La fiabilité des circuits imprimés est influencée par de nombreux facteurs. Dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et de l'industrie, la température ambiante des circuits imprimés peut varier entre -40° et +180°Celcius. Afin de pouvoir déterminer la fiabilité des modules électroniques dans ces conditions, les circuits imprimés peuvent être soumis à un test de changement de température - également appelé test de choc thermique.
Sur le pcb-blog.com, nous répondons à cinq questions fréquemment posées sur notre méthode de test et nous vous montrons comment réduire l'influence des variations de température.
À quoi sert le test de changement de température ?
Les appareils électroniques utilisés dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale ou encore de l'industrie doivent parfois résister à de très fortes variations de température.
Pour les circuits imprimés qui y sont intégrés, cela signifie qu'ils doivent conserver leurs propriétés fonctionnelles en tant que support de composants et système de conducteurs électriques, même sous contrainte thermique. Cela peut être simulé au moyen d'un test de changement de température, qui sert à vérifier le comportement de vieillissement des circuits imprimés à des températures changeant rapidement.
Qu'est-ce qui caractérise un test de changement de température ?
Le test de changement de température est souvent effectué en fin de vie, c'est-à-dire qu'il se termine dès que toutes les pièces testées sont tombées en panne. Ensuite, les données obtenues sont généralement soumises à une analyse de défaillance de Weibull et évaluées sur la base des paramètres caractéristiques que sont la durée de vie, le facteur de forme et le temps sans défaillance. Si l'on veut vérifier qu'un critère de défaillance donné est respecté, on parle de "Success Run". Cela signifie que toutes les pièces testées ne doivent pas tomber en panne avant d'avoir atteint une limite temporelle.
Comment se déroule un test de changement de température ?
Lors des tests de changement de température réalisés par le groupe KSG, les échantillons sont installés dans un panier d'essai qui est déplacé de manière cyclique dans une chambre froide et une chambre chaude.
Les conditions typiques de mise en œuvre sont les suivantes :
- chambre froide : -40°C
- chambre chaude : +125°C
- Température par chambre : 25 min
- temps de changement entre les chambres : < 30 s
- Nombre de cycles : 1.000
Pour les circuits réels, l'évaluation des tests peut se faire visuellement ou au moyen d'un contrôle par rectification. L'utilisation du test de résistance est beaucoup plus efficace. Pour cela, il est nécessaire d'établir des mises en page de test appropriées et de définir des critères de défaillance adéquats.
Quels types de défauts sont contrôlés au moyen du test de changement de température ?
Lors du test de changement de température, l'accent est mis sur les types de défauts suivants :
- Formation de fissures dans le manchon de cuivre des trous débouchants et des grands trous borgnes
- Démolition des liaisons des couches internes des trous traversants et borgnes
- Défaillance de la connexion de la couche interne des vias LASER sur le pad cible
- Fissuration des masques de soudure
- Délaminage des structures composites
Quelle est la principale cause de défaillance des circuits imprimés lors d'un test de changement de température ?
Un circuit imprimé est généralement composé de cuivre, de résine époxy et de mats de fibres de verre - des matériaux qui se distinguent les uns des autres par leurs propriétés, telles que la résistance et le coefficient de dilatation thermique. Cela signifie qu'une augmentation de la température entraîne des dilatations différentes des matériaux, ce qui crée des champs de tension non homogènes. Ceux-ci peuvent à leur tour provoquer des augmentations locales des contraintes et donc la formation de fissures. Si ces fissures se propagent, cela entraîne des interruptions électriques et donc la défaillance du circuit imprimé.
Comment obtenir une résistance élevée aux chocs thermiques pour les circuits imprimés ?
Pour obtenir une résistance élevée aux chocs thermiques sur les circuits imprimés, il convient de tenir compte des principaux facteurs suivants :
- un faible pré-vieillissement grâce à un faible impact lors du stockage et de l'équipement
- une faible extension de l'assemblage des couches dans la direction z,
- l'utilisation de matériaux de base ayant des coefficients de dilatation thermique aussi faibles que possible, surtout dans la direction z
- une épaisseur élevée des manchons de cuivre dans les trous,
- un diamètre de perçage aussi grand que possible et une répartition uniforme,
- une grande qualité de fabrication de la structure du circuit imprimé.
Vous avez d'autres questions ? Vous trouverez plus d'informations sur le test de changement de température dans notre séminaire en ligne XPERTS "Tout dépend de la stratification : Les circuits imprimés dans le test de changement de température" avec Dr. Swantje Frühauf et Holger Bönitz. Pour accéder à la version à la demande disponible à tout moment, vous pouvez s'inscrire ici.
