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评估印制电路板应力的应变测量

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前言

加工材料时,材料必定会受到某种应力作用。在制造业中,为确保产品质量,避免对材料施加不必要的应力至关重 要。即便必须施加应力,也不应采用可能导致材料破损的加工方法。本文将介绍以应变式传感器为手段,探索合适加工方 法的测量方式。

应力相关课题

印制电路板通常由薄板状的材料构成。尤其对于小型印制电路板,为提高材料利用率,多采用单张板材制作多个基板 的设计,以降低单个基板的成本。这类包含多个基板的板材,会先进行元器件贴装与焊接(回流焊工艺),再在后续工序 中分割板材,得到单个成品基板。


但在已贴装元器件的状态下分割基板时,基板会承受不同程度的应力。根据不同的分割工序,贴装在基板上的元器件 也可能受到应力影响,进而可能导致产品不良。要解决这一问题,需准确测量分割时产生的应力,并研究低应力的加工方 法。因此,我们采用应变传感器进行相关测量。

HIOKI的应力测量解决方案

采用 “箔式应变片传感器”,测量印制电路板分割工序中的应力。本测量将检测使用切割机分割基板时的应变量大小。


该切割机需操作人员手动将印制电路板送入旋转切刀。基板上箔式应变片的安装方式如下。由于本次测试对象的单张板材在分割面处包含2个基板,因此在每个基板上各安装 2个应变传感器。


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HIOKI 测量解决方案的主要优势


本次测量结果显示,改变印刷电路板的送料速度,会导致基板因承受应力而产生的应变水平出现差异。该结果表明,送料速度是影响基板分割加工时应力大小的重要因素。


送料速度 A:201mm/s(图3)

数值为p-p值

· CH1 Y-1: 719 µε

· CH2 X-1: 1,162 µε

· CH3 Y-2: 902 µε

· CH4 X-2: 2,168 µε ·结果:应变小


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图 3 Logger Utility 的分析结果・送料速度 A :201mm/s


送料速度B:332mm/s(图4)

· CH1 Y-1: 5,142 µε

· CH2 X-1: 4,170 µε

· CH3 Y-2: 3,566 µε

· CH4 X-2: 2,219 µε


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图 4 Logger Utility 的分析结果・送料速度 B :332mm/s


通过这样的分析结果,能够准确掌握印制电路板所承受的应力状态。进而可以找到将基板负荷控制在最小范围的合适加工方法。


箔式应变片传感器的连接


箔式应变片传感器直接连接至A端子与C端子(1/4桥接法,二线制)。通过切换模块的拨码开关,可在内部构成电桥电路。 


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应变传感器的安装及分割示意图

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总结

本次介绍了如何将HIOKI数据采集仪LR8450与箔式应变片传感器组合使用,测量物理应力。该数据采集仪记录的测量 数据可保存至SD卡等存储介质中。此外,使用可从本公司官网免费下载的Logger Utility软件,还能助力分析更详细的数 据。


本次测量活用了Logger Utility的运算功能,自动计算出峰值(p-p值)、最大值、最小值等参数。测量对象为印制电 路板,同时该方法同样可应用于其他材料的加工中。


更多产品详情,请浏览HIOKI日置官网产品页面。


有关样机演示、应用案例的咨询,请致电HIOKI日置全国咨询热线400-920-6010。

使用的设备

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数据采集仪 LR8450应变单元 U8554


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