工程師課程筆記 | PCB應變測量的基本流程

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為什么要進行PCB(印刷電路板)測試?

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, 發現缺陷晚了一步,需要花費的成本將成指數倍上升。PCB經常暴露在高的機械和熱負荷下,尤其是集成到整車中以后,一旦損壞,將伴隨著高昂的召回成本。


比如在PCB的制造過程中,可能受到的風險:

  • 很多元器件安裝時會產生彎曲和變形;

  • 貼裝SMD/SMT/THD/THT/PTH也會產生變形;

  • 球陣列的BGA焊點會因為應力導致裂紋和焊料脫落;

  • 分板過程中的瞬態應變峰值;

  • 不斷疊加的機械應力,每道生產工序都會產生應變;

  • 由于工藝等其它步驟中的高彎曲應力導致SMD電容器損壞;

  • ICT/FCT測試期間測試探針的硬接觸力……


比如在PCB運輸和運行過程中,可能受到的風險:

  • 機械負載(靜態不變)

  • 震動、彎曲(動態交變)

  • 熱膨脹導致裂紋的熱效應


為什么用應變片進行PCB測試?

  • 其他方法比如FEA等數值模擬方法是基于數學模擬的方法,范圍是有限的。零部件材料多樣化,元器件連接方式的不同,焊接點焊料的多少等原因導致很難生成數模。

  • CT、X射線、拍照的方法不足以檢查機械沖擊的影響,并且這些方法也非常昂貴。

  • 應變片的測量方法是最適合用于測量PCB的變形。部分公司已經開始PCBA應變仿真方向的研究和探索。


如何進行PCB的應變測試:

1)評估測試工位:哪些工位會產生應變,比如分板、ICT
2)選擇PCBA測量點:哪些位置是受力點,選擇測量點
3)制定測試計劃根據測量點制定測試計劃
4)準備測試樣片:準備相應的PCB樣板,哪個樣片測哪些工位
5) 應變片安裝:
  • 選擇測量點并標記
  • 清洗測量點
  • 打磨測量點
  • 清洗測量點
  • 準備應變片
  • 粘貼應變片
  • 焊接漆包線
  • 焊接連接導線
  • 連接插頭
  • 檢查應變片初始零點
6)采集系統鏈接和配置:貼好應變片以后,連接采集器
7)采集測試數據:對不同工位進行數據采集
8)分析測試數據


Tips

RF91微型三柵應變花非常適合用于PCB測試,尤其適合未知應變方向的測試。


如何安裝應變片:

  • 安裝點必須是一個平面(即PCB板上),以確保應變片有良好的附著力;

  • 使用銑刀去除板層上的綠油,或者用砂紙(200-600目)去除,能看到下方的銅,留出20*20mm左右的空間;

  • 用合適清潔劑清潔粘合面,比如HBM RMS1

  • 用Z70快干膠粘貼應變片

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如何選擇測量點:

  • PCB上的應力狀態大多未知,且機械形變非常復雜

  • 通常選IC的直角位置,大多時候是很關鍵的應變測量點

  • 電路板的受力大的區域(例如靠近電容器的區域),更大的原件會導致PCB的剛度增加

  • 靠近連接件的區域(焊點容易失效),一些靠近接插件附件的元器件也非常容易失效


HBM提供的標準PCB測試套件

PCB測試套件

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《PCB的應變測量》



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