Testování PCB s měřicím řetězcem od HBM

Otázka stability – desky tištěných spojů (PCB) úspěšně testovány tenzometry od HBM

Desky plošných spojů (PCB) jako základ veškeré elektroniky v osobních i užitkových automobilech, nebo třeba v mobilních telefonech musí obstát často ve velmi těžkých podmínkách. Jakékoli poškození desky plošných spojů i téměř neznatelná trhlina v materiálu může vyřadit celý elektronický blok. Aby předešli podobným problémům, výrobci důkladně testují mechanickou stabilitu PCB. Tenzometry firmy HBM jim poskytují exaktní výsledky.

Hodnoty přetvoření jsou jediné spolehlivě prediktivní parametry ve smyslu hodnocení mechanického zatížení PCB.

testování PCB

Osobní auta se často pohybují po „kočičích hlavách“ stejně jako technická vozidla často v těžkém terénu. V létě jsou vystaveny velmi vysokým teplotám, v zimě jsou zase mrazu. Všechny tyto okolní vlivy zatěžují i PCB a mimo jiné vyžadují velice spolehlivou montáž součástek na PCB, tvořících základ celého systému řídicí elektroniky. Vibrace spojené s teplotním cyklováním mohou způsobit praskliny v připojení elektronických součástek na desku a tím způsobit poruchy funkce. Podobné problémy mohou vzniknout ještě při výrobě PCB, kdy některé úkony při výrobě (řezání, lámání, vrtání) způsobují též mechanickou zátěž desky a spojů. Tohle vše vede ke zvýšenému zájmu výrobců či dodavatelů elektroniky o testování mechanických vlastností PCB. K tomuto účelu velice dobře slouží tenzometry.

Tenzometry aplikované na PCB

Tenzometry aplikované na PCB

 

Bez olova ale mechanicky citlivější

Jeden z parametrů který zpřísnil zmíněné testování je přechod na bezolovnaté pájení. Legislativa (např. RoHS) zakazuje použití nebezpečných látek v elektrických a elektronických blocích. Je mezi nimi i olovo, které bylo dříve užíváno jako jedna ze složek pájek používaných k připojování součástek na PCB. Bezolovnaté pájky jsou křehčí, neboli náchylnější na praskání při mechanickém zatížení. Velmi problematické jsou například BGA – pole velkého množství spojů na spodní straně velmi pevného pouzdra součástky připájené pomocí tohoto pole na laminátovou desku spojů – tyto dvě napevno spojená tělesa mají mimo jiné rozdílné koeficienty teplotní roztažnosti což zatěžuje spoje BGA stejně jako mechanické zatěžování PCB např. ohybem při manipulaci.

Speciálně před zahájením výroby nového produktu je potřeba testovat PCB během její výroby i v reálném prostředí kde je užívána.

 

Různé standardy

K realizaci zmíněných testů za využití tenzometrů byly vyvinuty různé standardy (např. IPC/JEDEG-9702). Ty obsahují popis kde a jakým způsobem vést měření. Mnozí výrobci vyvinuli vlastní testy založené na jejich zkušenostech. Musí v nich být zohledněno zatěžování desky při výrobě i později při nasazení.

HBM nabízí kompletní měřicí řetězec pro měření s tenzometry splňující výše zmíněné požadavky od samotných tenzometrů přes zesilovač QuantumX MX1615B až k software catman®AP pro sběr dat a analýzu měření. Jedním z často používaných typů tenzometrů jsou růžice pro vyhodnocování obecného přetvoření. HBM nabízí širokou škály typů tenzometrických růžic. Např. růžice typu RY s třemi měřicími mřížkami na jedné podložce s různým rozložením mřížek i velikostí podložek, odporem mřížek stejně jako teplotní kompenzací pro různé materiály jako ocel, hliník a další.
Při brněnském VUT vzniklo středisko aplikací tenzometrů na PCB, kde jsou schopni poradit či zrealizovat měření na PCB pomocí měřicí techniky firmy HBM. Rádi Vás na ně odkážeme.

 

 

Typické oblasti aplikací testů desek plošných spojů

  1. Sledování směrnic a požadavků zákazníků

Současné mezinárodní směrnice (jako je  IPC-JEDEC 9704), průmyslové standardy (například automotive standard s teplotním rozsahem -10 až 140°C), požadavky zákazníků a oddělení hlídaní kvality v podnicích vyžadují úplnou dokumentaci cílových hodnot či parametrů zastřešujících celý výrobní proces osazených desek plošných spojů.

  1. Detekování zdrojů chyb při výrobě a zpracování desek

Problémy vzniklé při obrábění či dalším zpracování desek během výroby lze odhalit tenzometrickým měřením. Příklady:

  • Poškození desek během osazování součástek na povrch (SMD) anebo do otvoru (THT, PIH)
  • Přídavná mechanické zátěž způsobené vyosením (náklonem) při automatickém osazování součástek
  • Mikropraskliny a špatné kontakty v pájecím materiálu spojů obzvláště v pájecích polích mnohapinových součástek (BGA – ball grid arrays, Micro BGAs)
  • Transienty mechanického zatížení během mechanického dělení a opracování desek PCB (stříhání, lámání řezání frézování)
  • Vysoké ohybové zatížení PCB při osazování multipinových konektorů, napájecích lišt, chladičů a podobných vícepinových prvků
  • Zvýšené mechanické zatížení při zalisovávání, utahování šroubů na deskách či montáži pouzder a obalů
  • Vibrační a zátěžové testy desek se zalitými součástkami

 

  1. Verifikace problémů při výstupních testech

Poruchy vzniklé během výstupního testu dokončené osazené desky, např. při ICT (in circuit test), či při testování napodobením zátěže v praxi. Například:

  • Zlomené keramické kondenzátory díky nadměrnému ohybu
  • Mechanické důsledky nadměrné přítlačné síly při ICT testu
  • Důsledky teplotní zátěže – mikrotrhliny způsobené různým teplotním koeficientem materiálu desky a osazených součástek či mechanických komponentů spojených s deskou

 

  1. Směrem k budoucím požadavkům

Díky požadavkům na stále vyšší miniaturizaci jsou osazovány i oblasti PCB se zvýšenou mechanickou zátěží. I zde je velmi vhodné využití tenzometrů k posuzování mechanického přetvoření desky při vývoji a návrhu mechaniky celé sestavy.

 

 

Kompletní řešení od HBM

HBM nabízí kompletní řešení pro testování desek plošných spojů v podobě PCB testovací sady, která obsahuje vše potřebné k provedeních takových testů.

TOPlist NAVRCHOLU.cz