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工程师课程笔记 | PCB应变测量的基本流程

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【摘要】:
工程师课程笔记 | PCB应变测量的基本流程

 

 

 

为什么要进行PCB(印刷电路板)测试?

谈到PCB测量的必要性,我们首先一起了解下“1-10-100法则”,它讲的是在设计阶段花1块钱能解决的问题,在制造阶段要用至少10倍成本来纠错,如果缺陷流出到顾客,则至少要花100倍成本来纠错。也就是说, 发现缺陷晚了一步,需要花费的成本将成指数倍上升。PCB经常暴露在高的机械和热负荷下,尤其是集成到整车中以后,一旦损坏,将伴随着高昂的召回成本。

 

比如在PCB的制造过程中,可能受到的风险:

  • 很多元器件安装时会产生弯曲和变形;

  • 贴装SMD/SMT/THD/THT/PTH也会产生变形;

  • 球阵列的BGA焊点会因为应力导致裂纹和焊料脱落;

  • 分板过程中的瞬态应变峰值;

  • 不断叠加的机械应力,每道生产工序都会产生应变;

  • 由于工艺等其它步骤中的高弯曲应力导致SMD电容器损坏;

  • ICT/FCT测试期间测试探针的硬接触力……

 

比如在PCB运输和运行过程中,可能受到的风险:

  • 机械负载(静态不变)

  • 震动、弯曲(动态交变)

  • 热膨胀导致裂纹的热效应

为什么用应变片进行PCB测试?


  • 其他方法比如FEA等数值模拟方法是基于数学模拟的方法,范围是有限的。零部件材料多样化,元器件连接方式的不同,焊接点焊料的多少等原因导致很难生成数模。

  • CT、X射线、拍照的方法不足以检查机械冲击的影响,并且这些方法也非常昂贵。

  • 应变片的测量方法是最适合用于测量PCB的变形。部分公司已经开始PCBA应变仿真方向的研究和探索。

 

如何进行PCB的应变测试:

1)评估测试工位:哪些工位会产生应变,比如分板、ICT
2)选择PCBA测量点:哪些位置是受力点,选择测量点
3)制定测试计划根据测量点制定测试计划
4)准备测试样片:准备相应的PCB样板,哪个样片测哪些工位
5)应变片安装:
  • 选择测量点并标记
  • 清洗测量点
  • 打磨测量点
  • 清洗测量点
  • 准备应变片
  • 粘贴应变片
  • 焊接漆包线
  • 焊接连接导线
  • 连接插头
  • 检查应变片初始零点
6)采集系统链接和配置:贴好应变片以后,连接采集器
7)采集测试数据:对不同工位进行数据采集
8)分析测试数据

 

Tips

RF91微型三栅应变花非常适合用于PCB测试,尤其适合未知应变方向的测试。

 

如何安装应变片:

  • 安装点必须是一个平面(即PCB板上),以确保应变片有良好的附着力;

  • 使用铣刀去除板层上的绿油,或者用砂纸(200-600目)去除,能看到下方的铜,留出20*20mm左右的空间;

  • 用合适清洁剂清洁粘合面,比如HBM RMS1

  • 用Z70快干胶粘贴应变片

 

如何选择测量点:

  • PCB上的应力状态大多未知,且机械形变非常复杂

  • 通常选IC的直角位置,大多时候是很关键的应变测量点

  • 电路板的受力大的区域(例如靠近电容器的区域),更大的原件会导致PCB的刚度增加

  • 靠近连接件的区域(焊点容易失效),一些靠近接插件附件的元器件也非常容易失效

 

 

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