动态应力应变测量仪在 PCBA 各生产环节的应用

一、PCB应力应变测试背景：

跟随这人类科技的发展，目前与人吃喝住行有关的电子产品，如个人计算机、PDA、手机、数位照相机、电子仪器、车辆卫星导航器、新能源汽车驱动零件等电路，无一不使用 PCBA 产品。电子产品功能多样化、体积小型化及质量轻量化之设计趋势要求，PCBA上的小型零件增加，使用更多层 PCBA 也随之增加，同时也增加了零件面积的使用密度。这些电子产品，在研发、制造、包装、运输及使用者使用过程中，常有不良产品诞生，使得产品质量下降，为了要提升产品质量及更了解产品特性。所以对PCBA制作行业工艺受到了很大的考验。

成品PCBA

经证实，运用应变测量来控制印刷版翘曲对电子工业是非常有利的，而且其做为一种甄别有损制造工艺的方法早已被行业认可。然而，随着互连密度的增加且变得更脆，翘曲导致损伤的可能性也在增大。当下需要电路板代工厂和元器件供应商都在客户指定的应变水平下进行操作。

二、PCBA应力测试目的

应变测试可以对SMT封装在PWB组装、测试和操作中受到的应变和应变率水平进行客观分析。             

常见的几种机械应力导致PCBA失效的方式

             

由于元器件焊点对应变失效非常敏感，因此PWB在最恶劣条件下的应变特性显得至关重要。对所有表面处理方式的封装基板，过大的应变都会导致焊点损伤。这些失效包括在印刷板制造和测试过程中的焊料球开裂、线路损伤、焊盘起翘和基板开裂。

本人建议：治具设备厂商、代加工厂以及企业内部都能够独立的进行应变测试。并对PCBA生成制程机械应力提供量化和风险等级评估，把控失效率。

三、 那些PCBA制程需要应力测试

应力测试值为微应变：也是用来表示应变形变量的变化程度，单位用μm/m、με和ue等方法表示。
微应变常见于PCBA制程中，常见会带来机械应力的制程有：SMT贴片机制程、DIP插件制程（手动和自动）、分板制程（手掰板、V-cut、走刀式和铣刀分板）、PCBA功能测试制程（ICT和FCT）、打螺丝装配制程、可靠性震动和跌落测试等等。在这些生成制程中的微应变过大会导致产品失效不良。     

运用电阻式应变片阻值的变化来量化PCBA制程带来的应变。
参照和结合IPC/JEDEC-9702(是一个应变识别指引）和IPC/JEDEC-9704（主要集中于印刷线路板的应变测试）标准，深圳品科技自主研发的TSK系列PCB应变测量系统。     

四、 PCBA应力测试的方法和步骤

在以上列表中，分板、ICT 、BFT、DIP和打螺丝装配等，都是典型的最大应变/应变率的操作，但是其他流程的应力同样会对PCB 板有潜在的危害，所以最好对尽量多的流程进行应变测试。对需要进行应力识别的流程。

你可以按以下的四个步骤执行 PCB 板的应变测试：
1.选择应变片。
2.准备要测试的 PCB 板和粘贴应变片。 
3.测出应变。 
4.分析记录数据。

三轴应变片（0°、45°、90°）

五、 测试数据分析

夹具压接现场测试数据

正如上图所示：

根据采集的原始的应变数据，你可以开始 PCB 板应变测试的最后一步了。分析这些数据并计算在测试期间板子所受的有关应力（最大应力和最小应力）。你可以通过测试软件在测试期间在线完成这些分析，或者在测试完毕后一键转化成结合IPC标准的报告（EXCEL格式）。记录了全部数据方便进行离线分析。分析的方向是，测试结果可以计算出应变片轴向应变的峰值（最大值和最小值）和值产生时间，在此基础上可以进行核算，计算对应的应变率和最大（最小）主应变等值，可以根据你所设置的极限标准（±500ue）来判断测试是“pass”还是“fail”。结合 IPC-9704 标准上指出的被测板的厚度允许的最大应变值，进行分析。

审核编辑 黄宇