PCB 可靠性测试中的温湿度循环试验要点

在PCB（印制电路板）可靠性测试中，温湿度循环试验（也称为“湿热循环试验”）是评估材料、工艺和产品在温湿度交替变化环境下的耐久性和可靠性的关键测试。以下是该试验的要点：

️1. 试验目的

评估PCB在温湿度交替环境下的性能稳定性。

检测材料（如基材、焊盘、镀层等）的膨胀/收缩、分层、裂纹、焊点失效等问题。

模拟实际使用或存储环境中的温湿度变化（如昼夜温差、高湿地区等）。

️2. 测试标准

常见国际/行业标准包括：

IPC-TM-650：方法2.6.7（湿热循环测试）。

JEDEC JESD22-A104：温度循环测试。

IEC 60068-2-30：湿热循环（Db测试）。

MIL-STD-202：军用电子元件环境测试。

️3. 关键参数设置

(1) 温度范围

典型范围：-40°C ~ +125°C（根据产品应用场景调整）。

极端条件：工业/汽车电子可能要求更宽范围（如-55°C ~ +150°C）。

(2) 湿度范围

通常为 85%RH ~ 95%RH（高温高湿阶段）。

展开全文

低温阶段可能无需湿度（或保持低湿）。

(3) 循环周期

单次循环时间：通常4~24小时（如高温高湿2h → 降温1h → 低温1h）。

总循环次数：50~1000次（根据可靠性要求而定）。

(4) 温变速率

建议 5°C/min ~ 15°C/min（快速温变更能加速应力失效）。

️4. 试验设备要求

温湿度试验箱：需精准控制温湿度，均匀性误差≤±2°C/±5%RH。

快速温变能力：避免因温变过慢导致应力不足。

防冷凝设计：防止低温阶段样品表面结露影响测试结果。

️5. 测试样品准备

数量：至少3~5块样品（避免偶然性）。

状态：

带实际元件（评估焊点可靠性）。

裸板（评估基材和镀层）。

预处理：可能需要烘烤去除PCB内部潮气（如125°C/24h）。

️6. 测试流程

初始检测：记录外观、电气性能（如阻抗、导通）、显微结构。

循环测试：

高温高湿阶段（如85°C/85%RH，保持2h）。

快速降温至低温（如-40°C，保持1h）。

升温回常温（避免骤变导致冷凝）。

中间检测：每一定周期（如50次）检查性能。

最终检测：完成循环后，全面分析失效模式。

️7. 常见失效模式

基材分层（Delamination）：树脂与铜箔分离。

焊点开裂：因CTE（热膨胀系数）不匹配。

导电阳极丝（CAF）：湿热环境下绝缘电阻下降。

镀层氧化/腐蚀：如焊盘或孔壁镀层失效。

️8. 数据分析与报告

失效判定标准：依据IPC-A-600（外观）或IPC-6012（性能）。

关键数据记录：

温湿度曲线实际值。

电气性能变化（如绝缘电阻、阻抗）。

显微图像（SEM/X-ray分析裂纹或空洞）。

️9. 注意事项

避免冷凝干扰：低温阶段湿度控制需谨慎。

板面清洁：污染物可能加速腐蚀。

与HAST区别：温湿度循环是渐变过程，HAST（高加速应力测试）是持续高温高湿。