Os produtos de comunicação médica têm requisitos muito mais elevados para testes de confiabilidade de PCBA do que equipamentos de nível industrial, pois as falhas podem colocar diretamente em risco a vida dos pacientes. Portanto, quando a JiaJinYuan realizou um pedido de uma placa de controle principal do ventilador, o cliente determinou que os testes de confiabilidade do PCBA abrangessem três indicadores rígidos: 500 ciclos de temperatura de -40°C a +85°C, 2 horas de vibração aleatória com aceleração de 10G e 1.000 horas de envelhecimento tendencioso a 85°C/85% UR. Estes parâmetros não foram determinados arbitrariamente com base na experiência; todos foram derivados da análise reversa de 17 casos de falha de campo relatados cumulativamente pelas duas gerações anteriores deste modelo em ambientes hospitalares.
Durante o teste do ciclo de temperatura, descobrimos que entre as placas PCBA soldadas no mesmo lote, a taxa de quebra da junta de solda dos dispositivos QFN próximos à borda da placa era 2,3 vezes maior do que na área central. Investigações adicionais revelaram que uma inclinação de aquecimento excessivamente alta de 0,8°C/s na seção Pico do perfil de temperatura do forno de reFluxo causou o engrossamento dos grãos de solda. Este desvio não pode ser identificado pela inspeção AOI convencional e só pode ser confirmado através de cortes transversais e SEM. Portanto, a JiaJinYuan incluiu esse parâmetro na lista de verificação de temperatura do forno para os primeiros artigos de cada lote e exige que os operadores registrem os valores da sonda de temperatura a cada 4 horas.
Durante testes com polarização de calor úmido, um lote de placas PCBA apresentou falha de vazamento após 96 horas sob energia. O novo teste revelou que a taxa de absorção de umidade do substrato PCB excedeu o padrão em 0,15%. Mais criticamente, existiam lacunas de ar em escala micrométrica na interface entre a máscara de solda e a folha de cobre, um defeito que foi completamente ignorado nas revisões convencionais do DFM. Posteriormente, colaboramos com o fabricante da PCB para ajustar a temperatura e o tempo de cozimento da máscara de pré-solda e adicionamos um pré-cozimento a vácuo de 40°C/4h antes da colocação do SMT, o que eliminou completamente esse problema.
70% dos casos de falha em testes de vibração concentraram-se no descascamento da almofada do conector. A causa raiz não foi uma soldagem deficiente, mas um projeto estrutural irracional. Por exemplo, as almofadas de um determinado conector placa a placa de 40 pinos não tinham tratamento de lágrima e não tinham aterramento por meio de suporte na parte traseira. Sob vibração acima de 5G, as juntas de solda sofreram tensões de cisalhamento repetidas e eventualmente fraturaram devido à fadiga. JiaJinYuan agora exige que todos os conectores médicos tenham gotas de 0,3 mm e sejam equipados com pelo menos três vias de aterramento na parte traseira.
O teste de confiabilidade do PCBA nunca se trata simplesmente de acumular itens de teste; em vez disso, trata cada falha como um sinal de calibração para os processos da linha de produção. Por exemplo, durante um teste HALT, um dispositivo BGA entrou em curto-circuito repentinamente durante a fase de condensação de -55°C. A causa raiz foi atribuída a uma tolerância de espessura de impressão de pasta de solda superior a ±15μm, levando a vazios excessivos após o refluxo. Consequentemente, aumentamos a tolerância do tamanho da abertura do estêncil de ±5% para ±3% e aumentamos o limite de inspeção SPI de 75% para uma linha de passagem de 82%.
