pcb应变测试标准（pcb应变测试仪）

什么是PCB和PCBA？

印刷电路板（简称PCB）是组装电子零件的基材。它是在通用基材上按照预定设计形成点连接和印刷元件的印制板。 PCB的主要作用是将各种电子器件连接起来，形成预定的电路，并起到中继传输的作用。它是电子产品的关键电子互连元件。

印制电路板的制造质量不仅直接影响电子产品的可靠性，而且影响系统产品的整体竞争力。因此，PCB被誉为“电子产品之母”。

目前，PCB产品应用于个人电脑、手机、数码相机、电子仪器、车载卫星导航系统、汽车驱动部件等各种电子产品电路中，在我们的日常生活中随处可见。

随着电子产品多样化、小型化、轻量化的设计趋势要求，PCB上增加了更多的小型器件，使用的层数更多，器件的使用密度也随之增加，使得PCB的应用变得复杂。

PCB空板经过SMT（表面贴装技术）元件或DIP（双列直插式封装）插件的整个过程，简称PCBA（印刷电路板组装）。

为什么要对PCBA进行应变测试？

为了适应国际上对环保日益重视，PCBA已从有铅工艺转向无铅工艺，并应用新型层压板材料。这些变化都会引起PCB电子产品焊点性能的变化。由于元件焊点对应变失效非常敏感，因此通过应变测试了解PCB电子产品在最恶劣条件下的应变特性至关重要。

过度应变可能会导致不同焊料合金、封装类型、表面处理或层压材料的各种故障模式。失效包括焊球开裂、走线损坏、层压板相关的粘合失效（焊盘翘起）或内聚失效（焊盘凹陷）以及封装基板开裂（见图1-1）。事实证明，使用应变测量来控制印制板翘曲对电子行业是有益的，并且作为一种识别和改进制造操作的方法越来越被接受。

图1：焊点损坏示例（上图：焊盘凹坑裂纹，左下图：焊点本体故障，右下图：焊接界面断裂）来源：IPC_JEDEC-9704A 应变测试可用于组装、测试和操作SMT PCBA中的封装对印刷电路板中所经历的应变和应变率水平进行客观分析，为印刷电路板翘曲测量和风险水平评估提供了定量方法。

应变测量的目的是表征涉及机械载荷的所有组装步骤。

测试原理

利用金属导体的应变效应，当PCBA 发生机械变形时，通过连接到PCBA 的应变计（应变花）的电阻变化来量化PCBA 的应变。然后将该量化应变与最终应变进行比较。确定PCBA变形对元件或元件锡点破裂的风险，为PCBA制造工艺的改进措施提供方向。

应变测试系统利用惠斯通电桥检测应变片电阻变化引起的电压变化，然后通过应变测试软件中的程序将电压变化转换为应变。

应变玫瑰花是一种包含三个独立敏感网格的应变仪，这些网格在公共点处相互堆叠，以测量公共点处沿各自轴的应变。

应变定义为（长度变化）/（原始长度），是一个无量纲物理量。在PCBA应变测试中，由于应变值极小，通常用微应变（）来描述，根据106*（长度变化）/（原始长度）来定义微应变。

PCBA应变测试中，PCBA的应变状态为平面应变状态。应变测试分析系统可以通过测量应变花三个方向的实时应变值，计算出PCBA制造过程中的主应变和应变率，以判断制造工艺。产品应变是否超标。

超出应变极限的步骤被视为过度应变并被识别，以便可以采取纠正措施。应变限制可以来自客户、组件供应商或公司/行业内的知名实践（源自IPC_JEDEC-9704A）。

主应变是平面内的最大和最小正交应变，它们相互垂直，并且该方向上的剪应变为零。在PCBA应变测试中，通常测量和计算主应变作为关键测量准则；应变率代表单位时间内应变变化的速度，用于衡量部件损坏的风险。

图2 应变片应变花来源：IPC_JEDEC-9704A 图3 应变测试分析系统测试流程

PCBA应变测量包括在印制板上指定元件附近安装应变片，然后对带有应变片的印制板进行各种测试、组装和手动操作。

根据行业标准IPC_JEDEC-9704A，需要应变测量的典型制造步骤如下：1）SMT组装过程，2）印制板测试过程，3）机械组装，4）运输和搬运。

图4 印制板组件应变测量来源：IPC_JEDEC-9704A 图5 系统组件应变测量来源：IPC_JEDEC-9704A 经典案例分享

广电计量在PCBA应变测试领域拥有丰富的经验。它配备了按照行业标准IPC_JEDEC-9704A生产的应变测试和分析系统，可以在典型制造步骤中进行应变测量。下面分享一个经典案例。

1）V-cut工艺应变测试

当初次测试超标时，我们与客户多次讨论改进PCB板设计、V-cut设备改造和操作改进，最终通过了测试。

改进前与改进后测试结果对比

2）ICT工艺应变测试

典型ICT制造工艺的PCBA应变测试。

3）装配过程应变测试