Основы электрических испытаний под давлением

Обзор методов электрических стресс-тестов печатных плат

Контроль качества при массовом производстве и прототипировании имеет общий набор важных задач: необходимость тестирования печатных плат. Конкретный набор испытаний, которые необходимо выполнить в печатной плате, зависит от области ее применения, желаемых условий эксплуатации и, конечно же, соответствующих отраслевых стандартов для вашего продукта.

В процессе производства и сборки может потребоваться выполнить некоторые основные задачи тестирования и проверки вашей печатной платы/печатной платы, и рекомендуется, чтобы эти испытания выполнялись, по крайней мере, для обеспечения непрерывности, точной сборки и просто для поиска любых очевидных дефектов, которые могут потребовать доработки.

Приложения с высокой надежностью могут потребовать большего, чем просто электрические испытания и проверка, как в процессе производства/сборки, так и после того, как прототип находится в руках проектной группы и/или внешней испытательной лаборатории. Электрические стресс-тесты - это лишь одно из возможных испытаний, которые следует проводить в высоконадежных компонентах, чтобы гарантировать, что печатная плата может выдерживать суровые электрические условия.

Основы электрических испытаний под давлением

Прежде всего, всякий раз, когда возникает что-то вроде тестирования, новые дизайнеры могут подумать, что они что-то забыли или что им нужно спланировать какое-то экстремальное тестирование, прежде чем они смогут принять плату от производителя. Вы будете проводить много функционального тестирования, но вам не нужно беспокоиться о конкретных ограничениях напряжений в количественных платах, если только вы не проверяетесь органом по стандартизации (например, UL), ваш продукт не имеет нормативных требований, и вы не переходите на высокую производительность.

Не задумывайтесь об этом, если вы создаете прототип или производите только небольшое количество одноразовых плат. Хобби-проекты, простые прототипы, проекты демонстрационных плат или разовые проекты, как правило, не подходят для электрического стресс-тестирования. Есть некоторые исключения номер 1, такие как узкоспециализированная аэрокосмическая продукция (спутники, дроны и т. Д.). Если ваша плата не будет развернута в зонах или условиях, где существует риск сильного электрического напряжения, вам может не понадобиться электрический стресс-тест.

Кстати, что представляет собой новая технология в электрическом стресс-тестировании, и что такое «давление»? Некоторые из основных методов стресс-тестирования могут относиться к следующим областям:

Испытание на электрическое перенапряжение

Испытание электростатическим разрядом (ESD)

Скрининг давления окружающей среды

Ускоренное испытание на долговечность

Идея состоит в том, чтобы выявить проблемы, которые вызывают неожиданные поломки в плате, или просто количественно определить, когда плата выходит из строя (или и то, и другое). В то время как другие тесты контроля качества могут быть выполнены в процессе производства, мы пока сосредоточимся на приведенном выше списке.

Испытание на электрическую перегрузку (EOS)

Это иногда путают с электростатическим разрядом, потому что они оба являются формами чрезмерной нагрузки на компоненты. Тест EOS, вероятно, является самым простым электрическим стресс-тестом, который вы можете выполнить: компоненты по существу перегружены, а испытуемое устройство контролируется до тех пор, пока устройство не выйдет из строя. Обычно это делается на уровне пластины или на уровне отдельного устройства, просто чтобы количественно определить, когда устройство выйдет из строя и как оно выйдет из строя.

Отказ EOS (слева) по сравнению с отказом от электростатического разряда одного транзистора (справа). Обратите внимание, что отказ от электростатического разряда может привести к короткому замыканию между коллектором и областью эмиттера.

Если вы посмотрите на рейтинги в техническом описании, вы увидите рекомендации, основанные на результатах тестирования EOS для отдельных компонентов. Эти рейтинги определены с запасом прочности, поэтому вы можете превысить эти значения. Чего вы не видите, так это электрической перегрузки на системном уровне. Здесь вам нужно вручную перегружать систему на каждом интерфейсе и источнике питания, и вам необходимо контролировать производительность или выход, чтобы убедиться, что устройство может выдержать любую ожидаемую перегрузку.

Испытание электростатическим разрядом (ESD)

Этот тест именно так и называется: он проверяет, насколько хорошо PCB может выдерживать события ESD. Когда происходит событие ESD, ваша печатная плата будет взаимодействовать с очень сильными электрическими импульсами, которые могут достигать токов выше 10 000 В и превышать несколько ампер. Если такое событие не будет перенесено обратно на защитное заземление в системе, это может привести к повреждению компонента. Цепи электростатического разряда предназначены для поглощения и/или отвода импульсов электростатического разряда от компонентов в безопасную зону заземления в системе. Некоторые цифровые интерфейсы (например, стандарт IEEE 802.3 на Ethernet PHY) имеют свои собственные требования к электростатическому разряду, которые должны выполняться на уровне компонентов.