印刷电路板（PCB）应变测量方法总结
1. PCB应变测量的重要性
在当今社会，电子产品如汽车、计算机、智能手机和飞机等无处不在。这些产品中都集成了印刷电路板（PCB），其可靠性对整个电子系统的稳定性至关重要。PCB在制造、运输和使用过程中会遭受机械和热应力，包括变形、误用、振动、冲击和热膨胀等问题。
在PCB制造过程中，可能出现以下故障和应力问题：
- 安装连接器、动力导轨、冷却板、接触销、焊料端子或电池夹时产生的弯曲应变
- 表面安装装置（SMD）、表面安装技术（SMT）和钻孔孔装置（THD）以及通孔（THT）和销孔（PIH）装配过程中的断裂
- 球栅阵列（BGA）焊接点的应力裂纹及脱落
- 分离过程中的瞬时应变峰值（分离过程中临界应变/剪切应变的测定）
- 壳体中由于压装、螺钉拧紧或封装过程而产生的机械应力（应变）
- SMD电容器由于高弯曲应力导致在其他工序中断裂
- 在ICT测试中施加过多力的测试探针
在运输和运营过程中，机械载荷（静态）、振动与冲击（动态）以及热膨胀引起的热效应（外壳、散热器、印刷电路板和电子元件的α值不同）都可能导致故障。所有这些因素都可能导致元件完全失效。若PCB系统性故障检测过晚，将导致巨大的成本损失，图示显示每个缺陷单元的成本可能增加10倍。
2. PCB测试的扩展要求和国际标准
在产品开发的早期阶段检测系统故障至关重要，因此OEM制造商越来越多地要求供应商检查PCB的机械质量。近年来，由于以下原因，PCB测试需求不断增加：
- 使用无铅焊料（RoHS，欧盟准则），其对机械载荷更敏感，容易断裂（挠曲引起的损伤）。
- 更紧凑的结构元件，如球栅阵列（BGA）替代表面安装器件（SMD）。
- 较硬的接触件导致较高的机械张力。
国际组织，如IPC（协会连接电子工业）和JEDEC（联合电子设备工程委员会），已经制定了标准，详细说明了在PCB上进行应变测量的位置、方法和程序。许多公司已经建立了自己的测试程序，以尽可能全面地覆盖所有可能出现的情况。
3. 如何测量PCB上的应变
有限元分析方法是一种基于数学模型的方法，因此在许多方面受到限制。因此，至少需要额外的PCB物理测试来验证实际应变行为。其他测试方法，如CTS和X射线，无法充分检查机械冲击的影响，并且这些方法成本极高。
因此，采用应变片测试是一种非常精确可靠的测试方法，目前被认为是测试精度高的方法。但是，由于PCB尺寸通常较小，面临的挑战是在有限的空间内安装应变片。
4. 在什么位置测量PCB应变
PCB的张力状态通常是未知的且机械复杂。应变会导致PCB板变形，且这种变形不遵循传统的梁变形或扭转模型。此外，PCB通常包含许多不同的单一部件，以不同的方式焊接或连接到PCB上。这意味着PCB在材料应力性能方面非常不均匀。
因此，检查PCB的每个区域通常是不可能的。因此，PCB的测试通常集中在故障风险特别高的区域，例如：
- 边角：如果固定，边角通常处于机械临界状态。
- 刚性区域（例如接近电容器的区域）：较大的部件会导致PCB刚度增加。
- 接近互连的区域（焊点失效）：焊点在屈服强度方面非常薄弱。
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