PCB应变测试的「黄金法则」

在电子制造领域，PCB（印刷电路板）作为核心承载部件，其可靠性直接决定终端产品的质量与安全。尤其是在汽车电子等高端应用场景中，PCB一旦出现缺陷，不仅会导致产品故障，更可能引发高昂的召回成本与声誉损失。那么，为何必须开展PCB测试？又该如何科学实施测试？答案就藏在制造业的「黄金法则」——「1-10-100法则」中。

为什么要进行PCB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

测试TIPS？

1）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。

2）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RMS1
• 用Z70快干胶粘贴应变片

3）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

4）HBK提供的标准PCB测试套件：

官网：

<应变片：应力测试测量优选>

<称重传感器：称重精度，久经验证>

<力传感器： 应变和压电两种测量技术>

<扭矩传感器和转矩传感器>

<电功率测试 - 从部件到车辆能源管理>

<数据采集系统与设备>

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