의료 통신 제품은 고장이 발생하면 환자의 생명을 직접적으로 위험에 빠뜨릴 수 있으므로 PCBA 신뢰성 테스트에 대한 요구 사항이 산업 등급 장비보다 훨씬 높습니다. 따라서 JiaJinYuan이 인공호흡기 메인 제어 보드를 주문했을 때 고객은 PCBA 신뢰성 테스트가 세 가지 엄격한 지표, 즉 -40°C에서 +85°C까지 500회의 온도 주기, 10G 가속에서 2시간의 무작위 진동, 85°C/85%RH에서 1000시간의 편향 노화를 포괄해야 한다고 요구했습니다. 이러한 매개변수는 경험에 따라 임의로 결정되지 않았습니다. 이는 모두 병원 환경에서 이 모델의 이전 2세대에 의해 누적적으로 보고된 17개의 현장 실패 사례에 대한 역분석에서 파생되었습니다.

온도 사이클 테스트 동안 우리는 동일한 배치로 납땜된 PCBA 보드 중에서 보드 가장자리 근처 QFN 장치의 솔더 조인트 균열 속도가 중앙 영역보다 2.3배 더 높았다는 것을 발견했습니다. 추가 조사에 따르면 리플로우 오븐 온도 프로파일의 피크 부분에서 0.8°C/s의 지나치게 높은 가열 경사로 인해 솔더 입자가 조대화되는 것으로 나타났습니다. 이러한 편차는 기존의 AOI 검사로는 확인할 수 없으며 단면 및 SEM을 통해서만 확인할 수 있습니다. 따라서 JiaJinYuan은 각 배치의 첫 번째 제품에 대한 오븐 온도 검증 체크리스트에 이 매개변수를 포함시켰으며 운영자가 4시간마다 트랙 온도 프로브 값을 기록하도록 요구했습니다.

습열 바이어스 테스트 중에 PCBA 보드 배치는 전원 공급 후 96시간 후에 누출 오류를 경험한 적이 있습니다. 재테스트 결과 PCB 기판의 수분 흡수율이 기준을 0.15% 초과하는 것으로 나타났습니다. 더 중요한 것은 솔더 마스크와 구리 호일 사이의 인터페이스에 미크론 규모의 에어 갭이 존재한다는 것인데, 이는 기존 DFM 검토에서 완전히 간과되었던 결함입니다. 나중에 우리는 PCB 제조업체와 협력하여 사전 솔더 마스크 베이킹 온도와 시간을 조정하고 SMT 배치 전에 40°C/4h 진공 사전 베이킹을 추가하여 이 문제를 완전히 제거했습니다.

진동 테스트 실패 사례의 70%는 커넥터 패드 벗겨짐에 집중되었습니다. 근본 원인은 납땜 불량이 아니라 불합리한 구조 설계였습니다. 예를 들어, 특정 40핀 보드-보드 커넥터의 패드에는 눈물방울 처리가 부족했고 뒷면 지지대를 통한 접지가 없었습니다. 5G 이상의 진동에서 솔더 조인트는 반복적인 전단 응력을 받았으며 결국 피로로 인해 파손되었습니다. JiaJinYuan은 이제 모든 의료용 커넥터 패드에 0.3mm 눈물방울이 있어야 하고 뒷면에 ​​3개 이상의 접지 비아를 장착해야 한다고 규정하고 있습니다.

PCBA 신뢰성 테스트는 단순히 테스트 항목을 쌓는 것이 아닙니다. 오히려 모든 실패를 생산 라인 프로세스의 교정 신호로 처리합니다. 예를 들어, HALT 테스트 중 -55°C 응축 단계에서 BGA 장치가 갑자기 단락되었습니다. 근본 원인은 ±15μm를 초과하는 솔더 페이스트 인쇄 두께 공차로 인해 리플로우 후 과도한 보이드가 발생하는 것으로 밝혀졌습니다. 결과적으로 우리는 스텐실 애퍼처 크기 허용 오차를 ±5%에서 ±3%로 강화하고 SPI 검사 임계값을 75%에서 82% 통과 라인으로 높였습니다.