印制線路板熱沖擊測試
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發布(bu)日期： 2020.07.31
印(yin)制(zhi)線路板(ban)(ban)的歷史可以追(zhui)溯到20世紀(ji)初期(qi)，而這個行業真正(zheng)有(you)所起色是在第二(er)次世界(jie)大戰以后。從(cong)20世紀(ji)40年(nian)代(dai)(dai)(dai)到50年(nian)代(dai)(dai)(dai)再(zai)到60年(nian)代(dai)(dai)(dai)，PCB的構造(zao)開始不(bu)斷進化，樹脂(zhi)和層壓板(ban)(ban)替代(dai)(dai)(dai)了(le)(le)原來的纖維板(ban)(ban)和木材，鉚(liu)釘代(dai)(dai)(dai)替了(le)(le)早期(qi)的電鍍通孔。隨著行業的發展，IPC——印(yin)制(zhi)線路板(ban)(ban)行業的貿易協會(hui)——在20世紀(ji)50年(nian)代(dai)(dai)(dai)末(mo)舉辦了(le)(le)次會(hui)議。
也正是在那個時候，印(yin)制線路(lu)板(ban)測試才真正成為討論話題，而批用于(yu)判斷PCB結構穩健性的測試中就含有熱沖擊測試。這個測試非常簡單：通過將PCB暴露(lu)在極熱和(he)極冷溫度環境下(xia)對線路(lu)板(ban)施加應力和(he)拉力。
在此(ci)類(lei)測(ce)試(shi)中，早開發出的(de)(de)一種更適用于試(shi)樣測(ce)試(shi)的(de)(de)測(ce)試(shi)方法(fa)——MIL-STD-202，這種方法(fa)的(de)(de)用途說(shuo)明(ming)詳盡(jin)敘(xu)述(shu)了測(ce)試(shi)的(de)(de)設計目的(de)(de)：“本試(shi)驗用于判斷(duan)暴露在極高溫(wen)和極低溫(wen)環境下(xia)的(de)(de)零(ling)件(jian)的(de)(de)耐受性，以(yi)及零(ling)件(jian)對溫(wen)度(du)轉(zhuan)(zhuan)換所帶來(lai)的(de)(de)沖(chong)擊的(de)(de)抵抗(kang)能力，比如設備或零(ling)件(jian)會從加熱的(de)(de)室內直接轉(zhuan)(zhuan)移到嚴寒區(qu)域，這時就會經歷(li)溫(wen)度(du)轉(zhuan)(zhuan)換帶來(lai)的(de)(de)沖(chong)擊。”
批用于判斷PCB結構穩健(jian)性(xing)的(de)測試(shi)中(zhong)就含有熱沖擊測試(shi)。（圖片來源(yuan)于網(wang)絡）
該文件(jian)(jian)還描(miao)述了使用環(huan)境試(shi)驗倉和液浴(yu)的(de)(de)(de)熱沖擊測試(shi)。對于使用液浴(yu)的(de)(de)(de)測試(shi)，該文件(jian)(jian)在液體(ti)種(zhong)類的(de)(de)(de)使用方面給(gei)出(chu)了指(zhi)導(dao)意見(jian)，顯然(ran)，對于所有列出(chu)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)測試(shi)條(tiao)件(jian)(jian)而言(yan)，水(shui)可不是(shi)合(he)適(shi)的(de)(de)(de)液體(ti)。文件(jian)(jian)還給(gei)出(chu)了停(ting)留時間(jian)的(de)(de)(de)表格(ge)(ge)。停(ting)留時間(jian)指(zhi)的(de)(de)(de)是(shi)試(shi)樣暴露(lu)在給(gei)定的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)條(tiao)件(jian)(jian)下停(ting)留的(de)(de)(de)時間(jian)，其時長必須要(yao)確保試(shi)樣溫(wen)(wen)(wen)度(du)達(da)到(dao)了預期的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)。表格(ge)(ge)還對停(ting)留時間(jian)和試(shi)樣重量的(de)(de)(de)聯系給(gei)出(chu)了一些指(zhi)導(dao)意見(jian)。我(wo)十分(fen)推薦你們用這個(ge)表格(ge)(ge)作為(wei)指(zhi)導(dao)，以(yi)達(da)到(dao)行業公(gong)認的(de)(de)(de)停(ting)留時間(jian)。
隨著時(shi)間的(de)(de)推移，其(qi)(qi)他的(de)(de)熱沖(chong)擊測(ce)試(shi)方(fang)法也開發(fa)了(le)出來，但因(yin)為(wei)測(ce)試(shi)本(ben)身就不(bu)是(shi)很復雜，所以(yi)這些測(ce)試(shi)方(fang)法都(dou)驚(jing)人的(de)(de)相似。再回(hui)到IPC，對(dui)此(ci)感(gan)興(xing)趣的(de)(de)委員(yuan)會主動負責(ze)研發(fa)直(zhi)接能測(ce)試(shi)PCB結構的(de)(de)方(fang)法。其(qi)(qi)中兩個普遍的(de)(de)測(ce)試(shi)方(fang)法是(shi)IPC-TM-650和(he)(he)IPC-TM-650。每種測(ce)試(shi)方(fang)法，以(yi)及在IPC-TM-650測(ce)試(shi)方(fang)法手冊中委員(yuan)會成員(yuan)開發(fa)出的(de)(de)其(qi)(qi)他方(fang)法，都(dou)要將熱沖(chong)擊和(he)(he)某種分(fen)析測(ce)試(shi)相結合(he)來評估PCB的(de)(de)應力(li)承受能力(li)。
任何進行過(guo)或承熱沖擊測試(shi)(shi)的(de)人都知道這一(yi)過(guo)程是(shi)非常漫長(chang)的(de)。我之前提到(dao)過(guo)，熱沖擊測試(shi)(shi)一(yi)點都不(bu)復雜；但熱力學(xue)定律是(shi)有極(ji)限的(de)，因為熱質量和(he)熱量轉(zhuan)移限制(zhi)會(hui)大幅延長(chang)規定的(de)熱沖擊測試(shi)(shi)時間。
熱(re)量轉移(yi)。（圖片來源于網絡(luo)）
為了改善測試(shi)過程持續時間過長的(de)問題，一(yi)項簡稱為HATS（高度加速(su)熱(re)沖(chong)(chong)擊(ji)）的(de)技術應運(yun)而(er)生。這個(ge)改進的(de)測試(shi)原理(li)是：通過減少(shao)試(shi)樣(yang)達到(dao)所需(xu)溫度極值的(de)時間來(lai)加速(su)傳(chuan)統(tong)的(de)熱(re)沖(chong)(chong)擊(ji)測試(shi)。這一(yi)方法需(xu)要用到(dao)特殊(shu)設(she)計的(de)測試(shi)取樣(yang)，對于(yu)(yu)那些想要測試(shi)實體(ti)產品(pin)的(de)人來(lai)說可能(neng)不太實際；但對于(yu)(yu)設(she)備設(she)置來(lai)說是很有必(bi)要的(de)，并且終能(neng)實現測試(shi)時間的(de)縮短(duan)。
后要(yao)說(shuo)的(de)(de)是(shi)(shi)，熱沖擊(ji)測(ce)(ce)(ce)試這(zhe)一概念并(bing)不(bu)是(shi)(shi)新提(ti)出(chu)的(de)(de)，并(bing)且(qie)在(zai)(zai)所有的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)試方(fang)法中(zhong)，零件暴露(lu)(lu)在(zai)(zai)特定(ding)環(huan)境中(zhong)的(de)(de)過程也都(dou)是(shi)(shi)十分(fen)相似的(de)(de)。而且(qie)，考慮(lv)到(dao)測(ce)(ce)(ce)試理(li)論本身十分(fen)簡單，可(ke)以說(shuo)過去幾年中(zhong)我們在(zai)(zai)這(zhe)方(fang)面取得的(de)(de)進步是(shi)(shi)非常(chang)少的(de)(de)，雖然HATS測(ce)(ce)(ce)試的(de)(de)前(qian)景很不(bu)錯，但也受(shou)到(dao)了一些(xie)人的(de)(de)反對。歸根結底，對暴露(lu)(lu)在(zai)(zai)特定(ding)環(huan)境“期間(jian)”或“前(qian)后”時段的(de)(de)評估是(shi)(shi)測(ce)(ce)(ce)試領(ling)域里的(de)(de)重(zhong)中(zhong)之重(zhong)。能夠在(zai)(zai)不(bu)斷積累經(jing)驗(yan)的(de)(de)過程中(zhong)發現故(gu)障、定(ding)位故(gu)障點和理(li)解故(gu)障原因——這(zhe)才是(shi)(shi)檢驗(yan)員真正得到(dao)的(de)(de)收獲。這(zhe)種(zhong)收獲不(bu)只適(shi)用于PCB測(ce)(ce)(ce)試樣(yang)品，還適(shi)用于暴露(lu)(lu)在(zai)(zai)熱沖擊(ji)測(ce)(ce)(ce)試環(huan)境中(zhong)的(de)(de)任(ren)何試樣(yang)。如果沒(mei)有任(ren)何可(ke)參考的(de)(de)度量標準來(lai)檢測(ce)(ce)(ce)樣(yang)品的(de)(de)可(ke)靠性，那你(ni)做(zuo)這(zhe)個測(ce)(ce)(ce)試又(you)有什么意(yi)義呢？
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