimale temperatuurbereiken per toepassing

PCB-gebruiksgevallen variëren sterk, dus de verbrandingstemperaturen moeten afgestemd zijn op hun bedrijfsomgeving.

1. Consumer Electronics (smartphones, tv's)
a.Operatietemperatuurbereik: 0°70°C (omgeving).
b.Optimale verbrandingstemperatuur: 85 ∼ 105 °C.
c.Rationale: overschrijdt de maximale gebruikstemperatuur met 15°35°C, waarbij de spanningscomponenten FR-4 (Tg = 130°C) of condensatoren van consumentenkwaliteit (gegradeerd 85°C) niet beschadigen.
d.Lange duur: 24 48 uur. Langere tijdstippen (72 uur of meer) kunnen leiden tot het drogen van goedkope elektrolytische condensatoren.
e.Standaard: JEDEC JESD22-A108 (beveelt 85°C/85% RH gedurende 48 uur aan).

2Industriële elektronica (motorcontrollers, sensoren)
a.Operatietemperatuurbereik: -20°C tot 105°C (fabrieksvloeren, buitenruimtes).
b.Optimale verbrandingstemperatuur: 105 ∼ 125 °C.
c.Rationale: Testt weerbaarheid tegen extreme fabrieksomstandigheden. Gebruikt hoog-Tg FR-4 (Tg = 170°C) om 125°C te weerstaan zonder delaminatie.
d.Duur: 48­72 uur.Industriële onderdelen (bijv. krachtrestoren) hebben een langere spanning nodig om latente defecten bloot te leggen.
c.Standaard: IPC-9701 (Klasse 2, aanbevolen 125°C gedurende 48 uur).

3. Automobilische elektronica (ADAS, ECU's)
a.Bedieningstemperatuurbereik: -40 ∼125°C (motorruimtes, onderkooi).
b.Optimale verbrandingstemperatuur: 130-150°C.
c.Rationale: simuleert 10+ jaar warmte onder de kap. Gebruikt hoog-Tg FR-4 (Tg = 170°C) of metalen kern PCB's (MCPCB's) om 150°C te behandelen.
d.Lange duur: 48­96 uur. Automobiele veiligheidssystemen (bijv. airbagcontroles) moeten strikt worden getest om aan ISO 26262 te voldoen.
e.Standaard: AEC-Q100 (Klasse 2, specificeert 125°C voor meer dan 1000 cycli; verbranding is hiermee in overeenstemming).

4Medische hulpmiddelen (implantaten, MRI-apparatuur)
a.Bedieningstemperatuurbereik: 10°C-40°C (lichaamscontact) of -20°C-60°C (beeldsystemen).
b.Optimale verbrandingstemperatuur: 60°85°C (implantabel) of 85°105°C (beeldvorming).
c.Rationale: Implantaten gebruiken biocompatibele materialen (bijv. PEEK-substraten) die gevoelig zijn voor hoge hitte; beeldvormingssystemen hebben hogere temperaturen nodig om stroomvoorzieningen te stressen.
d.Lange duur: 72-120 uur.Langere tests zorgen voor betrouwbaarheid bij levensnoodzakelijke toepassingen.
e.Standaard: ISO 13485 (vereist validatie van verbrandingstemperaturen tegen klinisch gebruik).

5. Luchtvaart & Defensie (Radar, Avionics)
a.Operatietemperatuurbereik: -55 ∼125°C (extreme omstandigheden).
b.Optimale verbrandingstemperatuur: 125°C tot 175°C.
c.Rationale: Gebruikt hoogwaardige substraten (bv. PTFE, Tg = 260°C) om 175°C te weerstaan. Testt de weerstand tegen door straling veroorzaakte veroudering.
d.Lange duur: 96-168 uur (1 week). Kritisch voor systemen met een levensduur van meer dan 20 jaar.
e.Standaard: MIL-STD-883H (Methode 1015, specificeert 125°C gedurende 168 uur voor apparaten van klasse H).

Brandtemperatuur versus duur: het vinden van de juiste plek

Temperatuur en duur werken samen om gebreken aan het licht te brengen.

Veel voorkomende vergissingen
Zelfs met richtlijnen zijn fouten bij de temperatuurkeuze veel voorkomend:

1- Component ratings negeren.
Een PCB met condensatoren met een temperatuur van 85°C kan niet veilig 105°C verbranden, zelfs als het substraat (FR-4) dit toestaat.

2Eenvormige temperatuur voor alle lagen.
In meerlagige PCB's vangen de binnenste lagen warmte vast, die 5 ̊10 °C hoger is dan de oppervlaktetemperaturen. Gebruik thermische modellering (bijvoorbeeld ANSYS) om ervoor te zorgen dat de binnenste lagen onder Tg blijven.

3- Ik ga niet testen.
Bij verbranding worden storingen geïdentificeerd, maar na het testen (continuïteit van de elektriciteit, controle van de signaalintegrititeit) wordt bevestigd dat de gezonde PCB's niet beschadigd zijn.Een verbranding bij 125°C kan soldeerslijmen verzwakken zonder onmiddellijk falen te veroorzaken.- Wat is er?

4Met uitzicht op de vochtigheid.
Voor PCB's in vochtige omgevingen (bijv. buitensensoren) versnelt het combineren van 85 °C met 85% relatieve vochtigheid (per JEDEC JESD22-A110) de corrosie, waardoor sporenproblemen worden blootgelegd.

Hoe de verbrandingstemperatuur te verifiëren
Voordat de volledige productie plaatsvindt, moet de gewenste temperatuur worden gevalideerd met een kleine partij (1050 PCB's):
1.Voorafgaande test: Uitvoeren van elektrische tests (continuïteit, impedantie) en visuele inspecties.
2.Burn-in: loopt bij de beoogde temperatuur gedurende de geplande duur.
3.Post-test: herhaal elektrische/visuele controles. Vergelijk het falen met historische gegevens.
4.Aangepast: Als > 5% van de PCB's na de test niet werkt, verlaagt u de temperatuur met 10°C. Als < 1% niet werkt, overweeg dan een verhoging met 5°10°C om meer defecten op te sporen.

FAQ's
V: Kan verbranding een gezond PCB beschadigen?
A: Ja, als de temperatuur de materiële limieten overschrijdt. Bijvoorbeeld, 150°C verbranding op standaard FR-4 (Tg = 130°C) veroorzaakt 30% van de PCB's te delamineren, per IPC-test. Blijf altijd onder Tg.

V: Bestaat er een "one-size-fits-all" temperatuur?
A: Nee. Een slimfoon-PCB (85°C verbranding) en een luchtvaart-PCB (150°C) hebben zeer verschillende behoeften.

V: Wat als mijn PCB gemengde componenten heeft (ongeveer 85°C, ongeveer 125°C gemeten)?
A: Gebruik de laagste temperatuur van het onderdeel als uw maximale temperatuur. Bijvoorbeeld, als 85°C condensatoren zijn gekoppeld aan 125°C halfgeleiders, cap burn-in op 85°C.

V: Vervangt burn-in andere betrouwbaarheidstests?
A: Nee. Het is een aanvulling op de thermische cyclus, trillingen en vochtigheidstests.

Conclusie
Optimale verbrandingstemperaturen zorgen voor een evenwicht tussen stress en veiligheid, zodat zwakke componenten tijdens testen niet in het veld uitvallen.en industriële normenHet gaat erom of een consumentenapparaat bij 85°C of een ruimtesysteem bij 150°C wordt getest, het doel blijft hetzelfde:leveren van PCB's die gedurende hun gehele levensduur betrouwbaar functioneren- Wat is er?