Quels sont les types de tests environnementaux sur les PCB ?Test de forte accélération :Les tests accélérés comprennent le test de durée de vie hautement accéléré (HALT) et le dépistage de stress hautement accéléré (HASS). Ces tests évaluent la fiabilité des produits dans des environnements contrôlés, y compris des tests à haute température, humidité élevée et vibrations/chocs lorsque l'équipement est sous tension. L’objectif est de simuler les conditions qui pourraient conduire à la défaillance imminente d’un nouveau produit. Pendant les tests, le produit est surveillé dans un environnement simulé. Les tests environnementaux des produits électroniques impliquent généralement des tests dans une petite chambre environnementale.Humidité et corrosion :De nombreux PCBS seront déployés dans des environnements humides, c'est pourquoi un test courant pour la fiabilité des PCB est un test d'absorption d'eau. Dans ce type de test, le PCB est pesé avant et après avoir été placé dans une chambre environnementale à humidité contrôlée. Tout adsorbant d'eau sur la planche augmentera le poids de la planche, et tout changement significatif de poids entraînera la disqualification.Lors de la réalisation de ces tests pendant le fonctionnement, les conducteurs exposés ne doivent pas être corrodés dans un environnement humide. Le cuivre s'oxyde facilement lorsqu'il atteint un certain potentiel, c'est pourquoi le cuivre exposé est souvent plaqué avec un alliage antioxydant. Quelques exemples incluent ENIG, ENIPIG, HASL, le nickel-or et le nickel.Choc thermique et circulation :Les tests thermiques sont généralement effectués séparément des tests d’humidité. Ces tests incluent des modifications répétées de la température de la carte et la vérification de l'impact de la dilatation/contraction thermique sur la fiabilité. Lors des tests de choc thermique, le circuit imprimé utilise un système à deux chambres pour se déplacer rapidement entre deux températures extrêmes. La basse température est généralement inférieure au point de congélation et la température élevée est généralement supérieure à la température de transition vitreuse du substrat (au-dessus de ~130 °C). Le cycle thermique est réalisé à l'aide d'une seule chambre, la température passant d'un extrême à l'autre à raison de 10°C par minute.Dans les deux tests, la carte se dilate ou se contracte à mesure que sa température change. Pendant le processus d'expansion, les conducteurs et les joints de soudure sont soumis à des contraintes élevées, ce qui accélère la durée de vie du produit et permet l'identification des points de défaillance mécanique.
Carte de rodage pour les tests de fiabilitéLes équipements semi-conducteurs qui testent et éliminent les défaillances précoces au cours de la phase de « mortalité infantile » sont placés sur une carte appelée « Burn-in Board ». Sur une carte de gravure, il y a plusieurs prises pour placer le dispositif semi-conducteur (c'est-à-dire une diode laser ou une photodiode). Le nombre d'appareils placés sur une carte peut comprendre de petits lots allant de 64 à plus de 1 000 appareils en même temps.Ces cartes de déverrouillage sont ensuite insérées dans le four de déverminage qui peut être contrôlé par un ATE (Automatic Test Equipment) qui fournit les tensions obligatoires vers les échantillons tout en maintenant la température souhaitée du four. La polarisation électrique appliquée peut être statique ou dynamique.Habituellement, les composants semi-conducteurs (c'est-à-dire les diodes laser) sont poussés au-delà de ce qu'ils devront subir en utilisation normale. Cela garantit que le fabricant peut être sûr qu'il dispose d'un dispositif à diode laser ou à photodiode robuste et que le composant peut répondre aux normes de fiabilité et de qualification. Options de matériau du panneau de rodage :IS410IS410 est un système de stratifié et de préimprégné époxy FR-4 hautes performances conçu pour répondre aux exigences de l'industrie des cartes de circuits imprimés en matière de niveaux de fiabilité plus élevés et à la tendance à utiliser des soudures sans plomb.370HRLes stratifiés et préimprégnés 370HR sont fabriqués à l'aide d'un système de résine époxy multifonctionnelle brevetée haute performance 180°C Tg FR-4 conçu pour les applications de cartes de câblage imprimées (PWB) multicouches où des performances thermiques et une fiabilité maximales sont requises.BT ÉpoxyL'époxy BT est largement choisi pour ses propriétés thermiques, mécaniques et électriques exceptionnelles. Ce stratifié convient à l'assemblage de circuits imprimés sans plomb. Il est principalement utilisé pour les applications de cartes multicouches. Il présente une excellente migration électrique, une résistance d’isolation et une résistance thermique élevée. Il maintient également la force d’adhésion à haute température.PolyamideL'époxy BT est largement choisi pour ses propriétés thermiques, mécaniques et électriques exceptionnelles. Ce stratifié convient à l'assemblage de circuits imprimés sans plomb. Il est principalement utilisé pour les applications de cartes multicouches. Il présente une excellente migration électrique, une résistance d’isolation et une résistance thermique élevée. Il maintient également la force d’adhésion à haute température.Nelco 4000-13La série Nelco® N4000-13 est un système de résine époxy amélioré conçu pour offrir à la fois des propriétés thermiques exceptionnelles et une vitesse de signal élevée/faible perte de signal. Le N4000-13 SI® est excellent pour les applications qui nécessitent une intégrité optimale du signal et un contrôle précis de l'impédance, tout en conservant une fiabilité élevée grâce au CAF 2 et à la résistance thermique. Épaisseur du panneau de rodage :0,062" – 0,125" (1,57 mm – 3,17 mm) Applications de cartes de rodage :Pendant le processus de déverminage, des températures extrêmes allant souvent de 125°C à 250°C voire 300°C sont appliquées, les matériaux utilisés doivent donc être extrêmement durables. L'IS410 est utilisé pour les applications de cartes déverminables jusqu'à 155°C et généralement un polyimide pour les applications jusqu'à 250°C. Les cartes de rodage peuvent être utilisées dans des conditions de tests environnementaux telles que :HAST (Stress de Température et d'Humidité Hautement Accélérés)LTOL (durée de vie à basse température)HTOL (durée de vie à haute température) Exigences de conception de la carte de rodage :L'une des considérations les plus importantes est de sélectionner la fiabilité et la qualité les plus élevées possibles pour la carte Burn in et la prise de test. Vous ne voulez pas que votre carte ou votre socket Burn in échoue avant l’appareil testé. Par conséquent, tous les composants et connecteurs actifs/passifs doivent être conformes aux exigences de haute température, et tous les matériaux et composants doivent répondre aux exigences de haute température et de vieillissement.
Tests de fiabilité Tests d’accélérationLa plupart des dispositifs semi-conducteurs ont une durée de vie qui s'étend sur plusieurs années en utilisation normale. Cependant, nous ne pouvons pas attendre des années pour étudier un appareil ; nous devons augmenter le stress appliqué. Les contraintes appliquées améliorent ou accélèrent les mécanismes de défaillance potentiels, aident à identifier la cause profonde et aident compagnon de laboratoire prendre des mesures pour éviter le mode de défaillance.Dans les dispositifs semi-conducteurs, certains accélérateurs courants sont la température, l'humidité, la tension et le courant. Dans la plupart des cas, les tests accélérés ne modifient pas la physique de la défaillance, mais décalent le moment de l’observation. Le passage entre les conditions accélérées et les conditions d’utilisation est connu sous le nom de « déclassement ».Les tests hautement accélérés sont un élément clé des tests de qualification basés sur JEDEC. Les tests ci-dessous reflètent des conditions hautement accélérées basées sur la spécification JEDEC JESD47. Si le produit réussit ces tests, les appareils sont acceptables pour la plupart des cas d'utilisation.Cycle de températureConformément à la norme JESD22-A104, le cycle de température (TC) soumet les unités à des transitions de températures extrêmement élevées et basses entre les deux. Le test est effectué en cycliquement l'exposition de l'unité à ces conditions pendant un nombre prédéterminé de cycles.Durée de vie à haute température (HTOL)HTOL est utilisé pour déterminer la fiabilité d’un appareil à haute température dans des conditions de fonctionnement. Le test s'effectue généralement sur une période prolongée conformément à la norme JESD22-A108.Biais de température et d'humidité/test de contrainte fortement accéléré (BHAST)Selon la norme JESD22-A110, THB et BHAST soumettent un appareil à des conditions de température et d'humidité élevées sous une polarisation de tension dans le but d'accélérer la corrosion à l'intérieur de l'appareil. THB et BHAST ont le même objectif, mais les conditions et les procédures de test du BHAST permettent à l'équipe de fiabilité de tester beaucoup plus rapidement que le THB.Autoclave/HAST impartialAutoclave et Unbiased HAST déterminent la fiabilité d'un appareil dans des conditions de température et d'humidité élevées. Comme le THB et le BHAST, il est réalisé pour accélérer la corrosion. Cependant, contrairement à ces tests, les unités ne sont pas soumises à une contrainte de biais.Stockage à haute températureHTS (également appelé Bake ou HTSL) sert à déterminer la fiabilité à long terme d'un appareil sous des températures élevées. Contrairement au HTOL, l’appareil n’est pas en conditions de fonctionnement pendant toute la durée du test.Décharge électrostatique (ESD)La charge statique est une charge électrique déséquilibrée au repos. Généralement, il est créé par le frottement ou la séparation des surfaces de l'isolant ; une surface gagne des électrons, tandis que l’autre surface en perd. Le résultat est une condition électrique déséquilibrée appelée charge statique.Lorsqu'une charge statique se déplace d'une surface à une autre, elle se transforme en décharge électrostatique (ESD) et se déplace entre les deux surfaces sous la forme d'un éclair miniature.Lorsqu’une charge statique se déplace, elle se transforme en courant susceptible d’endommager ou de détruire l’oxyde de grille, les couches métalliques et les jonctions.JEDEC teste l'ESD de deux manières différentes :1. Mode corps humain (HBM)Une contrainte au niveau des composants développée pour simuler l'action d'un corps humain déchargeant la charge statique accumulée via un appareil vers la terre.2. Modèle d'appareil chargé (CDM)Une contrainte au niveau des composants qui simule les événements de charge et de décharge qui se produisent dans les équipements et processus de production, conformément à la spécification JEDEC JESD22-C101.
Test du module solaireL'énergie solaire est une sorte d'énergie renouvelable, fait référence à l'énergie du rayonnement thermique du soleil, dont la principale performance est souvent dite que les rayons du soleil, dans le monde moderne, sont généralement utilisés pour la production d'électricité ou pour fournir de l'énergie aux chauffe-eau. Dans le cas d’une diminution des combustibles fossiles, l’énergie solaire est devenue une part importante de la consommation humaine d’énergie et continue de se développer. L'utilisation de l'énergie solaire comporte deux modes de conversion photothermique. La production d'énergie solaire est une énergie renouvelable émergente, de sorte que l'industrie de la recherche et des applications de l'énergie solaire associée a également accéléré le rythme de développement. Dans le processus de recherche et de production du module solaire, les spécifications pertinentes des tests de fiabilité et des tests environnementaux ont été formulées pour garantir que le module solaire peut être durable pendant plus de 20 à 30 ans et son taux de conversion de production d'énergie lorsqu'il est utilisé dans un environnement extérieur.Illustration des tests HAST et PCT du module solaireTest de température et d'humidité IEC61215-10-13 :Les conditions de test de température et d'humidité sont de 85 ℃/85 % R.H., durée : 1 000 heures, pour déterminer la capacité du module à résister à la pénétration de l'humidité à long terme, grâce au test de température et d'humidité, des défauts peuvent être détectés : délaminage des cellules, EVA (délaminage , décoloration, génération de bulles, atomisation, brunissement), noircissement des lignes de câbles, corrosion TCO, corrosion des joints de soudure, décoloration jaune des couches minces, dégommage de la boîte de jonction... Cependant, selon les résultats des tests des centrales solaires concernées, 1 000 heures sont pas suffisant, et la situation réelle montre que le temps de test pour permettre au module de trouver le problème doit être d'au moins 3 000 à 5 000 heures. Méthode de test HAST [Test de stress hautement accéléré en température et en humidité] :HAST est l'abréviation de Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test en anglais. La méthode de test d’évaluation de la résistance à l’humidité hautement accélérée est basée sur les paramètres environnementaux de température et d’humidité. HAST et PCT [Pressure Cooker Test] sont différents des deux tests, HAST est appelé test insaturé, tandis que PCT est test d'humidité saturée, et la plus grande différence par rapport à la méthode générale de test d'évaluation de l'humidité est qu'elle se situe dans le domaine de la température et de l'humidité. au-dessus de 100 ℃ et est soumis au test d'environnement de vapeur d'eau à haute densité. Le but de HAST est d'accélérer le test d'intrusion d'humidité dans l'échantillon pour l'évaluation de la résistance à l'humidité en tirant parti du fait que la pression de vapeur d'eau dans le réservoir d'essai est bien supérieure à la pression partielle de vapeur d'eau à l'intérieur de l'échantillon. Spécifications et conditions de test du JESD22-A118 [Résistance à l'humidité accélérée-impartial] (test impartial HAST) :Il est utilisé pour évaluer la fiabilité de l'appareil dans un environnement humide, c'est-à-dire la pénétration de températures extrêmes, d'humidité et d'une pression de vapeur d'eau accrue à travers le matériau de protection externe (matériau d'encapsulation ou d'étanchéité) ou le long de l'interface du matériau de protection externe et conducteur métallique, le mécanisme de défaillance est le même que celui du test de durée de vie d'humidité en régime permanent à haute température et à humidité élevée [85 ℃/85 % HR] (JESD22-A101-B). Dans ce processus de test, aucun biais n'est appliqué pour garantir que le mécanisme de défaillance n'est pas couvert par un biais, et ce test est utilisé pour déterminer le mécanisme de défaillance dans le package. L'échantillon se trouve dans un environnement d'humidité sans condensation, seule la température est légèrement augmentée et le mécanisme de défaillance est le même que celui du test de durée de vie d'humidité en régime permanent à haute température et à humidité élevée [85 ℃/85 % RH] sans biais. Il convient de noter que, étant donné que la vapeur d'eau absorbée réduit la température de transition vitreuse de la plupart des matériaux polymères, un mode de défaillance irréel peut se produire lorsque la température est supérieure à la température de transition vitreuse.85 ℃/85 %/1 000 H (JESD22-A101) → 110 ℃/85 %/264 H (JESD22-A110, A118)Spécifications : JEDEC22-A110 (avec biais), JEDEC22-A118 (sans biais)Conditions courantes : 110 ℃/85 %R.H./264h Applicable : PET, EVA, modulesMéthode de test du PCT [Pressure Cooker Test] :Généralement connu sous le nom de test de cuisson à l'autocuiseur ou test de vapeur saturée, le plus important est de tester le produit dans des températures difficiles, une humidité saturée (100 % d'humidité relative) [vapeur d'eau saturée] et un environnement sous pression, pour tester la résistance à l'humidité élevée du produit à tester. , pour les matériaux ou modules d'emballage solaires, utilisé pour les tests d'absorption d'humidité des matériaux, de cuisson haute pression... Pour les besoins du test, si le produit à tester est une Cellule, il est utilisé pour tester la résistance à l'humidité de la Cellule. Le produit à tester est placé dans un environnement de température, d'humidité et de pression difficiles pour le test. Si l'emballage n'est pas bien emballé, l'humidité pénétrera dans l'emballage le long du colloïde ou de l'interface entre le colloïde et le cadre métallique. Effet pop-corn, circuit ouvert causé par la corrosion des fils métalliques, court-circuit causé par la contamination entre les broches du paquet... Et d'autres problèmes connexes, et le vieillissement accéléré HAST n'est pas la même chose. Spécifications et conditions de test du PCT JESD22-A102 :Pour évaluer l'intégrité des dispositifs emballés non hermétiquement contre la vapeur d'eau dans un environnement de vapeur d'eau condensée ou saturée, l'échantillon est placé dans un environnement condensé et très humide sous haute pression pour permettre à la vapeur d'eau de pénétrer dans l'emballage, exposant ainsi les faiblesses du emballage, tel que le délaminage et la corrosion de la couche de métallisation. Le test est utilisé pour évaluer la nouvelle structure du colis ou la mise à jour du matériau et de la conception dans le corps du colis. Il convient de noter que certains mécanismes de défaillance internes ou externes apparaîtront dans le test et ne sont pas cohérents avec la situation réelle de l'application. Étant donné que la vapeur d'eau absorbée réduit la température de transition vitreuse de la plupart des matériaux polymères, un mode de défaillance irréel peut se produire lorsque la température est supérieure à la température de transition vitreuse. Conditions de test : 121 ℃/100 % H.R./80 h (COVEME), 200 h [toyalSolar]Applicable : PET, EVA, modulesAutocuiseurs (PCTS) et équipements de test de durée de vie hautement accélérée (HAST) :À l'heure actuelle, la plupart des matériaux et modules solaires peuvent résister sans échec au test DHB (température et humidité + biais) à long terme. Afin d'améliorer l'efficacité du test et de raccourcir la durée du test, la méthode de test à l'autocuiseur est utilisée. Les méthodes de test des autocuiseurs sont principalement divisées en deux types : c'est-à-dire PCT et HAST, si les défauts des matériaux et des modules d'emballage solaire peuvent être détectés grâce aux tests HAST et que la dégradation peut être réduite de 1 %, le LCOE [coût nivelé de L'électricité (valeur réelle de la production d'énergie, coût de production d'électricité par KWH)] sera réduite de 10 %. Le but du test PCT est d'augmenter la contrainte ambiante (température et humidité) et d'évaluer l'effet d'étanchéité du module et l'absorption d'humidité du fond de panier en l'exposant à une pression de vapeur mouillante de plus d'une atmosphère.
Test accéléré de moulage sous pression à haute température et humidité élevée
Le moulage sous pression est une méthode de moulage de précision, le principe est de faire fondre le meilleur métal [zinc, étain, plomb, cuivre, magnésium, aluminium]... Six types d'alliage fondant, avec des propriétés mécaniques rapides à haute pression dans le moule métallique, le utilisation de la méthode de moulage par solidification rapide à basse température de moule en acier, le moulage sous pression est une pièce de moulage sous pression, peut être fabriqué en pièces automobiles, pièces de locomotive, lampes LED et lampadaires LED, pièces électroniques grand public, appareils photo, téléphones mobiles, communications... Afin de confirmer si les pièces moulées sous pression peuvent être satisfaites de l'environnement extérieur pendant une longue période et s'il y aura des défauts associés, des tests pertinents doivent être effectués via la machine de test de durée de vie hautement accélérée HAST.
Défauts courants dans le moulage sous pression : isolation contre le froid, fissures, trous
Liste des spécifications communes pour le moulage sous pression :
ASTM B85 : Norme pour le moulage de films pressés d'alliages d'aluminium
ASTM B86 : Zinc et alliages de zinc et d'aluminium
ASTM B176 : moulages sous pression en alliage de cuivre
ASTM B894 : moulage sous pression en alliage zinc-cuivre-aluminium
ASTM E155 : Radiographies de référence standard pour l'inspection des pièces moulées en aluminium et en magnésium
ASTM B94 : norme de moule en alliage de magnésium
GB5680 : moulage d'acier à haute teneur en manganèse
GB9438 : moulage d'alliage d'aluminium
GB15114 : moulage sous pression en alliage d'aluminium
QC273 : Spécifications techniques pour les pièces moulées sous pression en alliage d'aluminium et d'aluminium en alliage de zinc automobile
YL-J021201 : moulage sous pression d'une plaque de recouvrement en alliage d'aluminium pour refroidisseur de machine
Éléments de test de moulage sous pression: essai métallographique, aptitude mécanique, essai de flexion, essai de dureté, essai d'impact, essai de traction, haute température et forte humidité, composition chimique, contrôle de non-endommagement (rayons X, fluorescence), analyse des éléments résiduels, défauts de surface, tolérance dimensionnelle, microstructure, tolérance de poids, test d'étanchéité à l'air
Test de performance de moulage sous pression - test accéléré à haute température et humidité élevée:
Condition PCT : 120 ℃/100 % R.H.
Condition HAST : 130 ℃/85 % R.H.
Manque fréquent après un test accéléré de moulage sous pression à haute température et à forte humidité:
Moulage sous pression dans le processus de fabrication, si le nettoyage n'est pas vrai, ce qui entraîne des résidus d'agent de démoulage, de fluide de coupe, de fluide de saponification sur la surface... De telles substances corrosives, ou autres polluants, dans certaines conditions de température et d'humidité, il est facile de accélérer l'oxydation ou la moisissure, la surface du produit de test de moulage sous pression avec une couche de poudre blanche ou jaune, noire est un phénomène d'oxydation.
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