PCBA电气应力测试方法概述与分享

PCBA电气应力测试方法概述与分享

批量生产和原型设计中的质量控制有一组重要的共同任务：需要进行 PCB 测试。 PCBA中您需要执行的具体测试集取决于其应用领域、理想的使用条件，当然还有您产品的相关行业标准。 在制造和组装过程中，您可能需要对 PCB/PCBA 进行一些基本测试和检查。 建议执行这些测试至少以确保连续性和准确组装，并简单地发现任何可能需要返工的明显缺陷。

高可靠性应用可能需要的不仅仅是简单的电气测试和检查，无论是在制造/组装过程中、原型交到设计团队手中和/或由外部测试实验室进行。 电应力测试只是高可靠性组件中应进行的可能测试之一，以确保 PCBA 能够承受恶劣的电气条件。

电压测试的基础知识

首先，当涉及到测试之类的事情时，新设计师可能会认为自己忘记了一些东西，或者必须计划一些极端的测试才能接受制造商提供的电路板。 你会进行很多功能测试，但你不需要担心特定量化电路板中的应力限制，除非你经过标准组织（如UL）审查，你的产品有法规要求，并且 您正在向高容量过渡。 电路板组装及电路板加工厂家讲解PCBA电应力测试方法概述。

如果您正在制作原型，或者您只生产少量一次性板，请不要过度考虑这一点。 爱好、简单原型、演示板项目或一次性项目通常不适合电压测试。 有一些数量为 1 的例外情况，例如高度专业化的航空航天产品（卫星、无人机等）。 如果您的电路板不会部署在存在极端电应力风险的区域或条件下，则您可能不需要执行电应力测试。

顺便问一下，目前电压测试的新技术是什么，“压力”到底是什么？ 一些主要的压力测试方法可能属于以下领域：

电气过应力测试

静电放电（ESD）测试

环境压力筛选

加速寿命测试

这个想法是找出会导致董事会意外失败的问题，或者简单地量化董事会何时会失败（或两者兼而有之）。 尽管在制造过程中可能会进行其他质量控制测试，但我们暂时重点关注上述列表。

电气过载（EOS）测试

有时这会与 ESD 相混淆，因为它们都是对元件造成过应力的形式。 EOS 测试可能是可以执行的最简单的电压测试：组件基本上处于过载状态，并且对 DUT 进行监控，直到设备出现故障。 这通常在晶圆级或单个器件级执行，只是为了量化器件何时会发生故障及其故障机制。 电路板组装及电路板加工厂家讲解PCBA电应力测试方法概述。

如果您查看数据表中的评级，您将看到基于各个组件的 EOS 测试结果的建议。 这些评级是根据安全边际定义的，因此您也许能够超越它们。 您看不到的是系统级的电气过载。 这是您需要在每个接口和电源处手动使系统过载的地方，并且您需要监视性能或输出以确保设备能够承受任何预期的过载。

静电放电（ESD）测试

这项测试正如它的名字一样：测试PCBA能够承受ESD事件的程度。 当 ESD 事件发生时，您的 PCBA 将与非常强的电脉冲相互作用，该脉冲可能达到超过 10000 V 和超过几安培的电流。 如果此类事件未转移回系统中的安全接地，则组件可能会损坏。 ESD 电路设计用于吸收 ESD 脉冲和/或将 ESD 脉冲从组件转移到系统中的安全接地区域。 一些数字接口（例如以太网 PHY 上的 IEEE 802.3 标准）有自己的 ESD 要求，必须在组件级别满足这些要求。

JEDEC 在组件级和系统级区分 ESD。 PCB设计人员需要考虑系统级会发生什么，因为这是他们可以控制的区域。

该图显示了系统级 ESD 可能发生的位置。 暴露的 IO 和连接器是 ESD 事件可以向系统传输电脉冲并可能损坏组件的明显位置。

PCBA 中发生系统级 ESD 事件，可能会影响多个组件，从而导致以下结果之一：

如果系统继续工作就没有问题

系统发生故障/锁定（软故障），但没有物理故障。

系统物理损坏（硬故障）

IPC标准之外的各种行业标准都对设备承受静电放电的能力提出了要求。 具体测试方法取决于您的产品采用的标准（例如IEC 62368-1/IEC 61000、汽车用ISO 10605、航空电子用DO-160等）。 请参阅您的产品和行业的相关安全标准，以确定您的产品所需的 ESD 保护级别。

环境压力筛选（ESS）测试

这些测试旨在密切模拟设备的理想部署环境。 ESS 测试可能涉及应用热循环、跌落测试、振动测试、热/机械冲击测试以及设备在运行期间预期的任何其他环境或机械暴露。 更专业的测试方法可能包括碰撞测试、压力和湿度测试，甚至海拔测试。 高可靠性系统需要承受电气运行过程中的所有这些环境因素，因此通常需要进行各种测试来确保可靠性。

在这些测试之前、期间和之后也会进行功能测试，以充分确定设计是否会失败以及功能是否会受到损害。 这些测试不仅关注电应力，还验证各种压力条件下的功能，其中可能包括电过应力甚至 ESD。 由于这通常是需要执行的专业测试的组合，因此严格的评估是由设计团队而不是制造商执行的。

加速寿命测试

这是指旨在确定新设备的大致寿命的一组可能的测试。 加速寿命测试通常被归类为“老化测试”，尽管这些测试有许多变体。 加速寿命试验可分为以下几个方面：

老化测试：一种使用统计技术来确定哪些组件和/或组件将提前失效的方法。

高加速寿命测试 (HALT)：此处的目标是向设备施加压力，直至其在严重过度操作期间发生故障。 这模拟了设备部署的实际环境条件下的过度操作。

高加速压力测试 (HAST)：与 HALT 类似，因为设计会承受压力直至完全失效。

高加速压力测试 (HASS)：使用与 HASS 相同的环境压力，但水平较低，通常在完成完整的 HALT 测试后进行。

只要有合适的测试室和设备，任何这些寿命/压力测试都可以根据上述其他测试方法进行。 此类测试组合可能是高度专业化的，但它们对于确定电子产品的使用寿命和识别故障机制至关重要。

故障分析

上述电气应力测试的目的是确定设备的极限并评估其在运行过程中承受环境条件的能力。 如果您发现设计无法承受预期的压力水平而发生故障，则需要进行一些故障分析，以确定设备故障的根本原因。 故障可能发生在组件级别、电路板级别或两者兼而有之，因此需要进行一些取证调查来确定故障机制。 电路板组装及电路板加工厂家讲解PCBA电应力测试方法概述。