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工程师课程笔记 | PCB应变测量的基本流程

2022-03-23 14:52:46·  来源：HBM测试与测量  
　
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1

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。
  • 因此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
* HBM提供的标准PCB测试套件：
PCB测试套件
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