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常見溫度試驗對比
常見溫度試驗對比
在PCB行業驗收標準IPC-6012C中,只有三個章節的試驗牽涉到可靠性方面的要求,主要是介質耐電壓、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。
熱沖擊試驗來源于IPC-6012C 3.10.8章節的要求,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,在經過高低溫循環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,其與封裝業JEDEC的
溫度循環試驗
(TCT)類似,但與JEDEC的熱沖擊試驗(TST)有差異,因為IPC的熱沖擊試驗(TS)和JEDEC的溫度循環試驗(TCT),都是基于空氣傳熱的,而JEDEC的熱沖擊試驗(TST)是基于液體傳熱的,其溫度轉換速率遠遠高于空氣傳熱,故如果客戶要求測試TS時,還是需要確定所依據的標準和試驗條件。
JEDEC原為美國電子工業協會EIA之下屬團體,現已獨立出來成為IC封裝業的專門組織,曾就有機IC載板與半導體成品之品檢與可靠度試驗訂定許多規范,其涉及到溫度循環方面*常見的兩個試驗如下:
TCT:參考標準JESD22-A104E,兩箱式Air to Air溫度循環試驗(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,以供用戶參考,如下圖2和圖3所示:
TST:參考標準JESD22-A106B,兩槽式Liquid to Liquid高低溫液體中之循環試驗,特稱為Thermal ShockTest熱沖擊試驗,試驗條件如下圖4所示:
不管是TCT或是TST試驗,其試驗時間都是很長的,而IST時間明顯小于TCT和TST,常見的溫度循環測試曲線如圖5所示,由圖可以看出,液冷式的TST試驗,高低溫轉換速率是*大的,IST其次,TCT*小,而高低溫轉換速率越大,其對材料的沖擊也隨之增加,也就更容易失效:
IST試驗雖然試驗時間蕞短,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因為測試時間短,溫度轉換速率大,對測試樣品的疲勞老化影響也較大,故可以使試樣早早發生失效,比對圖7的IST失效數據和圖8的TCT失效數據,可見在相同的條件下,IST試驗很早就發生的失效:
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