如何根據(jù)產(chǎn)品的耐用性需求設(shè)計(jì)PCBA測(cè)試
在電子產(chǎn)品制造中,功能性測(cè)試只是確保產(chǎn)品合格的第一步。真正區(qū)分普通產(chǎn)品和高可靠性產(chǎn)品的,是其在長(zhǎng)期使用中對(duì)各種環(huán)境壓力的耐受能力。因此,如何根據(jù)產(chǎn)品的耐用性需求來(lái)設(shè)計(jì)PCBA測(cè)試方案,是PCBA加工過(guò)程中至關(guān)重要的一環(huán)。這不僅僅是為了篩選出不良品,更是為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝,確保產(chǎn)品在真實(shí)世界中的表現(xiàn)。

1、了解產(chǎn)品的“生命周期”與環(huán)境應(yīng)力
在設(shè)計(jì)任何測(cè)試方案之前,我們必須首先回答一個(gè)問(wèn)題:這個(gè)產(chǎn)品將在什么樣的環(huán)境下工作?
消費(fèi)電子產(chǎn)品,如手機(jī)和智能手表,需要抵抗日常的跌落、震動(dòng)和溫度變化。
工業(yè)控制設(shè)備,可能要面對(duì)工廠車(chē)間的高溫、高濕、粉塵和持續(xù)震動(dòng)。
車(chē)載電子,則必須承受從嚴(yán)寒到酷暑的劇烈溫變,以及汽車(chē)引擎和路面帶來(lái)的強(qiáng)烈振動(dòng)。
醫(yī)療設(shè)備,則對(duì)可靠性有近乎嚴(yán)苛的要求,任何故障都可能危及生命。
不同的應(yīng)用場(chǎng)景決定了PCBA將要承受的應(yīng)力類(lèi)型和強(qiáng)度。一個(gè)有效的測(cè)試方案必須模擬這些應(yīng)力,甚至將其放大,以便在產(chǎn)品出廠前發(fā)現(xiàn)潛在的弱點(diǎn)。這是PCBA加工流程中,從“能用”邁向“耐用”的關(guān)鍵一步。
2、建立分層次的測(cè)試策略
一個(gè)全面的測(cè)試策略不應(yīng)是單一的,而應(yīng)是分層次的。
第一層:功能與制造缺陷測(cè)試。 這是基礎(chǔ),包括自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)和X射線檢查(X-ray)來(lái)發(fā)現(xiàn)焊接缺陷,以及在線測(cè)試(ICT)和功能測(cè)試(FCT)來(lái)驗(yàn)證電路板的基本電氣性能和功能。這些是所有PCBA加工都應(yīng)包含的最低要求。
第二層:可靠性與環(huán)境應(yīng)力測(cè)試。 這一層是為高耐用性產(chǎn)品量身定做的。
高低溫循環(huán)測(cè)試(Thermal Cycling):將PCBA置于交替的高溫和低溫環(huán)境中,模擬極端溫變,檢查焊點(diǎn)和元器件是否因熱脹冷縮而失效。
振動(dòng)測(cè)試(Vibration Test):模擬產(chǎn)品在運(yùn)輸或使用中可能遇到的震動(dòng),檢驗(yàn)元器件是否松動(dòng)、脫落,或焊點(diǎn)是否開(kāi)裂。
高加速壽命測(cè)試(HALT):通過(guò)施加比實(shí)際環(huán)境更嚴(yán)苛的溫度和振動(dòng)應(yīng)力,迅速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造弱點(diǎn)。
3、模擬真實(shí)環(huán)境的可靠性測(cè)試
為了更精確地評(píng)估產(chǎn)品耐用性,我們需要引入更接近真實(shí)使用場(chǎng)景的測(cè)試。
老化測(cè)試(Burn-in Test):將PCBA在工作狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間,通常是數(shù)小時(shí)甚至幾天,目的是讓那些“早期失效”的元器件(即所謂的“嬰兒期死亡”元器件)在出廠前暴露出來(lái)。這對(duì)于高可靠性產(chǎn)品,如服務(wù)器、醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)控制器尤為重要。
濕熱測(cè)試(Damp Heat Test):模擬高濕度環(huán)境,檢查電路板的防潮能力,防止因濕氣引起的絕緣失效或金屬腐蝕。
鹽霧測(cè)試(Salt Spray Test):針對(duì)在海洋或沿海等鹽霧環(huán)境中使用的產(chǎn)品,驗(yàn)證其防腐蝕能力。
4、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量改進(jìn)閉環(huán)
測(cè)試的目的不只是淘汰不良品,更重要的是收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。每一次失敗都是一次寶貴的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。當(dāng)高加速壽命測(cè)試發(fā)現(xiàn)某個(gè)特定電容的焊點(diǎn)在高頻振動(dòng)下失效時(shí),這一數(shù)據(jù)必須反饋給設(shè)計(jì)部門(mén),讓他們重新評(píng)估元器件的布局;同時(shí),也要反饋給PCBA加工團(tuán)隊(duì),讓他們檢查焊接參數(shù)是否需要調(diào)整。
通過(guò)將測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作的見(jiàn)解,企業(yè)可以創(chuàng)建一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的閉環(huán)。這種以耐用性需求為導(dǎo)向的測(cè)試策略,能夠幫助制造商在產(chǎn)品出廠前就發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題,從而降低售后成本,提升產(chǎn)品信譽(yù),最終在市場(chǎng)上贏得客戶的信任。