印制线路板热冲击测试
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发布日期： 2020.07.31
印制线路板的历史可以追溯到20世纪初期，而这个行业真正有所起色是在第二次世界大战以后。从20世纪40年代到50年代再到60年代，PCB的构造开始不断进化，树脂和层压板替代了原来的纤维板和木材，铆钉代替了早期的电镀通孔。随着行业的发展，IPC——印制线路板行业的贸易协会——在20世纪50年代末举办了次会议。
也正是在那个时候，印制线路板测试才真正成为讨论话题，而批用于判断PCB结构稳健性的测试中就含有热冲击测试。这个测试非常简单：通过将PCB暴露在极热和极冷温度环境下对线路板施加应力和拉力。
在此类测试中，早开发出的一种更适用于试样测试的测试方法——MIL-STD-202，这种方法的用途说明详尽叙述了测试的设计目的：“本试验用于判断暴露在极高温和极低温环境下的零件的耐受性，以及零件对温度转换所带来的冲击的抵抗能力，比如设备或零件会从加热的室内直接转移到严寒区域，这时就会经历温度转换带来的冲击。”
批用于判断PCB结构稳健性的测试中就含有热冲击测试。（图片来源于网络）
该文件还描述了使用环境试验仓和液浴的热冲击测试。对于使用液浴的测试，该文件在液体种类的使用方面给出了指导意见，显然，对于所有列出的温度测试条件而言，水可不是合适的液体。文件还给出了停留时间的表格。停留时间指的是试样暴露在给定的温度条件下停留的时间，其时长必须要确保试样温度达到了预期的温度。表格还对停留时间和试样重量的联系给出了一些指导意见。我十分推荐你们用这个表格作为指导，以达到行业公认的停留时间。
随着时间的推移，其他的热冲击测试方法也开发了出来，但因为测试本身就不是很复杂，所以这些测试方法都惊人的相似。再回到IPC，对此感兴趣的委员会主动负责研发直接能测试PCB结构的方法。其中两个普遍的测试方法是IPC-TM-650和IPC-TM-650。每种测试方法，以及在IPC-TM-650测试方法手册中委员会成员开发出的其他方法，都要将热冲击和某种分析测试相结合来评估PCB的应力承受能力。
任何进行过或承热冲击测试的人都知道这一过程是非常漫长的。我之前提到过，热冲击测试一点都不复杂；但热力学定律是有极限的，因为热质量和热量转移限制会大幅延长规定的热冲击测试时间。
热量转移。（图片来源于网络）
为了改善测试过程持续时间过长的问题，一项简称为HATS（高度加速热冲击）的技术应运而生。这个改进的测试原理是：通过减少试样达到所需温度极值的时间来加速传统的热冲击测试。这一方法需要用到特殊设计的测试取样，对于那些想要测试实体产品的人来说可能不太实际；但对于设备设置来说是很有必要的，并且终能实现测试时间的缩短。
后要说的是，热冲击测试这一概念并不是新提出的，并且在所有的测试方法中，零件暴露在特定环境中的过程也都是十分相似的。而且，考虑到测试理论本身十分简单，可以说过去几年中我们在这方面取得的进步是非常少的，虽然HATS测试的前景很不错，但也受到了一些人的反对。归根结底，对暴露在特定环境“期间”或“前后”时段的评估是测试领域里的重中之重。能够在不断积累经验的过程中发现故障、定位故障点和理解故障原因——这才是检验员真正得到的收获。这种收获不只适用于PCB测试样品，还适用于暴露在热冲击测试环境中的任何试样。如果没有任何可参考的度量标准来检测样品的可靠性，那你做这个测试又有什么意义呢？
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