Тест на хранение при высокой температуре (HTS) для печатных плат: определение, область применения и для кого предназначен этот руководство

Тест на хранение при высокой температуре (HTS) для печатных плат является критически важной оценкой надежности, используемой для определения того, как печатная плата выдерживает длительное воздействие повышенных температур без электрического смещения. В отличие от динамических тестов на приработку, где плата находится под напряжением, HTS сосредоточен исключительно на термической стабильности материалов, целостности покрытия и деградации поверхностной отделки со временем. Он имитирует процесс старения, который происходит, когда электроника хранится на горячих складах или используется в моторных отсеках, гарантируя, что плата остается паяемой и механически прочной после термического воздействия.

Это руководство написано для руководителей отделов закупок, инженеров по качеству и менеджеров по продуктам, которым необходимо закупать печатные платы для суровых условий эксплуатации. Если вы разрабатываете автомобильные ЭБУ, промышленные датчики или оборудование для глубокого бурения, стандартные спецификации печатных плат недостаточны. Вам нужна проверенная стратегия для определения требований HTS в вашем запросе предложений (RFQ), предотвращающая отказы в полевых условиях, вызванные расслоением или окислением. В APTPCB (Завод печатных плат APTPCB) мы часто видим, как инженерные команды недооценивают влияние термического старения на паяемость. Плата может пройти первоначальную проверку, но выйти из строя на сборочной линии после хранения или выйти из строя в полевых условиях после шести месяцев воздействия тепла. Этот сборник рекомендаций содержит спецификации, стратегии снижения рисков и контрольные списки поставщиков, необходимые для закупки высоконадежных плат, которые выдерживают high temperature storage (hts) test for pcb.

Когда использовать high temperature storage (hts) test for pcb (и когда стандартный подход лучше)

Определение необходимости обязательного тестирования HTS зависит от профиля жизненного цикла вашего продукта и условий окружающей среды, которым он будет подвергаться.

Сценарии, требующие тестирования HTS:

• Автомобильные приложения под капотом: Электроника, установленная рядом с двигателями или выхлопными системами, подвергается постоянному воздействию окружающей среды. HTS подтверждает, что ламинатная смола не будет деградировать, а связь медь-смола останется прочной.
• Требования к долгосрочному хранению: Если ваша цепочка поставок включает хранение голых плат в течение 12+ месяцев перед сборкой, HTS имитирует это старение, чтобы гарантировать, что поверхностное покрытие (например, ENIG или иммерсионное серебро) не окислится до точки несмачивания.
• Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Критически важное оборудование требует доказательств того, что рост интерметаллических соединений (IMC) между медью и покрытием не приведет к хрупким разрушениям со временем.
• Промышленное оборудование высокой мощности: Устройства, работающие в невентилируемых корпусах, где температура окружающей среды постоянно превышает 85°C.

Когда стандартный подход достаточен:

• Потребительская электроника (короткий жизненный цикл): Для мобильных телефонов или игрушек со сроком службы 2 года, работающих при комнатной температуре, обычно достаточно стандартного термического циклирования.
• Быстрое прототипирование: Если платы будут собраны немедленно и утилизированы после тестирования, время выполнения и стоимость HTS (которое может занимать 1000 часов) излишни.
• Благоприятные офисные условия: ИТ-оборудование в серверных комнатах с климат-контролем обычно отдает приоритет целостности сигнала, а не термическому старению.

Тест на высокотемпературное хранение (HTS) для спецификаций печатных плат (материалы, стекинг, допуски)

Чтобы убедиться, что ваши платы пройдут тест на высокотемпературное хранение (HTS) для печатных плат, вы должны определить конкретные параметры в вашем производственном чертеже и закупочных документах. Расплывчатые запросы, такие как "обеспечить надежность", будут недостаточны.

• Tg основного материала (температура стеклования):
  • Укажите High-Tg FR4 (Tg ≥ 170°C) или полиимид для требований HTS выше 150°C. Стандартный FR4 (Tg 130-140°C) может размягчаться или расслаиваться во время длительных испытаний.
• Температура разложения (Td):
  • Требуется Td ≥ 340°C (при потере веса 5%). Это гарантирует, что матрица смолы не разрушится физически во время теста.
• Выбор поверхностного покрытия:
• Рекомендуется: ENIG (химическое никелирование с иммерсионным золочением) или ENEPIG. Они обеспечивают надежный барьер против окисления при воздействии тепла.
• Избегать: OSP (органический консервант паяемости). OSP быстро деградирует при высокой температуре, что приводит к немедленному отказу паяемости после испытания.
• Продолжительность и температура испытания:
  • Стандарт: 1000 часов при 150°C (обычно для автомобильной промышленности).
  • Ускоренный: 500 часов при 175°C (для высокопроизводительных приложений).
  • Краткосрочный: 96 часов при 125°C (для базовой симуляции хранения).
• Прочность отслаивания меди:
  • Цель > 1,0 Н/мм (после нагрузки). Тепло старит адгезионное соединение; крайне важно начинать с высокой прочности отслаивания.
• КТР (коэффициент теплового расширения):
  • КТР по оси Z должен быть < 3,5% (от 50°C до 260°C). Чрезмерное расширение во время испытания может привести к растрескиванию металлизированных сквозных отверстий (PTH).
• Тип паяльной маски:
  • Указать высокотемпературную стойкую краску. Стандартные краски могут обесцвечиваться, становиться хрупкими или отслаиваться после 1000 часов при 150°C.
• Пределы интерметаллических соединений (ИМС):
  • Для покрытий на основе олова определить допустимый рост толщины ИМС. Чрезмерное количество ИМС приводит к хрупким паяным соединениям.
• Предварительная подготовка:
  • Обязателен цикл выпекания (например, 120°C в течение 4 часов) перед испытанием HTS для удаления поглощенной влаги, предотвращая "попкорнинг", который делает испытание недействительным.
• Размер выборки:
• Определите количество купонов на партию (обычно 5–10), представляющих наихудшие характеристики (самые маленькие переходные отверстия, самая плотная трассировка).

Тест на высокотемпературное хранение (HTS) для рисков производства печатных плат (первопричины и предотвращение)

Понимание того, почему платы не проходят тест на высокотемпературное хранение (HTS) для печатных плат, позволяет вам внедрять превентивные меры на этапах проектирования и DFM.

• Риск: Деламинация (вздутие)
  • Первопричина: Влага, запертая в слоях печатной платы, превращается в пар, или смола неправильно отверждается.
  • Обнаружение: Визуальный осмотр показывает пузыри; поперечное сечение показывает расслоение.
  • Предотвращение: Строгий контроль влажности во время ламинирования; высококачественные связующие листы; выпекание плат перед тестированием.
• Риск: Окисление поверхностного покрытия
  • Первопричина: Пористое золотое покрытие (в ENIG) позволяет никелю окисляться, или OSP деградирует.
  • Обнаружение: Изменение цвета; отказ в тесте на баланс смачивания.
  • Предотвращение: Спецификации минимальной толщины золота (например, 2-3 мкм); избегать OSP для HTS-приложений; использовать никель с высоким содержанием фосфора.
• Риск: Трещины в металлизированных сквозных отверстиях (PTH)
  • Первопричина: Расширение ламината по оси Z создает напряжение в медном цилиндре.
  • Обнаружение: Увеличение сопротивления > 10%; обрывы цепи; трещины в микрошлифе.
  • Предотвращение: Использовать материалы с более низким КТР по оси Z; обеспечить минимальную толщину медного покрытия (в среднем 25 мкм).
• Риск: Хрупкость паяльной маски
• Основная причина: Термическое переотверждение делает маску хрупкой и склонной к отслаиванию.
• Обнаружение: Тест на отрыв (потеря адгезии); визуальное растрескивание.
• Предотвращение: Квалифицировать паяльную маску специально для длительного термического старения.
• Риск: Рост CAF (проводящих анодных нитей)
  • Основная причина: Хотя HTS сухой, термическое напряжение может создавать микротрещины. Если затем следует влажность, caf failure in pcb: causes and design rules становится актуальным.
  • Обнаружение: Отказ электрической изоляции.
  • Предотвращение: Увеличить зазор между переходными отверстиями; использовать анти-CAF смоляные системы.
• Риск: Изгиб и скручивание
  • Основная причина: Неравномерное распределение меди асимметрично снимает напряжение под воздействием тепла.
  • Обнаружение: Деформация платы превышает 0,75%.
  • Предотвращение: Балансировка меди в конструкции; симметричная конструкция стека.
• Риск: Выпадение заполнения переходного отверстия
  • Основная причина: Несоответствие КТР между заливочной эпоксидной смолой и ламинатом.
  • Обнаружение: Вмятины или выступы в местах переходных отверстий.
  • Предотвращение: Согласовать КТР заливочной краски с базовым ламинатом; обеспечить надлежащую планаризацию.
• Риск: Изменение цвета легенды/шелкографии
  • Основная причина: Пигменты чернил деградируют при высоких температурах (например, белый становится коричневым).
  • Обнаружение: Визуальная неразборчивость.
  • Предотвращение: Использовать лазерную маркировку вместо чернил или указывать высокотемпературные чернила.

Тест на высокотемпературное хранение (HTS) для валидации и приемки печатных плат (тесты и критерии прохождения)

После завершения цикла HTS платы должны пройти ряд испытаний, чтобы подтвердить, что они выдержали его без скрытых повреждений.

1. Визуальный осмотр (увеличение 10x - 40x)
   • Цель: Проверка на наличие грубых дефектов.
   • Критерии приемки: Отсутствие вздутий, "кори", расслоений или отслаивания маски. Легенда должна оставаться разборчивой.
2. Электрическая непрерывность и изоляция
   • Цель: Проверка целостности цепи.
   • Критерии приемки: Изменение сопротивления < 10% от базового значения. Отсутствие коротких замыканий или обрывов.
3. Микросекционный анализ (поперечный разрез)
   • Цель: Осмотр внутренней структуры.
   • Критерии приемки: Отсутствие трещин в отверстиях, угловых трещин, отступления смолы > 20%. Разделение межсоединений не допускается.
4. Проверка паяемости (погружение и осмотр / баланс смачивания)
   • Цель: Убедиться, что поверхностное покрытие все еще поддается пайке.
   • Критерии приемки: > 95% покрытия критической области гладким, непрерывным слоем припоя. Время смачивания < 2 секунд.
5. Испытание на прочность отслаивания
   • Цель: Проверка связи медь-ламинат.
   • Критерии приемки: Прочность отслаивания должна оставаться > 0,8 Н/мм (или > 80% от начального значения).
6. Испытание на сдвиг (для собранных образцов)
   • Цель: Если компоненты были установлены, проверить прочность соединения.
   • Критерии приемки: Сила сдвига должна соответствовать IPC-9701 или специфическим требованиям проекта.
7. Испытательное напряжение диэлектрика (Hi-Pot)
   • Цель: Проверка целостности изоляции.

• Критерии приемки: Отсутствие пробоя или тока утечки, превышающего пределы при указанном напряжении.

8. Сравнение с испытанием на влажное тепло и влажность для печатных плат (85°C/85% отн. влажности)
   • Цель: Контекстуализация режимов отказа.
   • Критерии приемки: Если плата проходит HTS (сухой) тест, но не проходит тест на влажное тепло, проблема, вероятно, связана с поглощением влаги/гидролизом, а не с чистой термической деградацией.

[Тест на хранение при высокой температуре (HTS) (Вам нужна проверенная стратегия для определения требований HTS в вашем запросе предложений (RFQ), аудит, прослеживаемость)

Используйте этот контрольный список для проверки поставщиков, таких как APTPCB, прежде чем заключать контракт на поставку высоконадежных плат.

Входные данные RFQ (Что вы должны отправить):

• Явная ссылка на стандарт HTS (например, JEDEC JESD22-A103 или IPC-TM-650 Метод 2.6.8).
• Температурный профиль (например, 150°C) и продолжительность (например, 1000 часов).
• Определенные критерии "Прошел/Не прошел" для паяемости после старения.
• Требование к конкретным базовым материалам (марка/сорт), известным своей термической стабильностью.
• Запрос на дизайн "эталонного купона", если он не предоставлен в данных Gerber.

Подтверждение возможностей (Что они должны показать):

• Собственная лаборатория надежности с калиброванными тепловыми камерами.
• Возможность регистрации данных (записи температуры в зависимости от времени за весь период).
• Опыт производства High-Tg и толстомедных печатных плат.
• Возможность проведения внутреннего микросекционирования и тестирования паяемости.
• История автомобильного или аэрокосмического производства (сертификация IATF 16949). Система качества и прослеживаемость:
• Могут ли они отследить неисправную плату до конкретного цикла ламинирования?
• Хранят ли они контрольные образцы от каждой партии?
• Существует ли процедура "выпекания" перед HTS для предотвращения ложных отказов?
• Актуальны ли записи о калибровке печей?

Контроль изменений и поставка:

• Соглашение о том, что никакие изменения материалов (смола, чернила, химия покрытия) не будут происходить без PCN (Уведомление об изменении продукта).
• Подтверждение того, что время тестирования HTS включено в срок выполнения заказа (добавить 6+ недель для 1000-часовых тестов).

Как выбрать тест на высокотемпературное хранение (HTS) для печатных плат (компромиссы и правила принятия решений)

Инженерия — это компромиссы. Вот как сбалансировать стоимость, время и надежность при определении HTS.

• Если вы отдаете приоритет скорости по сравнению с полной квалификацией:
  • Решение: Выберите более короткую продолжительность (96 или 168 часов) при более высокой температуре (175°C) для быстрой "проверки на вменяемость".
  • Компромисс: Это может не выявить медленно развивающиеся интерметаллические проблемы, которые проявляются через 1000 часов.
• Если вы отдаете приоритет стоимости по сравнению с характеристиками материала:
  • Решение: Придерживайтесь стандартного FR4 с высоким Tg (Tg 170) вместо экзотических полиимидных или керамических подложек.
  • Компромисс: FR4 имеет ограничения. Если ваше требование HTS > 175°C, FR4 выйдет из строя; вам придется платить за полиимид.
• Если вы отдаете приоритет паяемости по сравнению со стоимостью:
  • Решение: Выберите ENIG или ENEPIG вместо иммерсионного олова или серебра.
• Компромисс: Более высокая себестоимость единицы продукции, но значительно меньший риск отказа из-за окисления после термического старения.
• Если вы отдаете приоритет данным, а не лабораторным расходам:
  • Решение: Запросите «Сертификат соответствия» на основе ежемесячного периодического тестирования процесса, а не тестирования каждой конкретной партии.
  • Компромисс: Экономит деньги и время, но предполагает, что ваша партия ведет себя точно так же, как ежемесячный образец.
• Если вы обеспокоены отказом CAF в печатных платах: причины и правила проектирования:
  • Решение: Одного HTS недостаточно. Вы должны сочетать HTS с тестированием THB (температура, влажность, смещение).
  • Компромисс: Удваивает стоимость и время тестирования, но охватывает как термические, так и влажностные режимы отказа.

[Тест на хранение при высокой температуре (HTS) для печатных плат (стоимость, время выполнения, файлы DFM, материалы, тестирование)

1. Насколько тест на высокотемпературное хранение (HTS) для печатных плат увеличивает стоимость? Это зависит от того, требуется ли вам тестирование конкретной партии или периодическая квалификация. Тестирование конкретной партии дорого из-за времени в камере и купонов для разрушающего анализа. Периодическое тестирование обычно амортизируется в накладные расходы. Ожидайте доплату в размере 500–2000 долларов США за выделенный 1000-часовой валидационный прогон.

2. Каково влияние на время выполнения заказа для тестирования HTS? 1000-часовой тест длится примерно 42 дня (6 недель). Вы не можете ускорить время. Если вам нужна валидация HTS до отгрузки, вы должны запланировать эту задержку. Большинство покупателей принимают отгрузку на основе "параллельного тестирования" (отгрузка во время проведения тестов) для проверенных поставщиков.

3. Какие материалы для печатных плат лучше всего подходят для прохождения тестов HTS? Материалы с высокой Tg (температурой стеклования) и высокой Td (температурой разложения) являются essentielными. Такие бренды, как Isola (370HR, 185HR), Panasonic (Megtron 6) и Rogers (серия RO4000), являются отраслевыми стандартами для высокой термической надежности.

4. Могу ли я использовать покрытие OSP для плат, требующих HTS? Нет. OSP (Organic Solderability Preservative) — это органическая пленка, которая быстро разрушается при температуре выше 100°C. После HTS медь будет окислена и непригодна для пайки. Используйте ENIG, ENEPIG или HASL (если позволяет плоскостность).

5. Какие DFM-файлы необходимы для настройки теста HTS? Вам необходимо предоставить файлы Gerber, производственный чертеж (с указанием стандарта испытаний) и список цепей. Крайне важно включить дизайн "тестового купона" (например, купоны IPC-2221 Приложение A) в рамку панели или попросить поставщика добавить его.

6. Чем HTS отличается от испытания печатных плат на влажное тепло и влажность (85c/85rh)? HTS — это "сухой" тест, сфокусированный на термическом старении и окислении. Влажное тепло (85°C / 85% RH) фокусируется на поглощении влаги, коррозии и росте CAF. Они тестируют различные механизмы отказа; платы высокой надежности часто нуждаются в обоих. 7. Каковы критерии приемлемости паяемости после HTS? Как правило, промышленность следует стандарту J-STD-003. Площадь контактной площадки должна быть покрыта новым паяльным покрытием не менее чем на 95%, а покрытие должно быть гладким и блестящим (для SnPb) или непрерывным (для бессвинцового). Несмачивание или отслаивание указывает на отказ.

8. Почему платы не проходят HTS даже при использовании высококачественных материалов? Часто виноваты проблемы с контролем процесса. Плохая очистка перед нанесением покрытия, недостаточная толщина покрытия или неправильное давление ламинирования могут привести к отказам, даже если исходный материал отличный. Вот почему аудит поставщиков имеет решающее значение.

[Тест на хранение при высокой температуре (HTS) (связанные страницы и инструменты)

• High Tg PCB Manufacturing: Поймите основные материалы, необходимые для выживания в условиях хранения при температуре выше 150°C без размягчения.
• Automotive Electronics PCB: Узнайте, как автомобильная промышленность применяет стандарты HTS для обеспечения безопасности и долговечности.
• PCB Surface Finishes: Сравните ENIG, OSP и иммерсионное серебро, чтобы выбрать правильное покрытие для устойчивости к термическому старению.
• PCB Quality Control System: Узнайте о протоколах испытаний и сертификациях (таких как IATF 16949), которые лежат в основе надежного производства.
• Isola PCB Materials: Ознакомьтесь со спецификациями конкретных марок ламинатов, часто используемых в высокотемпературных приложениях.

[Тест на хранение при высокой температуре (HTS) (анализ DFM + ценообразование)

Готовы подтвердить пригодность вашего дизайна для суровых условий? APTPCB предоставляет комплексные обзоры DFM для выявления термических рисков до начала производства.

Получите ваше предложение по печатным платам, готовым к HTS – Мы проверяем ваш стек и выбор материалов для обеспечения соответствия требованиям высокотемпературного хранения.

Для получения точного предложения и DFM для плат HTS, пожалуйста, предоставьте:

• Файлы Gerber: Формат RS-274X или X2.
• Производственный чертеж: Четко укажите "Требуется тестирование HTS" и конкретный стандарт (например, 1000 часов при 150°C).
• Спецификация материала: Требования Tg и Td.
• Объем: Прототип или массовое производство (влияет на стратегию тестирования).
• Критерии приемки: Если у вас есть конкретные пределы прохождения/непрохождения для сопротивления или прочности на отслаивание.

[Тест на хранение при высокой температуре (HTS) – следующие шаги

Внедрение надежной стратегии испытания на высокотемпературное хранение (HTS) для печатных плат — это разница между продуктом, который служит десятилетие, и тем, который выходит из строя в первое лето использования. Указывая правильные материалы, понимая риски окисления и расслоения, а также применяя строгие критерии валидации, вы защищаете свою цепочку поставок от дорогостоящих отзывов. Независимо от того, проектируете ли вы для автомобильных подкапотных приложений или для долгосрочного промышленного хранения, ключ к успеху — это раннее сотрудничество с компетентным производителем, который понимает физику термического старения.

Related links

• Тест на хранение при высокой температуре (HTS) для печатных плат (стоимость, время выполнения, файлы DFM, материалы, тестирование) **1. Насколько `тест на высокотемпературное хранение (HTS) для печатных плат` увеличивает стоимость?** Это зависит от того, требуется ли вам тестирование конкретной партии или периодическая квалификация. Тестирование конкретной партии дорого из-за времени в камере и купонов для разрушающего анализа. Периодическое тестирование обычно амортизируется в накладные расходы. Ожидайте доплату в размере 500–2000 долларов США за выделенный 1000-часовой валидационный прогон. **2. Каково влияние на время выполнения заказа для тестирования HTS?** 1000-часовой тест длится примерно 42 дня (6 недель). Вы не можете ускорить время. Если вам нужна валидация HTS *до* отгрузки, вы должны запланировать эту задержку. Большинство покупателей принимают отгрузку на основе "параллельного тестирования" (отгрузка во время проведения тестов) для проверенных поставщиков. **3. Какие материалы для печатных плат лучше всего подходят для прохождения тестов HTS?** Материалы с высокой Tg (температурой стеклования) и высокой Td (температурой разложения) являются essentielными. Такие бренды, как Isola (370HR, 185HR), Panasonic (Megtron 6) и Rogers (серия RO4000), являются отраслевыми стандартами для высокой термической надежности. **4. Могу ли я использовать покрытие OSP для плат, требующих HTS?** Нет. OSP (Organic Solderability Preservative) — это органическая пленка, которая быстро разрушается при температуре выше 100°C. После HTS медь будет окислена и непригодна для пайки. Используйте ENIG, ENEPIG или HASL (если позволяет плоскостность). **5. Какие DFM-файлы необходимы для настройки теста HTS?** Вам необходимо предоставить файлы Gerber, производственный чертеж (с указанием стандарта испытаний) и список цепей. Крайне важно включить дизайн "тестового купона" (например, купоны IPC-2221 Приложение A) в рамку панели или попросить поставщика добавить его. **6. Чем HTS отличается от `испытания печатных плат на влажное тепло и влажность (85c/85rh)`?** HTS — это "сухой" тест, сфокусированный на термическом старении и окислении. Влажное тепло (85°C / 85% RH) фокусируется на поглощении влаги, коррозии и росте CAF. Они тестируют различные механизмы отказа; платы высокой надежности часто нуждаются в обоих. **7. Каковы критерии приемлемости паяемости после HTS?** Как правило, промышленность следует стандарту J-STD-003. Площадь контактной площадки должна быть покрыта новым паяльным покрытием не менее чем на 95%, а покрытие должно быть гладким и блестящим (для SnPb) или непрерывным (для бессвинцового). Несмачивание или отслаивание указывает на отказ. **8. Почему платы не проходят HTS даже при использовании высококачественных материалов?** Часто виноваты проблемы с контролем процесса. Плохая очистка перед нанесением покрытия, недостаточная толщина покрытия или неправильное давление ламинирования могут привести к отказам, даже если исходный материал отличный. Вот почему аудит поставщиков имеет решающее значение. ## [Тест на хранение при высокой температуре (HTS) (связанные страницы и инструменты) * [**High Tg PCB Manufacturing**
• **Automotive Electronics PCB**
• **PCB Surface Finishes**
• **PCB Quality Control System**
• **Isola PCB Materials**
• Тест на хранение при высокой температуре (HTS) (анализ DFM + ценообразование) Готовы подтвердить пригодность вашего дизайна для суровых условий? APTPCB предоставляет комплексные обзоры DFM для выявления термических рисков до начала производства. <!-- COMPONENT: BlogQuickQuoteInline --> [**Получите ваше предложение по печатным платам, готовым к HTS**