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車用電路板失效解析及驗證

近年來電子行動產品的普及化及物聯網(IoT)/車聯網(IoV)的崛起,大量的電子零組件被應用在汽車上,各相關產業鏈無不積極搶食此塊大餅,印刷電路板尤為其中的關鍵零件。相對來說,車用電路板的品質驗證,除電子產業鏈所遵循的國際規範(IPC — Association Connecting Electronics Industries)針對車用電路板所訂定出的IPC-6012DA驗證規範外,還有各家車廠及Tier 1車用零部件供應商所製訂車用電路板驗證項目,目的即為確保所生產出來的產品符合高可靠性之要求。德凱宜特在車用電路板驗證經驗中,透過較重要的測試驗證項目,收斂大部分PCB產業所關注的品質問題如下: 

一、連接性異常:連接性異常最常看到的鍍通孔(圖一)或盲孔(圖二)、埋孔斷裂造成斷路的電性異常

                  圖一、鍍通孔孔壁斷裂
                    圖二、盲孔底部斷裂

上述異常可以使用冷熱衝擊試驗來驗證電路板,在設定的測試條件及時間下來驗證電路板是否可以耐得住快速的冷熱變化,而不會有導通電阻變化率超標的情形,車用電路板驗證除了溫度變化的條件外,更加上了電流來模擬使用狀態讓其測試環境更加嚴苛。

二、絕緣性異常:絕緣性異常最常見的為表面絕緣不佳或是因為製程/材料等異常,造成絕緣電阻下降而影響絕緣性不佳,甚至嚴重到短路之電性異常(圖三及圖四)。

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         圖三、表面線路間的絕緣異常
        圖四、孔與孔間的玻纖絲導通

驗證絕緣異常最常見的加速因子為溫度、濕度及偏壓(Bias)。無論在何種測試條件下,目的皆為驗證車用電路板在所規定的條件下,其對應時間的絕緣電阻值。而此電阻值降到何種程度算異常,或者測試多久後失效等於實際使用的壽命,每一個車用零件供應商都會有相對應的規格及方法。遵循規範必然重要,而確保自己的產品及製程能力符合高可靠度要求,相信這是每個公司所追尋的目標。

三、爆板異常: 隨著近年環保觀念的提升,雖然車用電路板無鉛製程的導入較為緩慢,但這是一個必經的過程,而遇到的爆板問題也和一般電路板相同,因此現有車用電路板的材料與製程都必須以高可靠度的考量進行一定程度的調整 。

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            圖五、回焊模擬設備
        圖六、SAT分析爆板異常影像

印刷電路板爆板驗證方式,可以使用回焊模擬測試來進行電路板耐熱能力的驗證。此方法關鍵參數為回焊爐的溫度對應實際電路板板溫的曲線,而這些溫度要求可參考IPC, IEC等國際規範標準或各汽車電子供應商的電路板驗證要求;除回焊爐設備規格能力得符合要求外,另一個重點為經過回焊模擬後的檢查方式,包含非破壞檢查方式—可使用傳統外觀檢查,也可以利用SAT(超音波掃描成像)找出異常位置,接著再利用破壞性分析(微切片分析)來找出問題所在,以利電路板供應商改善。

德凱宜特針對車用電路板驗證測試已有相當豐富的執行經驗,除提供完整的測試技術及能力給客戶外,也提供客戶相關諮詢、技術交流及驗證手法的規劃等服務。

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