PCBA電氣應力測試方法概述與分享

批量生產和原型設計中的質量控制有一組重要的共同任務：需要進行 PCB 測試。 PCBA中您需要執行的具體測試集取決于其應用領域、理想的使用條件，當然還有您產品的相關行業標準。 在制造和組裝過程中，您可能需要對 PCB/PCBA 進行一些基本測試和檢查。 建議執行這些測試至少以確保連續性和準確組裝，并簡單地發現任何可能需要返工的明顯缺陷。

高可靠性應用可能需要的不僅僅是簡單的電氣測試和檢查，無論是在制造/組裝過程中、原型交到設計團隊手中和/或由外部測試實驗室進行。 電應力測試只是高可靠性組件中應進行的可能測試之一，以確保 PCBA 能夠承受惡劣的電氣條件。

電壓測試的基礎知識

首先，當涉及到測試之類的事情時，新設計師可能會認為自己忘記了一些東西，或者必須計劃一些極端的測試才能接受制造商提供的電路板。 你會進行很多功能測試，但你不需要擔心特定量化電路板中的應力限制，除非你經過標準組織（如UL）審查，你的產品有法規要求，并且 您正在向高容量過渡。 電路板組裝及電路板加工廠家講解PCBA電應力測試方法概述。

如果您正在制作原型，或者您只生產少量一次性板，請不要過度考慮這一點。 愛好、簡單原型、演示板項目或一次性項目通常不適合電壓測試。 有一些數量為 1 的例外情況，例如高度專業化的航空航天產品（衛星、無人機等）。 如果您的電路板不會部署在存在極端電應力風險的區域或條件下，則您可能不需要執行電應力測試。

順便問一下，目前電壓測試的新技術是什么，“壓力”到底是什么？ 一些主要的壓力測試方法可能屬于以下領域：

電氣過應力測試

靜電放電（ESD）測試

環境壓力篩選

加速壽命測試

這個想法是找出會導致董事會意外失敗的問題，或者簡單地量化董事會何時會失敗（或兩者兼而有之）。 盡管在制造過程中可能會進行其他質量控制測試，但我們暫時重點關注上述列表。

電氣過載（EOS）測試

有時這會與 ESD 相混淆，因為它們都是對元件造成過應力的形式。 EOS 測試可能是可以執行的最簡單的電壓測試：組件基本上處于過載狀態，并且對 DUT 進行監控，直到設備出現故障。 這通常在晶圓級或單個器件級執行，只是為了量化器件何時會發生故障及其故障機制。 電路板組裝及電路板加工廠家講解PCBA電應力測試方法概述。

如果您查看數據表中的評級，您將看到基于各個組件的 EOS 測試結果的建議。 這些評級是根據安全邊際定義的，因此您也許能夠超越它們。 您看不到的是系統級的電氣過載。 這是您需要在每個接口和電源處手動使系統過載的地方，并且您需要監視性能或輸出以確保設備能夠承受任何預期的過載。

靜電放電（ESD）測試

這項測試正如它的名字一樣：測試PCBA能夠承受ESD事件的程度。 當 ESD 事件發生時，您的 PCBA 將與非常強的電脈沖相互作用，該脈沖可能達到超過 10000 V 和超過幾安培的電流。 如果此類事件未轉移回系統中的安全接地，則組件可能會損壞。 ESD 電路設計用于吸收 ESD 脈沖和/或將 ESD 脈沖從組件轉移到系統中的安全接地區域。 一些數字接口（例如以太網 PHY 上的 IEEE 802.3 標準）有自己的 ESD 要求，必須在組件級別滿足這些要求。

JEDEC 在組件級和系統級區分 ESD。 PCB設計人員需要考慮系統級會發生什么，因為這是他們可以控制的區域。

該圖顯示了系統級 ESD 可能發生的位置。 暴露的 IO 和連接器是 ESD 事件可以向系統傳輸電脈沖并可能損壞組件的明顯位置。

PCBA 中發生系統級 ESD 事件，可能會影響多個組件，從而導致以下結果之一：

如果系統繼續工作就沒有問題

系統發生故障/鎖定（軟故障），但沒有物理故障。

系統物理損壞（硬故障）

IPC標準之外的各種行業標準都對設備承受靜電放電的能力提出了要求。 具體測試方法取決于您的產品采用的標準（例如IEC 62368-1/IEC 61000、汽車用ISO 10605、航空電子用DO-160等）。 請參閱您的產品和行業的相關安全標準，以確定您的產品所需的 ESD 保護級別。

環境壓力篩選（ESS）測試

這些測試旨在密切模擬設備的理想部署環境。 ESS 測試可能涉及應用熱循環、跌落測試、振動測試、熱/機械沖擊測試以及設備在運行期間預期的任何其他環境或機械暴露。 更專業的測試方法可能包括碰撞測試、壓力和濕度測試，甚至海拔測試。 高可靠性系統需要承受電氣運行過程中的所有這些環境因素，因此通常需要進行各種測試來確保可靠性。

在這些測試之前、期間和之后也會進行功能測試，以充分確定設計是否會失敗以及功能是否會受到損害。 這些測試不僅關注電應力，還驗證各種壓力條件下的功能，其中可能包括電過應力甚至 ESD。 由于這通常是需要執行的專業測試的組合，因此嚴格的評估是由設計團隊而不是制造商執行的。

加速壽命測試

這是指旨在確定新設備的大致壽命的一組可能的測試。 加速壽命測試通常被歸類為“老化測試”，盡管這些測試有許多變體。 加速壽命試驗可分為以下幾個方面：

老化測試：一種使用統計技術來確定哪些組件和/或組件將提前失效的方法。

高加速壽命測試 (HALT)：此處的目標是向設備施加壓力，直至其在嚴重過度操作期間發生故障。 這模擬了設備部署的實際環境條件下的過度操作。

高加速壓力測試 (HAST)：與 HALT 類似，因為設計會承受壓力直至完全失效。

高加速壓力測試 (HASS)：使用與 HASS 相同的環境壓力，但水平較低，通常在完成完整的 HALT 測試后進行。

只要有合適的測試室和設備，任何這些壽命/壓力測試都可以根據上述其他測試方法進行。 此類測試組合可能是高度專業化的，但它們對于確定電子產品的使用壽命和識別故障機制至關重要。

故障分析

上述電氣應力測試的目的是確定設備的極限并評估其在運行過程中承受環境條件的能力。 如果您發現設計無法承受預期的壓力水平而發生故障，則需要進行一些故障分析，以確定設備故障的根本原因。 故障可能發生在組件級別、電路板級別或兩者兼而有之，因此需要進行一些取證調查來確定故障機制。 電路板組裝及電路板加工廠家講解PCBA電應力測試方法概述。