PCB-Burn-In-Testtemperaturen: Der ultimative Leitfaden zum Aufspüren von Schwachstellen und zur Steigerung der Zuverlässigkeit

Stellen Sie sich vor, Sie liefern 10.000 PCBs, nur um innerhalb von 3 Monaten 500 Fehler zu haben. Dieser "frühe Versagen"-Albtraum kostet Zeit, Geld und Markenvertrauen.ein Verfahren, bei dem PCB bei erhöhten Temperaturen belastet werden, um schwache Bestandteile zu entfernen, bevor sie den Kunden erreichenAber hier ist der Haken: Wählen Sie die falsche Temperatur, und Sie werden entweder Fehler verpassen (zu niedrig) oder gute Bretter beschädigen (zu hoch).

Der Sweet Spot? 90°C bis 150°C? ein Bereich, der durch Industriestandards wie IPC-9701 und MIL-STD-202 validiert wird.hoch-Tg FR4) Stoffe, und wie man häufige Fallstricke (Überbelastung, schlechtes thermisches Management) vermeiden kann.Dies ist Ihre Roadmap zu Null frühen Ausfällen und langfristige Zuverlässigkeit.

Wichtige Erkenntnisse
1.Der Temperaturbereich ist nicht verhandelbar: 90°C-150°C billigt die Fehlererkennung und die Sicherheit des Boards; unter 90°C fehlen schwache Teile; über 150°C besteht ein Schadensrisiko.
2.Materialantriebsgrenzen: High-Tg FR4 (Tg ≥150°C) kann bei 125°C-150°C arbeiten; Standard-FR4 (Tg 130°C-140°C) erreicht eine Höchsttemperatur von 125°C, um eine Verformung zu vermeiden.
3.Industriestandards leiten Sie: Verbraucherelektronik verwendet 90°C­125°C (IPC-9701); Militär/Luftfahrt benötigt 125°C­150°C (MIL-STD-202).
4.Daten schlagen Vermutungen: Verfolgen Sie Temperatur, Spannung und Ausfallraten während des Tests, um Ihren Prozess zu verfeinern und schwache Komponenten zu erkennen.
5.Das thermische Management ist von entscheidender Bedeutung: An heißen Stellen oder bei schlechten Luftströmungsverzerrungen werden Wärmesenkungen, Wärmeleitungen und Schlusskammern verwendet, um die Temperaturen konstant zu halten.

Was ist ein Verbrennungsversuch?
Die Verbrennungsprüfung ist ein "Stresstest" für Leiterplatten: Sie setzt Platten erhöhten Temperaturen (und manchmal Spannung) aus, um die Ausfälle schwacher Komponenten (z. B. fehlerhafte Lötverbindungen,Kondensatoren von geringer Qualität)Das Ziel ist es, Monate/Jahre der Nutzung in Tagen zu simulieren und sicherzustellen, dass nur die zuverlässigsten PCBs den Kunden erreichen.

Die Temperatur ist hier die kritischste Variable, weil:

a.Niedrige Temperaturen (≤80°C): Komponenten werden nicht ausreichend belastet. Schwache Teile bleiben verborgen und führen zu frühen Feldfehlern.
b. Hohe Temperaturen (> 150°C): Überschreiten der Glasübergangstemperatur (Tg) der PCBs, was zu Verformungen, Delaminationen oder dauerhaften Schäden an guten Bauteilen führt.
c.Optimale Reichweite (90°C-150°C): Betont schwache Teile bis zum Ausfall, ohne gesunde Bretter zu schädigen, was nachweislich die frühe Ausfallrate um 70% oder mehr senkt.

Der optimale Temperaturbereich für die Verbrennung: je nach Anwendung und Norm
Nicht alle PCBs sind gleich erzeugt. Ihre Verbrennungstemperatur hängt von der Endverwendung, den Materialien und den Industriestandards der PCB ab. Im Folgenden finden Sie eine Aufschlüsselung der häufigsten Bereiche, die von globalen Standards unterstützt werden.

1. Temperaturbereiche nach Branchen
Verschiedene Anwendungen erfordern unterschiedliche Zuverlässigkeitsniveaus. Hier finden Sie, wie Sie die Temperatur an Ihren Anwendungsfall anpassen:

Beispiel: Ein Smartphone-PCB (Verbraucherelektronik) verwendet 16 Stunden lang 100°C, was ausreicht, um fehlerhafte Mikrochips freizulegen, ohne das FR4-Board zu beschädigen.Ein militärisches Radar-PCB benötigt 150°C für 72 Stunden, um in Kampfflugzeugen funktionieren zu können..

2Warum Standards wichtig sind
Die Einhaltung von IPC-, MIL-STD- oder AEC-Standards ist nicht nur bürokratisch, sondern auch eine bewährte Möglichkeit, Fehler zu vermeiden.
a.IPC-9701: Der Goldstandard für Verbraucher-/Industrie-PCBs setzt 90°C/125°C, um Fehlererkennung und Kosten auszugleichen.
b.MIL-STD-202G: Erfordert 125°C-150°C für militärische Ausrüstung, die für PCBs von entscheidender Bedeutung ist, die im Kampf oder im Weltraum nicht versagen können.
c.AEC-Q100: Für die Automobilelektronik erfordert 125°C/140°C, damit die Temperaturen unter der Motorhaube übereinstimmen.

Überspringen von Normen birgt die Gefahr, dass Tests überschritten werden (Schäden an Platten) oder zu wenig getestet werden (fehlende Defekte).Diese Vorschriften werden von den Herstellern in allen Mitgliedstaaten eingehalten..

Wie sich PCB-Materialien auf die Grenzwerte der Verbrennungstemperatur auswirken
Das Material Ihres PCBs, insbesondere seine Glasübergangstemperatur (Tg), bestimmt die maximale sichere Verbrennungstemperatur.Tg ist die Temperatur, bei der sich das PCB-Harz weich macht und seine Strukturfestigkeit verliertÜberschreitet man die Tg-Wertung beim Einbrennen, erhält man verzerrte Bretter oder delaminate Schichten.

1. Allgemeine PCB-Materialien und ihre Verbrennungsgrenzen

Kritische Regel: Überschreiten Sie niemals 80% der Tg des Materials während des Verbrennens.

2Warum Hoch-Tg-FR4 ein Game-Changer ist
Für PCB, die höhere Verbrennungstemperaturen benötigen (z. B. im Automobilbereich, in der Industrie), ist ein hoch-Tg-FR4 ein Muss.
a. Wärmebeständigkeit: Tg 150°C-180°C ermöglicht die Verbrennung von 125°C-150°C ohne Verformung.
b. Haltbarkeit: Widerstandsfähig gegen Delamination (Schichttrennung) unter Belastung, die für eine langfristige Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung ist.
c. Chemikalienbeständigkeit: Widerstandsfähig gegen Öle, Kühlmittel und Reinigungsmittel (allgemein in der Industrie/Automotive).

LT CIRCUIT verwendet für 70% seiner industriellen/automotiven PCBs hoch-Tg-FR4, wodurch die frühen Ausfallraten im Vergleich zu Standard-FR4 um 60% gesenkt werden.

Wie die Verbrennungsprüfung die Zuverlässigkeit von PCB erhöht
Die Verbrennungsprüfung ist nicht nur ein "schönes Produkt", sondern eine Investition in die Zuverlässigkeit.

1Früherkennung von Ausfällen: Verhinderung von Defekten vor dem Versand
Die "Badewanne-Kurve" ist ein Zuverlässigkeitsklassiker: PCBs haben eine hohe frühe Ausfallrate (schwache Komponenten), dann einen langen Zeitraum stabilen Gebrauchs und dann einen späten Ausfall (Ausfall).Die Verbrennungsprüfung beseitigt die frühe Ausfallphase durch:
a.Ausdruck auf schwache Komponenten: Fehlgeschaltete Lötverbindungen, schlecht ausgestattete Kondensatoren oder fehlerhafte Durchgänge versagen unter 90°C·150°C·, bevor das PCB den Kunden erreicht.
b.Verringerung der Gewährleistungsansprüche: Eine Studie des IPC ergab, dass Verbrennungsprüfungen die Gewährleistungskosten für Unterhaltungselektronik um 50% bis 70% senken.

Fallstudie: Ein Hersteller von Laptops hat in seinem PCB-Verfahren eine 100°C-Burn-in-Prozesszeit von 24 Stunden hinzugefügt, wodurch die frühen Ausfallraten von 5% auf 0,5% gesunken sind und jährlich 200.000 Dollar an Reparaturen unter Garantie eingespart werden.

2. Langfristige Leistung: Validieren Sie die Haltbarkeit
Durch das Simulieren von Jahren der Wärmebelastung können Sie:
a.Prüfung der Haltbarkeit von Lötverbindungen: Der thermische Kreislauf (Teil des Verbrennungsprozesses in einigen Branchen) zeigt Müdigkeit in Lötverbindungen, die für PCB in temperaturschwankenden Umgebungen (z. B. Autos,Außensensor).
b. Überprüfen Sie die Stabilität des Materials: High-Tg-FR4 sollte bei 125°C steif bleiben; wenn es verzerrt, wissen Sie, dass das Material unterdurchschnittlich ist.
c. Optimieren Sie die Konstruktion: Wenn eine Leiterplatte bei 130 °C versagt, können Sie thermische Durchgänge hinzufügen oder heiße Komponenten verlegen, um die Wärmeabgabe zu verbessern.

3. Datenorientierte Verbesserung
Jeder Burn-In-Test erzeugt wertvolle Daten:
a. Ausfallmodi: Versagen Kondensatoren am häufigsten? Rissen die Schweißverbindungen bei 140°C? Dies zeigt, wo Sie Ihre BOM oder Ihr Design verbessern können.
b.Temperaturschwellenwerte: Wenn bei 125°C ein Ausfall von 2% auftritt, bei 120°C jedoch ein Ausfall von 0,5%, können Sie für eine bessere Ausbeute auf 120°C einstellen.
c.Komponentenqualität: Wenn eine Reihe von Widerständen ständig versagt, können Sie den Lieferanten wechseln, bevor sie mehr PCBs ruinieren.
LT CIRCUIT nutzt diese Daten, um seine Prozesse zu verfeinern: Nachdem beispielsweise festgestellt wurde, dass 135 °C bei Standard-FR4 eine Delamination verursacht, wechselte es für industrielle Aufträge auf FR4 mit hohem Tg, wodurch das Problem beseitigt wurde.

Wie man die richtige Verbrennungstemperatur für sein PCB bestimmt
Die Wahl der perfekten Temperatur ist keine Vermutung, sondern ein Schritt-für-Schritt-Prozess, der das Material, die Anwendung und die Standards Ihrer PCB berücksichtigt.

Schritt 1: Beginnen Sie mit der Material-Tg Ihrer PCBs
Die erste Grenze ist die Temperatur des Materials.
Maximale Einschmelztemperatur = 80% des Materials Tg

Beispiel: Bei einem PCB, das mit 150°C Tg FR4 hergestellt wird, darf der Brennwert 120°C nicht überschreiten.

Schritt 2: Anpassung an die Industriestandards
Der Standard Ihres Antrags wird den Bereich weiter einschränken.
a.Verbraucherelektronik (IPC-9701): Selbst wenn Ihr Material 120°C bewältigen kann, halten Sie sich an 90°C-125°C, um Überprüfung zu vermeiden.
b.Militärisch (MIL-STD-202G): Sie benötigen 125°C-150°C, also müssen Sie hoch-Tg FR4 oder Polyimid verwenden.

Schritt 3: Testen und Verfeinern mit Daten
Kein Prozess ist perfekt. Erst eine kleine Charge testen, dann anpassen:
a. Führen Sie einen Pilotversuch durch: Testen Sie 50-100 PCB am Mittelpunkt Ihres Bereichs (z. B. 110°C bei 90°C bei 125°C).
b.Spurfehler: Wie viele PCBs scheitern?
c.Temperatur einstellen: Wenn keine Fehler auftreten, erhöhen Sie die Temperatur um 10°C (um mehr Fehler zu erkennen).
d.Verifizieren Sie mit thermischer Bildgebung: Sorgen Sie dafür, dass keine heißen Punkte (z. B. ein Spannungsregler bei 160°C, während der Rest der Platte bei 120°C liegt) vorhanden sind.

Schritt 4: Balance zwischen Sicherheit und Kosten
Brennen-In-Tests kosten Zeit und Geld.
a.Verbraucherelektronik: 90°C für 8 Stunden reicht für geringe Risikogeräte (z. B. Fernbedienungen).
b.Hohe Zuverlässigkeit: 150°C für 72 Stunden lohnt sich für Luftfahrt-PCBs (ein einziger Ausfall könnte mehr als eine Million Dollar kosten).

Einrichtung von Burn-In-Tests: Tipps für Genauigkeit und Sicherheit
Selbst die richtige Temperatur hilft nicht, wenn die Testvorrichtung fehlerhaft ist.

1. Temperaturkontrolle: Vermeiden Sie heiße Stellen
Hotspots (Bereiche, die 10°C+ heißer sind als der Rest des Boards) verfälschen die Ergebnisse:
a.Verwenden Sie eine geschlossene Kammer: Diese Kammern halten die Temperatur innerhalb von ±2°C viel besser auf als offene Öfen (±5°C).
b.Thermische Durchläufe hinzufügen: Bei PCB mit heißen Bauteilen (z. B. Spannungsregler) verbreiten thermische Durchläufe Wärme in andere Schichten.
c. Positionieren Sie Komponenten mit Bedacht: Wärme erzeugende Teile (z. B. LEDs, Mikroprozessoren) von empfindlichen Komponenten (z. B. Sensoren) fernhalten.
d. Verwenden Sie Wärmesenkungen: Bei Hochleistungs-PCBs müssen Wärmesenkungen an heißen Bauteilen befestigt werden, um die Verbindungstemperaturen in Schach zu halten.

Werkzeugtipp: Verwenden Sie während des Tests eine Wärmebildkamera, um Hotspots zu erkennen.

2. Datenerhebung: Verfolgen Sie alles
Sie können nicht verbessern, was Sie nicht messen.
a.Temperatur: Log alle 5 Minuten, um die Konsistenz zu gewährleisten.
b. Spannung/Strom: Überwachen Sie die Leistungseingänge, um abnormale Anziehungen zu erkennen (ein Anzeichen eines Komponentenversagens).
c. Ausfallrate: Verfolgen Sie, wie viele PCBs ausfallen, wann (z. B. 12 Stunden nach der Prüfung) und warum (z. B. Kondensatorkurz).
d.Komponentendaten: Aufzeichnen, welche Komponenten am häufigsten ausfallen.Dies hilft Ihnen bei Bedarf, Lieferanten zu wechseln.

Verwenden Sie Software wie Minitab oder Excel, um Daten zu analysieren: Zum Beispiel kann ein Weibull-Graph zeigen, wie sich die Ausfallraten mit der Temperatur verändern und Ihnen dabei helfen, den optimalen Bereich festzulegen.

3Sicherheit: Überlastung vermeiden
Überbelastung (Tests, die über die Grenzen eines PCBs hinausgehen) schädigt gute Platten.
a.Nicht überschreiten Tg: Standard FR4 (130°C Tg) sollte niemals 140°C erreichen.
b.Rampentemperatur langsam: Erhöhung um 10 °C pro Stunde, um thermischen Schock zu vermeiden (schnelle Temperaturänderungen bei Spaltungen der Lötverbindungen).
c. Folgen Sie den Komponentenbeschreibungen: Ein Kondensator mit einer Temperatur von 125°C sollte nicht bei 150°C getestet werden, auch wenn das PCB-Material diese Temperaturen bewältigen kann.

Häufige Probleme, wenn man sich aufbrennt und wie man sie löst
Die Verbrennungstests haben ihre Fallstricke, die aber mit der richtigen Planung leicht zu vermeiden sind.
1Überbelastung: Schädigung guter PCBs
Problem: Die Prüfung bei 160 °C (über hohen Tg FR4 ̊s 150 °C Tg) führt zu einer Delamination oder Verformung.
Das ist ein Fehler.
a.Prüfen Sie stets die Tg des Materials, bevor Sie die Temperatur einstellen.
b.Verwenden Sie die Regel von 80% Tg (maximale Temperatur = 0,8 × Tg).
c. Die Rampentemperatur soll langsam (10°C/Stunde) sein, um einen thermischen Schock zu vermeiden.

2Unterprüfung: Fehlende Schwache Komponenten
Problem: Beim Testen bei 80°C (unterhalb der Mindesttemperatur von 90°C) bleiben schwache Kondensatoren oder Lötverbindungen verborgen.
Das ist ein Fehler.
a. Beginn bei 90°C für Unterhaltungselektronik; 125°C für hohe Zuverlässigkeit.
Verlängern Sie die Testdauer, wenn Sie die Temperatur nicht erhöhen können (z. B. 48 Stunden bei 90°C statt 24 Stunden).

3Schlechtes thermisches Management: Verzerrte Ergebnisse
Problem: Ein Spannungsregler erreicht 150°C, während der Rest der Platine 120°C erreicht. Man kann nicht sagen, ob Fehler von schwachen Komponenten oder heißen Punkten kommen.
Das ist ein Fehler.
a. Verwenden Sie thermische Durchläufe und Wärmesenkungen, um Wärme auszubreiten.
b.Verfahren mit einer Wärmebildkamera zur Erkennung von Hotspots.
c.Heizkomponenten in zukünftigen Konstruktionen umzusiedeln, um die Wärmeverteilung zu verbessern.

4Kostenüberschreitungen: Tests zu lang
Problem: Die Durchführung von 72-Stunden-Tests für (unnötige) Unterhaltungselektronik erhöht die Kosten.
Das ist ein Fehler.
a.Befolgen Sie die Industriestandards: 8­24 Stunden für Verbraucher, 48­72 Stunden für Industrie.
b.Verwenden Sie bei Bedarf eine beschleunigte Verbrennung (höhere Temperatur für kürzere Zeit) (z. B. 125 °C für 16 Stunden statt 90 °C für 48 Stunden).

FAQ: Antworten auf Ihre Fragen zur Verbrennungstemperatur
1Kann ich die gleiche Temperatur für alle meine PCBs verwenden?
Die Temperatur hängt vom Material (Tg) und der Anwendung ab. Ein Smartphone-PCB (Standard FR4) benötigt 90°C/100°C; ein militärisches PCB (Polyimid) benötigt 125°C/150°C.

2Wie lange sollte ein Verbrennungs-Test dauern?
a.Verbraucherelektronik: 8­24 Stunden.
b.Industrie: 24 bis 48 Stunden.
c.Militär/Luftfahrt: 48-120 Stunden.
Längere Tests sind nicht immer besser, bis die Ausfallraten Plateau sind (keine neuen Defekte).

3Was ist, wenn meine Leiterplatte Komponenten mit unterschiedlichen Temperaturen hat?
Verwenden Sie die niedrigste Komponentenwerte als Grenzwerte. Zum Beispiel, wenn Ihr PCB-Material 125°C verarbeiten kann, aber ein Kondensator für 105°C bestimmt ist, testen Sie bei 90°C ∼100°C.

4. Brauche ich eine Verbrennungsprüfung für kostengünstige PCB (z. B. Spielzeug)?
Es hängt vom Risiko ab. Wenn ein Ausfall Schaden verursachen würde (z.B. ein Spielzeug mit einer Batterie), ja. Bei nicht kritischen PCBs können Sie es überspringen, aber mit höheren Renditen rechnen.

5Wie gewährleistet LT CIRCUIT einen genauen Burn-In-Test?
LT CIRCUIT verwendet geschlossene Schleifenkammern (±2°C Steuerung), Wärmebildgebung und strenge Einhaltung der IPC/MIL-STD-Standards.

Schlussfolgerung: Verbrenntemperatur ist die Geheimwaffe Ihrer Zuverlässigkeit
Die Wahl der richtigen Verbrennungstemperatur, die mit der Tg Ihres Materials und den Industriestandards übereinstimmt, ist nicht nur ein Produktionsschritt, sondern ein Versprechen an Ihre Kunden:Heute und morgen.??

Wenn Sie die Schritte in diesem Handbuch befolgen, beginnen Sie mit dem Material Tg, passen Sie sich an die Normen an, testen Sie mit Daten und vermeiden Sie Überbelastungen.und einen guten Ruf für Zuverlässigkeit aufbauenEgal, ob Sie eine Smartwatch oder ein Satelliten-PCB herstellen, die richtige Verbrennungstemperatur verwandelt "gut genug" in "durchhaltig".

Denken Sie daran: Burn-in-Tests sind keine Kosten, sondern eine Investition.Die Zeit, die Sie heute mit der Einstellung der perfekten Temperatur verbringen, wird Sie morgen vor kostspieligen Rückrufen und unzufriedenen Kunden bewahren.Mit LT CIRCUIT's Fachwissen in den Bereichen hoch-Tg-Materialien und standardkonforme Prüfungen, können Sie darauf vertrauen, dass Ihre PCBs den Verbrennungs- und Zeittest bestehen.