PCBA電氣應(yīng)力測試方法概述與分享

批量生產(chǎn)和原型設(shè)計中的質(zhì)量控制有一組重要的共同任務(wù)：需要進(jìn)行 PCB 測試。 PCBA中您需要執(zhí)行的具體測試集取決于其應(yīng)用領(lǐng)域、理想的使用條件，當(dāng)然還有您產(chǎn)品的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 在制造和組裝過程中，您可能需要對 PCB/PCBA 進(jìn)行一些基本測試和檢查。 建議執(zhí)行這些測試至少以確保連續(xù)性和準(zhǔn)確組裝，并簡單地發(fā)現(xiàn)任何可能需要返工的明顯缺陷。

高可靠性應(yīng)用可能需要的不僅僅是簡單的電氣測試和檢查，無論是在制造/組裝過程中、原型交到設(shè)計團(tuán)隊手中和/或由外部測試實驗室進(jìn)行。 電應(yīng)力測試只是高可靠性組件中應(yīng)進(jìn)行的可能測試之一，以確保 PCBA 能夠承受惡劣的電氣條件。

電壓測試的基礎(chǔ)知識

首先，當(dāng)涉及到測試之類的事情時，新設(shè)計師可能會認(rèn)為自己忘記了一些東西，或者必須計劃一些極端的測試才能接受制造商提供的電路板。 你會進(jìn)行很多功能測試，但你不需要擔(dān)心特定量化電路板中的應(yīng)力限制，除非你經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)組織（如UL）審查，你的產(chǎn)品有法規(guī)要求，并且 您正在向高容量過渡。 電路板組裝及電路板加工廠家講解PCBA電應(yīng)力測試方法概述。

如果您正在制作原型，或者您只生產(chǎn)少量一次性板，請不要過度考慮這一點(diǎn)。 愛好、簡單原型、演示板項目或一次性項目通常不適合電壓測試。 有一些數(shù)量為 1 的例外情況，例如高度專業(yè)化的航空航天產(chǎn)品（衛(wèi)星、無人機(jī)等）。 如果您的電路板不會部署在存在極端電應(yīng)力風(fēng)險的區(qū)域或條件下，則您可能不需要執(zhí)行電應(yīng)力測試。

順便問一下，目前電壓測試的新技術(shù)是什么，“壓力”到底是什么？ 一些主要的壓力測試方法可能屬于以下領(lǐng)域：

電氣過應(yīng)力測試

靜電放電（ESD）測試

環(huán)境壓力篩選

加速壽命測試

這個想法是找出會導(dǎo)致董事會意外失敗的問題，或者簡單地量化董事會何時會失敗（或兩者兼而有之）。 盡管在制造過程中可能會進(jìn)行其他質(zhì)量控制測試，但我們暫時重點(diǎn)關(guān)注上述列表。

電氣過載（EOS）測試

有時這會與 ESD 相混淆，因為它們都是對元件造成過應(yīng)力的形式。 EOS 測試可能是可以執(zhí)行的最簡單的電壓測試：組件基本上處于過載狀態(tài)，并且對 DUT 進(jìn)行監(jiān)控，直到設(shè)備出現(xiàn)故障。 這通常在晶圓級或單個器件級執(zhí)行，只是為了量化器件何時會發(fā)生故障及其故障機(jī)制。 電路板組裝及電路板加工廠家講解PCBA電應(yīng)力測試方法概述。

如果您查看數(shù)據(jù)表中的評級，您將看到基于各個組件的 EOS 測試結(jié)果的建議。 這些評級是根據(jù)安全邊際定義的，因此您也許能夠超越它們。 您看不到的是系統(tǒng)級的電氣過載。 這是您需要在每個接口和電源處手動使系統(tǒng)過載的地方，并且您需要監(jiān)視性能或輸出以確保設(shè)備能夠承受任何預(yù)期的過載。

靜電放電（ESD）測試

這項測試正如它的名字一樣：測試PCBA能夠承受ESD事件的程度。 當(dāng) ESD 事件發(fā)生時，您的 PCBA 將與非常強(qiáng)的電脈沖相互作用，該脈沖可能達(dá)到超過 10000 V 和超過幾安培的電流。 如果此類事件未轉(zhuǎn)移回系統(tǒng)中的安全接地，則組件可能會損壞。 ESD 電路設(shè)計用于吸收 ESD 脈沖和/或?qū)?ESD 脈沖從組件轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)中的安全接地區(qū)域。 一些數(shù)字接口（例如以太網(wǎng) PHY 上的 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)）有自己的 ESD 要求，必須在組件級別滿足這些要求。

JEDEC 在組件級和系統(tǒng)級區(qū)分 ESD。 PCB設(shè)計人員需要考慮系統(tǒng)級會發(fā)生什么，因為這是他們可以控制的區(qū)域。

該圖顯示了系統(tǒng)級 ESD 可能發(fā)生的位置。 暴露的 IO 和連接器是 ESD 事件可以向系統(tǒng)傳輸電脈沖并可能損壞組件的明顯位置。

PCBA 中發(fā)生系統(tǒng)級 ESD 事件，可能會影響多個組件，從而導(dǎo)致以下結(jié)果之一：

如果系統(tǒng)繼續(xù)工作就沒有問題

系統(tǒng)發(fā)生故障/鎖定（軟故障），但沒有物理故障。

系統(tǒng)物理損壞（硬故障）

IPC標(biāo)準(zhǔn)之外的各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都對設(shè)備承受靜電放電的能力提出了要求。 具體測試方法取決于您的產(chǎn)品采用的標(biāo)準(zhǔn)（例如IEC 62368-1/IEC 61000、汽車用ISO 10605、航空電子用DO-160等）。 請參閱您的產(chǎn)品和行業(yè)的相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，以確定您的產(chǎn)品所需的 ESD 保護(hù)級別。

環(huán)境壓力篩選（ESS）測試

這些測試旨在密切模擬設(shè)備的理想部署環(huán)境。 ESS 測試可能涉及應(yīng)用熱循環(huán)、跌落測試、振動測試、熱/機(jī)械沖擊測試以及設(shè)備在運(yùn)行期間預(yù)期的任何其他環(huán)境或機(jī)械暴露。 更專業(yè)的測試方法可能包括碰撞測試、壓力和濕度測試，甚至海拔測試。 高可靠性系統(tǒng)需要承受電氣運(yùn)行過程中的所有這些環(huán)境因素，因此通常需要進(jìn)行各種測試來確保可靠性。

在這些測試之前、期間和之后也會進(jìn)行功能測試，以充分確定設(shè)計是否會失敗以及功能是否會受到損害。 這些測試不僅關(guān)注電應(yīng)力，還驗證各種壓力條件下的功能，其中可能包括電過應(yīng)力甚至 ESD。 由于這通常是需要執(zhí)行的專業(yè)測試的組合，因此嚴(yán)格的評估是由設(shè)計團(tuán)隊而不是制造商執(zhí)行的。

加速壽命測試

這是指旨在確定新設(shè)備的大致壽命的一組可能的測試。 加速壽命測試通常被歸類為“老化測試”，盡管這些測試有許多變體。 加速壽命試驗可分為以下幾個方面：

老化測試：一種使用統(tǒng)計技術(shù)來確定哪些組件和/或組件將提前失效的方法。

高加速壽命測試 (HALT)：此處的目標(biāo)是向設(shè)備施加壓力，直至其在嚴(yán)重過度操作期間發(fā)生故障。 這模擬了設(shè)備部署的實際環(huán)境條件下的過度操作。

高加速壓力測試 (HAST)：與 HALT 類似，因為設(shè)計會承受壓力直至完全失效。

高加速壓力測試 (HASS)：使用與 HASS 相同的環(huán)境壓力，但水平較低，通常在完成完整的 HALT 測試后進(jìn)行。

只要有合適的測試室和設(shè)備，任何這些壽命/壓力測試都可以根據(jù)上述其他測試方法進(jìn)行。 此類測試組合可能是高度專業(yè)化的，但它們對于確定電子產(chǎn)品的使用壽命和識別故障機(jī)制至關(guān)重要。

故障分析

上述電氣應(yīng)力測試的目的是確定設(shè)備的極限并評估其在運(yùn)行過程中承受環(huán)境條件的能力。 如果您發(fā)現(xiàn)設(shè)計無法承受預(yù)期的壓力水平而發(fā)生故障，則需要進(jìn)行一些故障分析，以確定設(shè)備故障的根本原因。 故障可能發(fā)生在組件級別、電路板級別或兩者兼而有之，因此需要進(jìn)行一些取證調(diào)查來確定故障機(jī)制。 電路板組裝及電路板加工廠家講解PCBA電應(yīng)力測試方法概述。