工業自動化、軌道交通、能源電力等場景，要求工控板PCBA在-40℃~+85℃、高濕、粉塵、振動、電磁干擾等嚴苛條件下連續運行10年以上。一旦失效，停機損失遠超單板成本。因此，“上線前把風險測完”是SMT貼片加工廠的核心競爭力。1943科技結合IPC、IEC、GB/T及汽車電子等標準，分享工控板PCBA必須通過的十大可靠性測試項目，幫助研發與供應鏈端快速制定驗證方案，降低現場失效率，提升品牌口碑。
一、環境適應性測試：把極端氣候“搬到實驗室”
| 測試項 | 典型條件（可定制） | 判定依據 | 主要失效模式 |
|---|---|---|---|
| 1. 溫度循環（TCT） | -40↔85℃，1000次，≤15℃/min | ΔR/R≤5%，無開裂、分層 | BGA焊球微裂紋、樹脂疲勞 |
| 2. 熱沖擊（TST） | -55↔125℃，≤5 s轉換，100次 | 同板對比阻值≤10% | 板材玻纖分離、孔銅斷裂 |
| 3. 高溫高濕（THB） | 85℃/85%RH，1000 h，偏壓 | 絕緣電阻>10^8 Ω | CAF、腐蝕、芯片鈍化層失效 |
| 4. 鹽霧（NSS） | 35℃，5% NaCl，48~168 h | 無可見腐蝕產物 | 焊盤、連接器觸點腐蝕 |
| 5. 低氣壓 | 70 kPa（海拔3000 m），2 h | 無電弧、擊穿 | 高壓隔離失效 |
經驗：帶外殼工控整機需額外做凝露測試，防止殼內積水短路。
二、機械應力測試：模擬運輸與現場沖擊
| 測試項 | 典型條件 | 判定依據 | 失效模式 |
|---|---|---|---|
| 6. 隨機振動 | 20-2000 Hz，10 grms，3軸各2 h | 無元件脫落、焊點裂紋 | 變壓器、電解電容引腳疲勞 |
| 7. 機械沖擊 | 50 g，11 ms，半正弦，±X/Y/Z 各3次 | 功能正常，無物理損傷 | BGA脆斷、晶振破損 |
| 8. 跌落（裸板） | 1.0 m，6面8角12棱 | 導通電阻變化≤10% | 邊角裂紋、孔環拉脫 |
技巧：對帶散熱器的大質量器件，需單獨做“恒加速度”（50 g，1 min）驗證保持力。
三、電氣壽命與應力測試：把暗病提前逼出來
| 測試項 | 典型條件 | 判定依據 | 失效模式 |
|---|---|---|---|
| 9. 高溫老化 | 85℃，額定負載，168~1000 h | 失效率≤1/500 | 電解電容干涸、芯片EOS |
| 10. 高低溫帶電工作 | -20℃/60℃交變，4 h/次，20循環 | 功能/精度達標 | 晶振頻偏、ADC溫漂 |
| 11. 電源循環 | 0↔Vinmax，30 s周期，10000次 | 無重啟、鎖死 | 電源IC熱疲勞、MOSFET擊穿 |
| 12. ESD/EFT | 接觸±8 kV，空氣±15 kV；EFT ±2 kV | A級性能（無誤動作） | MCU死機、通信丟包 |
提示：對485/CAN總線端口，需額外做共模浪涌±1 kV測試，匹配現場雷擊場景。
四、焊點與板材可靠性：把“關節”做牢
| 測試項 | 方法 | 判定標準 | 失效模式 |
|---|---|---|---|
| 13. 焊點剪切力 | 按JIS Z 3198，0.2 mm/s | ≥30 N（0603） | IMC過厚、虛焊 |
| 14. 染色起裂（Dye & Pry） | 紅染→撬開，顯微鏡計數 | 裂紋面積≤25% | HIP、枕頭效應 |
| 15. 微切片 | 焊球、孔銅厚度測量 | 孔銅≥20 µm，無裂紋 | 鉆孔缺陷、銅薄 |
| 16. 焊盤剝離強度 | 剝離速度50 mm/min | ≥1.5 N/mm | 基材樹脂不足 |
關鍵：無鉛SAC焊料+高Tg（>170℃）板材，需把峰值溫度控制在245℃以內，防止熱沖擊后白斑。
五、失效分析與數據閉環：讓問題不再重復
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每輪可靠性失敗樣，必須做SEM/EDS+切片+FTIR三級定位，找出根因。
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建立“失效庫”，把不良圖片、參數、改善措施全部云端化，下批料自動調用經驗。
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采用0.5% AQL抽樣+100% ICT/FCT雙保險，確保測試覆蓋率>98%。
六、標準速查表：一鍵對齊客戶要求
| 行業 | 常用標準 | 必做高優項目 |
|---|---|---|
| 工業自動化 | IEC 61131-2、GB/T 2423 | TCT、THB、振動、ESD |
| 汽車電子 | ISO 16750、AEC-Q100 | -40~150℃沖擊、1000 h高溫老化、鹽霧 |
| 軌交/電力 | EN 50155、IEC 61850 | 85℃/85%RH 1000 h、5 g振動、浪涌±4 kV |
| 軍工 | GJB 150、MIL-STD-810 | -55~125℃熱沖擊、隨機振動20 grms |
七、總結：可靠性不是“加錢買心安”，而是“設計+工藝+測試”的系統工程
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設計端：預留測試點，保持器件與板邊≥3 mm，方便ICT夾具。
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工藝端：SPI→AOI→X-Ray三道焊后檢測，把80%隱患留在貼片車間。
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測試端：環境→機械→電氣三步走，任何一項失敗都不流入下一環節。
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數據端：把每顆料的溫度曲線、焊點圖片、測試報告二維碼化，客戶掃碼即看，透明交付。
把嚴苛測試留在工廠，把穩定可靠交給現場——這就是工控板PCBA的終極使命。如果您有SMT貼片加工的需求，歡迎隨時聯系我們，我們將為您提供詳細的方案和報價。
2024-04-26
