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印刷電路板應變和應變率測量

　　如何測量印刷電路板應變率XUn廣州南創電子科技有限公司

　　1. 為何要進行PCB應變測量XUn廣州南創電子科技有限公司

　　在現代社會中，電子設備充斥著我們的生活，包括汽車、計算機、智能手機、飛機等。在這些產品中，都集成了印刷電路板(PCB)。可靠的產品設計依賴于印刷電路板整體電氣系統的可靠性。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　印刷電路板不僅在其制造過程中受到機械和熱沖擊，而且在運輸和工作期間同樣如此(包括變形、誤用、振動、沖擊、熱膨脹等)。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　在 PCB 制造過程中，可能會出現下列故障和應力：XUn廣州南創電子科技有限公司

　　安裝連接器、動力導軌、冷卻板、接觸銷、焊料端子或電池夾導致的彎曲應變XUn廣州南創電子科技有限公司

　　表面安裝裝置(SMD)、表面安裝技術(SMT)和鉆孔孔裝置(THD)和通孔(THT)和銷孔(PIH)裝配過程中導致的斷裂XUn廣州南創電子科技有限公司

　　球柵陣列(BGA)焊接點的應力裂紋及脫落XUn廣州南創電子科技有限公司

　　分離過程中的瞬時應變峰值(分離過程中臨界應變/剪切應變的測定)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　殼體中由于壓裝、螺釘擰緊或封裝過程而產生的機械應力(應變)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　SMD電容器由于高彎曲應力導致在其他工序中斷裂XUn廣州南創電子科技有限公司

　　在ICT測試中施加太多力的測試探針XUn廣州南創電子科技有限公司

　　在運輸和運營過程中，下列影響可能導致故障:XUn廣州南創電子科技有限公司

　　機械載荷(靜態)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　振動與沖擊(動態)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　熱膨脹引起的熱效應(外殼、散熱器、印刷電路板和電子元件的α值不同)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　所有這些效應都會導致元件的完全失效。如果檢測到PCB的系統性故障太晚，所產生的成本將是巨大的，圖中顯示，每個缺陷單元的成本將會放大10倍。XUn廣州南創電子科技有限公司
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　　2. PCB 測試的擴展要求和國際標準XUn廣州南創電子科技有限公司

　　在開發的早期階段檢測系統故障是非常必要的，OEM 制造商已經越來越多地開始要求供應商檢查 PCB 機械質量。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　由于以下原因，過去幾年 PCB 測試一直在增加:XUn廣州南創電子科技有限公司

　　使用無鉛焊料(RoHS，歐盟準則)，其對機械載荷更敏感，且容易斷裂(撓曲引起的損傷)。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　更緊湊的結構元件，如球柵陣列(BGA)替代表面安裝器件(SMD)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　較硬的接觸件導致較高的機械張力。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　國際協會，如IPC(協會連接電子工業)和JEDEC(聯合電子設備工程委員會)- 已經建立標準，說明在何處，如何以及如何在PCB上進行應變測量。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　許多公司已經建立了自己的測試程序，包括于 PCB 的測試場景，盡可能覆蓋所有可能出現的狀況。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　3. 如何測量 PCB 上的應變XUn廣州南創電子科技有限公司

　　有限元分析方法是基于數學模型的方法，因此這種模擬方法在很多方面受到限制。因此，至少需要額外 PCB 的物理測試來測試實際應變行為。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　其他測試方法，如CTS和X射線，不足以檢查機械沖擊的影響，并且，最重要的是，這類方法極為昂貴。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　因此，采用應變片測試非常精確可靠，是目前最精準的測試方法。但 PCB 尺寸通常很小，面臨的挑戰是在有限的空間內安裝應變片。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　HBM 提供超過2000種不同應變片，以及一些專門用于 PCB 測試的應變片。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　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。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　RF91 有兩種不同的版本:XUn廣州南創電子科技有限公司

　　預制電纜XUn廣州南創電子科技有限公司

　　集成焊盤XUn廣州南創電子科技有限公司

　　它的直徑只有5mm，因此可以很容易地安裝在PCB上。其他應變片，如RY31-3/120(直徑6.9mm)，也可用于PCB測試。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　HBM RF91 微型應變花關鍵特性XUn廣州南創電子科技有限公司

　　直徑僅 5mmXUn廣州南創電子科技有限公司

　　電阻 120 ΩXUn廣州南創電子科技有限公司

　　可立即交貨XUn廣州南創電子科技有限公司

　　未知應力方向應力測量XUn廣州南創電子科技有限公司

　　三層測量柵絲XUn廣州南創電子科技有限公司

　　奧氏體和鐵素體鋼及鋁的溫度補償XUn廣州南創電子科技有限公司

　　預制引線(0.5米)或帶焊盤兩種規格XUn廣州南創電子科技有限公司

　　可采用兩線，三線或 HBM 專有四線配置XUn廣州南創電子科技有限公司

　　4. 在什么位置測量 PCB 應變XUn廣州南創電子科技有限公司

　　PCB 張力狀態大多是未知的和機械復雜的。應變會導致 PCB 板的變形，并且變形不遵循梁變形或扭轉的軸等經典模型。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　此外，PCB 一般包含許多單一部件，以不同的方式焊接或連接到PCB上。這意味著PCB在材料應力性能方面是非常不均勻的。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　因此，檢查 PCB 的每個區段很多情況下是也不可能的。因此，PCB 的測試一般在故障風險特別高的區域，例如：XUn廣州南創電子科技有限公司

　　邊角XUn廣州南創電子科技有限公司

　　如果固定的話，邊角一般處于機械臨界狀態。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　剛性區域(例如接近電容器的區域)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　越大的部件會導致 PCB 剛度增加。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　接近互連的區域(焊點失效)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　焊點在屈服強度方面是非常薄弱的。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　5. 如何安裝 RF91 應變花XUn廣州南創電子科技有限公司

　　第一步，需要對 PCB 表面進行準備。PCB 表面需要平坦均勻，并去除電子元件。并且要去除 PCB 表面的油漆層。 (注意：部件的去除影響PCB的剛度)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　在下一步驟中，需要對 PCB 表面進行清洗!XUn廣州南創電子科技有限公司

　　不要使用腐蝕性溶劑。這樣的溶劑會導致 PCB 產生張力。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　在應變片安裝位置使用 HBM Z70 冷固化膠XUn廣州南創電子科技有限公司

　　黏貼 RF91 應變花到制定區域XUn廣州南創電子科技有限公司

　　使用特氟龍紙確保僅有應變片和 PCB 粘合XUn廣州南創電子科技有限公司

　　施加輕微壓力一分鐘，使 PCB 和應變片粘合XUn廣州南創電子科技有限公司

　　如圖所示，去掉特氟龍紙。XUn廣州南創電子科技有限公司
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　　黏貼前 PCB 板清洗XUn廣州南創電子科技有限公司
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　　安裝后特氟龍紙分離XUn廣州南創電子科技有限公司

　　安裝應變消除裝置，例如XUn廣州南創電子科技有限公司

　　在電纜上直接消除應變XUn廣州南創電子科技有限公司

　　采用焊盤消除應變XUn廣州南創電子科技有限公司

　　最后檢查應變的安裝質量(電阻和隔離).XUn廣州南創電子科技有限公司
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　　1. 測量電纜應力消除XUn廣州南創電子科技有限公司
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　　2. 通過焊盤進行應變消除XUn廣州南創電子科技有限公司

　　連接 RF91 微型應變花到 QuantumX MX1615BXUn廣州南創電子科技有限公司

　　QuantumX MX1615B 是 HBM 專門用于應變測量的數據采集系統XUn廣州南創電子科技有限公司

　　采用推入式插頭連接到測量模塊上。XUn廣州南創電子科技有限公司
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　　RF91 是一個三柵應變花，采用四分之一橋路連接。也就是說，連接 RF91 需要三個通道。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　QuantumX MX1615B 關鍵特性XUn廣州南創電子科技有限公司

　　連接橋路輸入, PT100/RTD, 電壓, 電位計等，16個通道，24 bit A/D 轉化XUn廣州南創電子科技有限公司

　　直流或載頻技術，抗干擾XUn廣州南創電子科技有限公司

　　內置 120 和 350 Ω 四分之一橋路補償電阻XUn廣州南創電子科技有限公司

　　應變全橋6線技術XUn廣州南創電子科技有限公司

　　應變半橋5線技術XUn廣州南創電子科技有限公司

　　四分之一橋 三線或四線技術XUn廣州南創電子科技有限公司

　　20kS/s 采樣率, 3kHz 帶寬XUn廣州南創電子科技有限公司

　　電隔離(通道到通道，供電，網絡)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　6. 如何使用 catman AP 進行應變測試XUn廣州南創電子科技有限公司

　　采用 catman AP 進行 PCB 板應變測量非常方便。快速，數據可視化是其強項。并可采用觸發和特殊時間節點進行數據記錄。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　連接 RF91 應變花，通過軟件可計算出最大和最小主應變和相應的角XUn廣州南創電子科技有限公司

　　度。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　應力XUn廣州南創電子科技有限公司

　　catman 最新版本還支持應變率測量 (應變和時間關系).XUn廣州南創電子科技有限公司

　　以下為應變測量的步驟XUn廣州南創電子科技有限公司

　　現在，需要設置應變片特性。使用 HBM 應變片包裝上的 K 系數來設置。輸入激勵電壓、橋式因數和測量范圍等。另外，如果你考慮材料溫度波動特性，請使用溫度補償多項式。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　設置名字并點擊 ‘Apply changes’XUn廣州南創電子科技有限公司

　　現在，我們必須設置應變花計算通道。因此需要創建一個新的通道并設置。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　在A、B、C中添加所有三個通道，并定義材料特性和橫向靈敏度以及選擇合適的應變花類型(0/45或60/120)XUn廣州南創電子科技有限公司

　　選擇相關應變(主應變、剪應變)。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　最后點擊 ‘創建計算’ ，計算通道將顯示在通道列表中。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　Zeroed strain channels appear.XUn廣州南創電子科技有限公司

　　Select all channels and zero the offset of the strain channels of the rosette.XUn廣州南創電子科技有限公司

　　點擊“創建新的傳感器”并激活“更新傳感器數據庫”，保存參數。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　設置采樣率，并在開始測量之前正確設置過濾。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　打開 catman 軟件檢查應變通道，綠燈表示通道正常可進行測量。在案例中，三柵應變花有三個通道 1, 2, 3.XUn廣州南創電子科技有限公司

　　使用傳感器數據庫對通道進行設置。并將 3線 120 歐姆條目拖拽到所有三個通道上。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　應變率通道將顯示在 ‘計算通道’ 列表中。XUn廣州南創電子科技有限公司

　　到 ‘可視化’ 界面，配置您自己的 GUIXUn廣州南創電子科技有限公司