工业自动化、轨道交通、能源电力等场景，要求工控板PCBA在-40℃~+85℃、高湿、粉尘、振动、电磁干扰等严苛条件下连续运行10年以上。一旦失效，停机损失远超单板成本。因此，“上线前把风险测完”是SMT贴片加工厂的核心竞争力。1943科技结合IPC、IEC、GB/T及汽车电子等标准，分享工控板PCBA必须通过的十大可靠性测试项目，帮助研发与供应链端快速制定验证方案，降低现场失效率，提升品牌口碑。
一、环境适应性测试：把极端气候“搬到实验室”
| 测试项 | 典型条件（可定制） | 判定依据 | 主要失效模式 |
|---|---|---|---|
| 1. 温度循环（TCT） | -40↔85℃，1000次，≤15℃/min | ΔR/R≤5%，无开裂、分层 | BGA焊球微裂纹、树脂疲劳 |
| 2. 热冲击（TST） | -55↔125℃，≤5 s转换，100次 | 同板对比阻值≤10% | 板材玻纤分离、孔铜断裂 |
| 3. 高温高湿（THB） | 85℃/85%RH，1000 h，偏压 | 绝缘电阻>10^8 Ω | CAF、腐蚀、芯片钝化层失效 |
| 4. 盐雾（NSS） | 35℃，5% NaCl，48~168 h | 无可见腐蚀产物 | 焊盘、连接器触点腐蚀 |
| 5. 低气压 | 70 kPa（海拔3000 m），2 h | 无电弧、击穿 | 高压隔离失效 |
经验：带外壳工控整机需额外做凝露测试，防止壳内积水短路。
二、机械应力测试：模拟运输与现场冲击
| 测试项 | 典型条件 | 判定依据 | 失效模式 |
|---|---|---|---|
| 6. 随机振动 | 20-2000 Hz，10 grms，3轴各2 h | 无元件脱落、焊点裂纹 | 变压器、电解电容引脚疲劳 |
| 7. 机械冲击 | 50 g，11 ms，半正弦，±X/Y/Z 各3次 | 功能正常，无物理损伤 | BGA脆断、晶振破损 |
| 8. 跌落（裸板） | 1.0 m，6面8角12棱 | 导通电阻变化≤10% | 边角裂纹、孔环拉脱 |
技巧：对带散热器的大质量器件，需单独做“恒加速度”（50 g，1 min）验证保持力。
三、电气寿命与应力测试：把暗病提前逼出来
| 测试项 | 典型条件 | 判定依据 | 失效模式 |
|---|---|---|---|
| 9. 高温老化 | 85℃，额定负载，168~1000 h | 失效率≤1/500 | 电解电容干涸、芯片EOS |
| 10. 高低温带电工作 | -20℃/60℃交变，4 h/次，20循环 | 功能/精度达标 | 晶振频偏、ADC温漂 |
| 11. 电源循环 | 0↔Vinmax，30 s周期，10000次 | 无重启、锁死 | 电源IC热疲劳、MOSFET击穿 |
| 12. ESD/EFT | 接触±8 kV，空气±15 kV；EFT ±2 kV | A级性能（无误动作） | MCU死机、通信丢包 |
提示：对485/CAN总线端口，需额外做共模浪涌±1 kV测试，匹配现场雷击场景。
四、焊点与板材可靠性：把“关节”做牢
| 测试项 | 方法 | 判定标准 | 失效模式 |
|---|---|---|---|
| 13. 焊点剪切力 | 按JIS Z 3198，0.2 mm/s | ≥30 N（0603） | IMC过厚、虚焊 |
| 14. 染色起裂（Dye & Pry） | 红染→撬开，显微镜计数 | 裂纹面积≤25% | HIP、枕头效应 |
| 15. 微切片 | 焊球、孔铜厚度测量 | 孔铜≥20 µm，无裂纹 | 钻孔缺陷、铜薄 |
| 16. 焊盘剥离强度 | 剥离速度50 mm/min | ≥1.5 N/mm | 基材树脂不足 |
关键：无铅SAC焊料+高Tg（>170℃）板材，需把峰值温度控制在245℃以内，防止热冲击后白斑。
五、失效分析与数据闭环：让问题不再重复
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每轮可靠性失败样，必须做SEM/EDS+切片+FTIR三级定位，找出根因。
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建立“失效库”，把不良图片、参数、改善措施全部云端化，下批料自动调用经验。
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采用0.5% AQL抽样+100% ICT/FCT双保险，确保测试覆盖率>98%。
六、标准速查表：一键对齐客户要求
| 行业 | 常用标准 | 必做高优项目 |
|---|---|---|
| 工业自动化 | IEC 61131-2、GB/T 2423 | TCT、THB、振动、ESD |
| 汽车电子 | ISO 16750、AEC-Q100 | -40~150℃冲击、1000 h高温老化、盐雾 |
| 轨交/电力 | EN 50155、IEC 61850 | 85℃/85%RH 1000 h、5 g振动、浪涌±4 kV |
| 军工 | GJB 150、MIL-STD-810 | -55~125℃热冲击、随机振动20 grms |
七、总结：可靠性不是“加钱买心安”，而是“设计+工艺+测试”的系统工程
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设计端：预留测试点，保持器件与板边≥3 mm，方便ICT夹具。
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工艺端：SPI→AOI→X-Ray三道焊后检测，把80%隐患留在贴片车间。
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测试端：环境→机械→电气三步走，任何一项失败都不流入下一环节。
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数据端：把每颗料的温度曲线、焊点图片、测试报告二维码化，客户扫码即看，透明交付。
把严苛测试留在工厂，把稳定可靠交给现场——这就是工控板PCBA的终极使命。如果您有SMT贴片加工的需求，欢迎随时联系我们，我们将为您提供详细的方案和报价。
2024-04-26
