(一) PCB 應(yīng)變測試的背景及目的

一、背景

目前各式各樣的電子產(chǎn)品如個人計算機(jī)、PDA、手機(jī)、數(shù)位照相機(jī)、電子儀器、車輛衛(wèi)星導(dǎo)航器、汽車驅(qū)動零件等電路，無一不使用 PCB 產(chǎn)品。隨著電子產(chǎn)品功能多樣化、體積小型化及質(zhì)量輕量化之設(shè)計趨勢要求，PCB 上的小型零件增加，使用更多層 PCB 也隨之增加，同時也增加 PCB 上零件面積的使用密度。如此一來這些 PCB 電子產(chǎn)品中，在研發(fā)、制造、包裝、運(yùn)輸及使用者使用過程中，常有不良產(chǎn)品誕生，使得產(chǎn)品質(zhì)量下降。在這些外在因素之下，為了要提升產(chǎn)品質(zhì)量及更了解產(chǎn)品特性。由于國際方面要求制程改變?yōu)闊o鉛制程，對于此制程的改變更加會造成產(chǎn)品的失效。

經(jīng)證實(shí)，運(yùn)用應(yīng)變測量來控制印刷版翹曲對電子工業(yè)是非常有利的，而且其做為一種甄別有損制造工藝的方法早已被行業(yè)認(rèn)可。然而，隨著互連密度的增加且變得更脆，翹曲導(dǎo)致?lián)p傷的可能性也在增大。當(dāng)下需要電路板代工廠和元器件供應(yīng)商都在客戶指定的應(yīng)變水平下進(jìn)行操作。

二、目的

應(yīng)變測試可以對SMT封裝在PWB組裝、測試和操作中受到的應(yīng)變和應(yīng)變率水平進(jìn)行客觀分析。

由于元器件焊點(diǎn)對應(yīng)變失效非常敏感，因此PWB在最惡劣條件下的應(yīng)變特性顯得至關(guān)重要。對所有表面處理方式的封裝基板，過大的應(yīng)變都會導(dǎo)致焊點(diǎn)損傷。這些失效包括在印刷板制造和測試過程中的焊料球開裂、線路損傷、焊盤起翹和基板開裂。

?本人建議：治具設(shè)備廠商、代加工廠以及企業(yè)內(nèi)部都能夠獨(dú)立的進(jìn)行應(yīng)變測試。

并對PCBA生成制程機(jī)械應(yīng)力提供量化和風(fēng)險等級評估，把控失效率。

應(yīng)力測試值為微應(yīng)變：也是用來表示應(yīng)變形變量的變化程度，單位用μm/m、με和ue等方法表示。

微應(yīng)變常見于PCBA制程中，常見會帶來機(jī)械應(yīng)力的制程有：SMT貼片機(jī)制程、DIP插件制程（手動和自動）、分板制程（手掰板、V-cut、走刀式和銑刀分板）、PCBA功能測試制程（ICT和FCT）、打螺絲裝配制程、可靠性震動和跌落測試等等。在這些生成制程中的微應(yīng)變過大會導(dǎo)致產(chǎn)品失效不良。

(二)?應(yīng)力應(yīng)變測試的系統(tǒng)框圖

PCB應(yīng)力應(yīng)變測試概述

運(yùn)用電阻式應(yīng)變片阻值的變化來量化PCBA制程帶來的應(yīng)變。

參照和結(jié)合IPC/JEDEC-9702(是一個應(yīng)變識別指引）和IPC/JEDEC-9704（主要集中于印刷線路板的應(yīng)變測試）標(biāo)準(zhǔn)，深圳品科技自主研發(fā)的TSK系列PCB應(yīng)變測量系統(tǒng)。

TSK應(yīng)力應(yīng)變測試儀的特點(diǎn)：

1.便攜式小型化性價比高的精密測量儀器，模塊式設(shè)計，8通道/模塊，可拓展。

2.構(gòu)成簡易，通過電腦來控制測量，一鍵自動生成報表及報表合并功能。

3.采集信號為120/350歐姆應(yīng)變片(采用不同模塊)。

4.允許采樣率為10KHz（32通道同時采樣）。

5.操作菜單以對話框形式，中文界面，簡單快速。

6.結(jié)合國際上應(yīng)變片測試標(biāo)準(zhǔn)Intel標(biāo)準(zhǔn)和IPC-9704標(biāo)準(zhǔn)，一鍵全自動生成報告，并判斷“Pass” or“ Failed”。

?符合IPC和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，TSK應(yīng)力應(yīng)變測試儀的相關(guān)參數(shù)：

◆ 單模塊通道數(shù)：8/4個模擬輸入通道

◆ 采樣率：10KHZ/通道

◆ 采樣模式：多通道同步采樣

◆ ADC分辨率：24位

◆ 支持應(yīng)變式傳感器電阻值：TSK-32A系列支持120Ω，TSK-32B系列支持350Ω

◆ 支持惠斯通電橋類型：1/4 橋

◆ 轉(zhuǎn)換精度：3.5062nV/V/LSB

◆ 精度增益誤差：0.02%（已校準(zhǔn)，常規(guī)測量條件25℃,±5℃）

◆ 全量程范圍：±29.4mV/V（+55000uE/-55000uE）

◆ 端子間過壓保護(hù)：±30V

◆ 穩(wěn)定性：增益漂移6ppm/℃

◆ 機(jī)箱接口類型：USB2.0高速輸入

◆ 供電電源：11到30VDC，220VAC

◆ 工作溫度：-40℃～70℃，工作濕度：10%～90% RH，無凝結(jié)

◆ 存儲溫度：-40℃～85℃，存儲濕度：5%～90% RH，無凝結(jié)

◆ 防護(hù)等級：IP 40

PCB應(yīng)力應(yīng)變測試

一、PCB典型的制造流程

使用應(yīng)變測試，你可以定量地評估和識別出潛在大應(yīng)力引起的、有害的流程，但是你需要在執(zhí)行這些流程前識別出它是否有害。

談到PCB測量的必要性，我們首先一起了解下“1-10-100法則”，它講的是在設(shè)計階段花1塊錢能解決的問題，在制造階段要用至少10倍成本來糾錯，如果缺陷流出到顧客，則至少要花100倍成本來糾錯。也就是說, 發(fā)現(xiàn)缺陷晚了一步，需要花費(fèi)的成本將成指數(shù)倍上升。

根據(jù) IPC/JEDEC-9704 標(biāo)準(zhǔn)文件，典型制造的流程被分為：

1. SMT（表面貼裝技術(shù)）裝配流程?

z 切板（直線切割和弧線切割）流程

z 所有的人工操作流程

z 所有重做與潤飾流程

z 連線安裝

z 部件安裝

2. 板子測試流程?

z 電路板在線測試（ICT）?

z 電路板功能測試（BFT）或者其他類似的功能測試

3. 機(jī)械安裝?

z 散熱片裝配板子支架裝配

z 系統(tǒng)電路板組裝或系統(tǒng)裝配

z 外圍部件互連（PCI）或子卡安裝

z 雙列直插內(nèi)存模塊（DIMM）安裝

4. 運(yùn)輸環(huán)境

深圳市品控科技開發(fā)有限公司是一家專注于應(yīng)變測試技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的企業(yè)，為3C電子、汽車電子、半導(dǎo)體行業(yè)提供PCB應(yīng)變測試解決方案，能迅速為客戶解決問題。主營產(chǎn)品：TSK應(yīng)力測試儀（TSK-8、TSK-32、TSK-64系列）、TSK應(yīng)變片、應(yīng)變測試服務(wù)。

? ? TSK-64是一款便攜式應(yīng)力測試儀，主要用于PCBA生成SMT和DIP應(yīng)變測試、分板應(yīng)力測試、ICT應(yīng)力測試、FCT應(yīng)力測試、組裝應(yīng)力測試和跌落應(yīng)力測試等等，也常用于空調(diào)管路應(yīng)力測試，玻璃應(yīng)力測，以及一些結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力測試等等。儀器體積小，便攜帶；軟件操作簡單，上手方便，能快速進(jìn)行測量并根據(jù)IPC/JEDEC-9704標(biāo)準(zhǔn)一鍵自動生成報告。對生產(chǎn)測試流程進(jìn)行完整的應(yīng)力測試分析，該系統(tǒng)在滿足常規(guī)的應(yīng)力數(shù)值分析、應(yīng)力速率分析，等基本功能要求的同時，根據(jù)客戶后續(xù)發(fā)展需求，進(jìn)行功能和通道數(shù)的擴(kuò)展（8通道、16通道、24通道、32通道、40通道、48通道、56通道、64通道可根據(jù)情況選配）。

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