常見溫度試驗(yàn)對比
在PCB行業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)IPC-6012C中,只有三個章節(jié)的試驗(yàn)牽涉到可靠性方面的要求,主要是介質(zhì)耐電壓、濕熱絕緣電阻(MIR)和熱沖擊(Thermal Shock),前兩者主要評估板材可靠性,后者主要評估電鍍銅可靠性。
熱沖擊試驗(yàn)來源于IPC-6012C 3.10.8章節(jié)的要求,依照IPC-TM-650 測試方法2.6.7.2測試,一般常用FR4材料的PCB選用條件D,在經(jīng)過高低溫循環(huán)100次之后,第1*次高溫電阻和*后一次高溫電阻的變化率不能超過10%,并且試驗(yàn)后做顯微剖切的鍍覆孔完整性合格。
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IPC定義的熱沖擊(ThermalShock)試驗(yàn),其與封裝業(yè)JEDEC的溫度循環(huán)試驗(yàn)(TCT)類似,但與JEDEC的熱沖擊試驗(yàn)(TST)有差異,因?yàn)镮PC的熱沖擊試驗(yàn)(TS)和JEDEC的溫度循環(huán)試驗(yàn)(TCT),都是基于空氣傳熱的,而JEDEC的熱沖擊試驗(yàn)(TST)是基于液體傳熱的,其溫度轉(zhuǎn)換速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空氣傳熱,故如果客戶要求測試TS時,還是需要確定所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)條件。
JEDEC原為美國電子工業(yè)協(xié)會EIA之下屬團(tuán)體,現(xiàn)已獨(dú)立出來成為IC封裝業(yè)的專門組織,曾就有機(jī)IC載板與半導(dǎo)體成品之品檢與可靠度試驗(yàn)訂定許多規(guī)范,其涉及到溫度循環(huán)方面*常見的兩個試驗(yàn)如下:
TCT:參考標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A104E,兩箱式Air to Air溫度循環(huán)試驗(yàn)(Temperature Cycling Test),共有13種高低溫匹配與4種留置時間CycleTime(1、5、10、15分鐘)的級別對應(yīng),以供用戶參考,如下圖2和圖3所示:
TST:參考標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A106B,兩槽式Liquid to Liquid高低溫液體中之循環(huán)試驗(yàn),特稱為Thermal ShockTest熱沖擊試驗(yàn),試驗(yàn)條件如下圖4所示:
不管是TCT或是TST試驗(yàn),其試驗(yàn)時間都是很長的,而IST時間明顯小于TCT和TST,常見的溫度循環(huán)測試曲線如圖5所示,由圖可以看出,液冷式的TST試驗(yàn),高低溫轉(zhuǎn)換速率是*大的,IST其次,TCT*小,而高低溫轉(zhuǎn)換速率越大,其對材料的沖擊也隨之增加,也就更容易失效:
IST試驗(yàn)雖然試驗(yàn)時間蕞短,但其也有不足之處,它的高低溫溫差是*小的,溫差決定了測試樣品的工作溫度范圍,溫差越大,代表樣品能工作在更高或更低的溫度,如圖6所示:
IST因?yàn)闇y試時間短,溫度轉(zhuǎn)換速率大,對測試樣品的疲勞老化影響也較大,故可以使試樣早早發(fā)生失效,比對圖7的IST失效數(shù)據(jù)和圖8的TCT失效數(shù)據(jù),可見在相同的條件下,IST試驗(yàn)很早就發(fā)生的失效: