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常見溫度試驗對比

常見溫度試驗對比

在PCB行業驗收標準IPC-6012C中，只有三個章節的試驗牽涉到可靠性方面的要求，主要是介質耐電壓、濕熱絕緣電阻（MIR）和熱沖擊（Thermal Shock），前兩者主要評估板材可靠性，后者主要評估電鍍銅可靠性。
熱沖擊試驗來源于IPC-6012C 3.10.8章節的要求，依照IPC-TM-650 測試方法2.6.7.2測試，一般常用FR4材料的PCB選用條件D，在經過高低溫循環100次之后，第1*次高溫電阻和*后一次高溫電阻的變化率不能超過10%，并且試驗后做顯微剖切的鍍覆孔完整性合格。
 
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IPC定義的熱沖擊（ThermalShock）試驗，其與封裝業JEDEC的溫度循環試驗（TCT）類似，但與JEDEC的熱沖擊試驗（TST）有差異，因為IPC的熱沖擊試驗（TS）和JEDEC的溫度循環試驗（TCT），都是基于空氣傳熱的，而JEDEC的熱沖擊試驗（TST）是基于液體傳熱的，其溫度轉換速率遠遠高于空氣傳熱，故如果客戶要求測試TS時，還是需要確定所依據的標準和試驗條件。
JEDEC原為美國電子工業協會EIA之下屬團體，現已獨立出來成為IC封裝業的專門組織，曾就有機IC載板與半導體成品之品檢與可靠度試驗訂定許多規范，其涉及到溫度循環方面*常見的兩個試驗如下：
TCT：參考標準JESD22-A104E，兩箱式Air to Air溫度循環試驗(Temperature Cycling Test)，共有13種高低溫匹配與4種留置時間CycleTime(1、5、10、15分鐘)的級別對應，以供用戶參考，如下圖2和圖3所示：
 
 
TST：參考標準JESD22-A106B，兩槽式Liquid to Liquid高低溫液體中之循環試驗，特稱為Thermal ShockTest熱沖擊試驗，試驗條件如下圖4所示:
不管是TCT或是TST試驗，其試驗時間都是很長的，而IST時間明顯小于TCT和TST，常見的溫度循環測試曲線如圖5所示，由圖可以看出，液冷式的TST試驗，高低溫轉換速率是*大的，IST其次，TCT*小，而高低溫轉換速率越大，其對材料的沖擊也隨之增加，也就更容易失效：
IST試驗雖然試驗時間*短，但其也有不足之處，它的高低溫溫差是*小的，溫差決定了測試樣品的工作溫度范圍，溫差越大，代表樣品能工作在更高或更低的溫度，如圖6所示：
IST因為測試時間短，溫度轉換速率大，對測試樣品的疲勞老化影響也較大，故可以使試樣早早發生失效，比對圖7的IST失效數據和圖8的TCT失效數據，可見在相同的條件下，IST試驗很早就發生的失效：
 


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