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      多層電路板的應力及環境測試

        多層電路板的信賴度,會因使用環境的變化而劣化,超過允許范圍就會故障。而環境條件中,又以熱及濕度的影響最大。電路板制作完成后所受的應力,一般最常見的是熱應力。由于電子零件組裝日趨繁復,表面黏著組裝時常必須做兩次甚至更多次,所以會受到超過兩次以上的熱沖擊應力。最近由于無鉛焊錫的導入,重熔(Reflow)的溫度勢必提高,因而材料特性也受到嚴苛的考驗,對電路板信賴度的影響就更須重視了。

        另外在電子元件作業時,必然會因作業而散發出熱量。對高功率的元件,一般都會設置冷卻機構,但對略小功率者就未必如此。這些因素對信賴度的影響,在探討時也必須加以考慮。

        至于濕度的影響,一般最怕的是組裝前的濕氣吸收,其中尤其是電路板成品的包裝運送最容易發生問題。近年來較高階的產品不但有真空包裝,較精細者甚至使用防靜電等不同的包裝材作包裝,這樣的問題確實減少。至于操作中的電路板,一般對于環境濕度較高的場所會要求設備配置空調設施,否則設備停機或開啟程序所造成的溫濕差異可能會產生結露的問題,進而對信賴度產生影響。

        在這些應力及溼度的影響下,如何使電子設備仍能順利的運作并延長壽命,就有賴于信賴度提升方面的工程努力。依據以往經驗,電路板的信賴度問題幾乎都源自于制造程序所發生的潛在缺陷,因此這方面的問題特別值得重視。

        印刷電路板的信賴性,主分為導通、絕緣兩類信賴度。對這兩類長時間受到熱應力及濕度影響,所產生的信賴度問題,其主要的影響如表1所列。

        表1印刷電路板的信賴性

        由于潛在缺點的呈現時間拖延較長,因此多數的信賴度實驗都采用加速加強的方式以期縮短時間模擬出可能發生的狀況,這些測試的方法及規定隨產品及各地規格而有所不同。例如:IPC-TM-650就是一系列測試方法的規范,但對某些特定的測試仍必須業者自行規劃。對導通信賴度的試驗,以熱沖擊試驗較具代表性,試驗中以低溫及高溫間定時移動循環沖擊,借以測試電路板的導通信賴度。一般進行的方式以熱媒油作液相測試,測試的標準依業者希望的方式作業。在試驗溫度選擇方面,溫度范圍以高溫250、150、125°C較常被采用,低溫方面則有-65、-60、-40°C者,操作溫度及停滯時間依產品及公司而不同。

        絕緣信賴度測試必須在有水氣的狀態下作業,主要是模擬電路板吸濕后對絕緣性的影響,因此被稱為加濕絕緣試驗。由于電路板加濕后不但金屬離子可以有遷移的媒介,電路板結構也會因為水氣的液態與氣態間的變化而產生破壞應力,近來電路板在半導體類封裝板的產品就常使用HAST(High1yAcceleratedTemperature&HumidityStressTest)往129這樣的溫濕熱循環試驗,加速電路板的老化及應力反應,以快速驗證產品的信賴度。常用的加濕試驗多在85°C;85%KH下進行,試驗時間依需要而定,常見的規格是700?1000小時左右。

        蒸氣鍋測試PCT(PressureCookerTest)是在飽和水蒸氣下的高溫試驗,此測試對塑膠基材來說相當嚴苛。目前的一般電路板材料多數都很難通過此項考驗,幸好不少的使用者也認同PCT對塑膠基材而言要求過苛,因此近來多所修正并不強求。

        環境測試為抽樣破壞性檢查,缺陷的解析十分重要,尤其對制程改善及材料選用有反饋的必要性。因此對信賴度測試的案例多作了解,有助于長期的制

        程解析及質量改善電路板的導通信賴度,主要著重在多層板的鍍通孔、增層板的微孔立體連接或是線路連接完整性上。

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