CN105675413B - 一种评估电路板应力寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种评估电路板应力寿命的方法，包括如下步骤：a、利用应变测试机检测待测电路板在预定测试条件下的最大应变值，记作初始应变值；b、利用测试夹具对所述待测电路板反复施加设定次数的应力；c、重复步骤a的操作，并将所述待测电路板的最大应变值记作测试应变值；d、判断所述测试应变值相对于所述初始应变值的偏离量是否大于设定值，如果是，则判断所述待测电路板达到应力寿命；如果否，则返回步骤c。本发明的有益效果是：本发明提供的评估电路板应力寿命的方法可以提高所述评估电路板应力寿命的方法的准确性和精确性，从而保证所述电路板的应力测试的有效性，进而使得实际生产过程中所述电路板的应力变形在可接受的范围内。

Description

一种评估电路板应力寿命的方法
技术领域
本发明涉及一种评估电路板应力寿命的方法。
背景技术
在实际生产过程中，固定测试/组装电路板(PCBA)必然会使用各种各样的夹具，例如ICT测试夹具、PCBA级的功能测试夹具，以及电路板的安装、打螺丝的夹具等。而且，所述夹具在固定所述电路板的过程中，必然会在所述电路板上施加一定的应力，而导致所述电路板发生相应的应变。
在正常生产时，所述电路板可能会反复使用多种夹具进行固定和拆装，这有可能使得所述电路板在反复的应力-应变作用下降低所述电路板的使用寿命。而且，如果所述电路板在夹具的应力作用下产生较大的应变，则会降低产品的品质，甚至导致不良品的产生。例如，对于采用表面贴装技术(SMT)来焊接具有球栅陈列(BGA)元件的电路板而言,所述电路板在所述夹具的应力作用下需要具有最小的应力变形。因此，在正常生产时，工厂常常需要评估这些夹具对电路板的应力-变形的影响。
但是，在待测电路板的反复的应力-应变测试过程中，待测电路板会出现不同程度的变形,同时其与应变片的粘合也会出现一定程度的疲劳接合。而且，应变测试仪器的归零操作会归零当前待测电路板的形变与应变片的粘合状态，从而掩盖待测电路板的原始形变状态。
因此，有必要提供一种可以准确评估电路板应力寿命的方法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可以准确评估电路板应力寿命的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种评估电路板应力寿命的方法，包括如下步骤：
a、利用应变测试机检测待测电路板在预定测试条件下的最大应变值，记作初始应变值；
b、利用测试夹具对所述待测电路板反复施加设定次数的应力；
c、重复步骤a的操作，并将所述待测电路板的最大应变值记作测试应变值；
d、判断所述测试应变值相对于所述初始应变值的偏离量是否大于设定值，如果是，则判断所述待测电路板达到应力寿命；如果否，则返回步骤b。
优选地，在步骤a之前还包括步骤e：在已经贴装零件的待测电路板表面粘贴多个用于检测应变值的应变感应器，并将所述多个应变感应器与所述应变测试机通信连接。
优选地，所述步骤e包括步骤：
e1、选择合适的待测电路板，并在所述待测电路板贴装相对应的零件；
e2、在已经贴装零件的所述待测电路板表面粘贴多个应变感应器；
e3、将所述多个应变感应器与所述应变测试机通信连接。
优选地，在步骤a包括如下步骤：
a1、将所述待测电路板放置于支撑夹具上；
a2、调整所述应变测试机的压棒对准所述待测电路板的中心点；
a3、所述应变测试机的压棒匀速向下移动，并分别记录所述待测电路板表面的多个应变感应器检测的应变值。
优选地，在所述步骤a中，所述压棒的下降速度为25.4cm/min，且当所述压棒与所述电路板之间的作用力大于0.025N时，开始记录所述压棒的位移量，当所述压棒的位移量等于3mm时，所述压棒停止移动。
优选地，在所述步骤d中，至少一个所述应变感应器的测试应变值对于相对应的所述初始应变值的偏离量大于设定值，则判定所述待测电路板达到应力寿命。
优选地，在步骤a中，所述待测电路板在支撑夹具的支撑条件下进行所述最大应变值的检测。
优选地，所述应变测试机是微机控制的万能试验机。
本发明的有益效果是：本发明提供的评估电路板应力寿命的方法通过使用所述应变测试机评估所述电路板的应力寿命，可以提高所述评估电路板应力寿命的方法的准确性和精确性，从而保证所述电路板的应力测试的有效性，进而使得实际生产过程中所述电路板的应力变形在可接受的范围内。
附图说明
图1是本发明实施例提供的评估电路板应力寿命的方法的流程框图；
图2是图1所示评估电路板应力寿命的方法中步骤S1的流程框图；
图3是图2所示步骤S2中所使用的支撑夹具的结构图；
图4是图1所示评估电路板应力寿命的方法中步骤S2的流程框图；
图中：100、评估电路板应力寿命的方法，200、支撑夹具，21、底板，22、第一侧壁，23、第二侧壁，221、第一支撑部，231、第二支撑部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，是本发明实施例提供的评估电路板应力寿命的方法100的流程框图。在本实施例中，所述评估电路板应力寿命的方法100采用应变测试机来评估所述电路板的应力寿命。优选地，所述应力测试机是微机控制的万能试验机。其中，所述评估电路板应力寿命的方法100包括如下步骤：
S1、在已经贴装零件的待测电路板表面粘贴多个用于检测应变值的应变感应器，并将所述多个应变感应器与所述应变测试机通信连接；
请参阅图2，是图1所示评估电路板应力寿命的方法中步骤S1的流程框图。在步骤S1中，根据生产的需要，在所述待测电路板上贴装相对应的零件，以满足所述电路板应力寿命检测的准确性的要求。其中，所述步骤S1包括如下步骤：
S11、选择合适的待测电路板，并在所述待测电路板贴装相对应的零件；
S12、在已经贴装零件的所述待测电路板表面粘贴多个应变感应器；
S13、将所述多个应变感应器与所述应变测试机通信连接。
其中，在所述步骤S12中，所述多个应变感应器根据《印制电路组件应变测试指南》(IPC/JEDEC-9704)的要求粘贴在所述待测电路板表面。在本实施例中，所述多个应变感应器通过胶水粘贴在所述电路板的表面。优选地，所述应变感应器是型号为FR-1A12L30W05MS的应变片。
而且，所述多个应变感应器与所述应变测试机通信连接，可以通过所述应变测试机实时接收并记录所述多个应变感应器检测到的应变信息，从而提高所述评估电路板应力寿命的方法100的准确性和精确性。
S2、利用应变测试机检测待测电路板在预定测试条件下的最大应变值，记作初始应变值；
如图3所示，在所述步骤S2中，所述待测电路板在特定的支撑夹具200的支撑条件下进行所述最大应变值的检测。所述支撑夹具200包括底板21和从所述底板21的相对两侧垂直延伸而成的第一侧壁22和第二侧壁23；而且，所述第一侧壁22和所述第二侧壁23的顶部分别形成有支撑所述待测电路板的第一支撑部221和第二支撑部231。其中，所述待测电路板的相对两侧分别抵接所述第一支撑部221和所述第二支撑部231，从而不仅使得所述待测电路板被所述支撑夹具200限位固定，并使得所述待测电路板的下方具有足够的空间。
请参阅图4，是图1所示评估电路板应力寿命的方法中步骤S2的流程框图。在本实施例中，所述步骤S2包括如下步骤：
S21、将所述待测电路板放置于所述支撑夹具200上；
S22、调整所述应变测试机的压棒对准所述待测电路板的中心点；
S23、所述应变测试机的压棒匀速向下移动,并分别实时记录所述待测电路板表面的多个应变感应器检测的应变值。
在所述步骤S23中，所述应变测试机的压棒的下降速度为25.4cm/min。而且，当所述压棒与所述待测电路板之间的作用力大于0.025N时，所述应变测试机开始记录所述压棒的位移量；当所述压棒的位移量等于3mm时，所述压棒停止移动。
在所述压棒下移的过程中，所述待测电路板在所述压棒的压力作用下发生变形。此时，所述多个应变感应器分别检测其所在位置的应变值，并将所述应变值实时发送至所述应变测试机。所述应变测试机接收所述多个应变感应器发送所述应变值，并根据其接收的所述应变值，计算并记录每一所述应变感应器所检测到的最大应变值。
在本实施例中，将每一所述应变感应器所检测到的最大应变值记作所述待测电路板的初始应变值T0。因此，所述初始应变值T0包括所述步骤S2中每一所述应变感应器所检测到的最大应变值。在所述评估电路板应力寿命的方法100中，所述初始应变值T0代表所述待测电路板在贴装零件后的初始应力-应变性能，并作为判断电路板是否达到应力寿命的基准。
S3、利用测试夹具对所述待测电路板反复施加设定次数的应力；
在步骤S3中，所述测试夹具是实际生产过程所使用的夹具，其包括但不限于ICT测试夹具、PCBA级的功能测试夹具，以及电路板的安装、打螺丝的夹具等。
根据实际生产过程的要求，使用所述测试夹具对所述待测电路板反复施加设定次数的应力，由此得到被所述测试夹具施加应力而发生变形的待测电路板。
S4、重复步骤S2的操作，并将所述待测电路板的最大应变值记作测试应变值；
在所述步骤S4中，重复所述步骤S2中的操作，再次利用所述应变测试机检测每一所述应变感应器的最大应变值，并将每一所述应变感应器所检测到的最大应变值记作所述待测电路板的测试应变值T。因此，所述测试应变值T包括所述步骤S4中每一所述应变感应器所检测到的最大应变值。在所述评估电路板应力寿命的方法100中，所述测试应变值T代表经过所述测试夹具反复施加应力后的待测电路板的应力-应变性能，并与所述初始应变值T0相比较以判断所述待测电路板是否达到应力寿命。
S5、判断所述测试应变值相对于所述初始应变值的偏离量是否大于设定值，如果是，则判断所述待测电路板达到应力寿命；如果否，则返回步骤S3。
在所述步骤S5中，将每一所述应变感应器检测的测试应变值T与相对应的初始应变值T0进行对比，并计算二者之间的偏离量。在所述多个应变感应器中，如果其中一个所述应变感应器相对应的偏离量大于所述设定值，则表明所述应变感应器所检测的位置产生了明显的形变，进而说明所述待测电路板已经达到其应力寿命。
在本实施例中，至少一个所述应变感应器的测试应变值对于相对应的所述初始应变值的偏离量大于设定值，则判定所述待测电路板达到应力寿命。在本实施例中，所述设定值为30-50微应变(μe)。优选地，所述设定值为30μe。
如果所述多个应变感应器的测试应变值对于相对应的所述初始应变值的偏离量都小于所述设定值，则表明所述待测电路板还没有达到应力寿命，如此为了得到所述待测电路板的应力寿命，则需要继续利用所述测试夹具对所述待测电路板进行反复施加应力，即返回步骤S3。
当使用本发明提供的评估电路板应力寿命的方法100时，以八个所述应变感应器为例，对厚度为1.60mm的测试电路板在ICT测试夹具作用的应力寿命进行评估。
首先，根据步骤S1的操作，将所述八个应变感应器预先贴设于已贴装零件的所述待测电路板表面，并与所述应变测试机通信连接。其中，所述八个应变感应器分别标记为sensor1、sensor2、sensor3、sensor4、sensor5、sensor6、sensor7和sensor8，
接着，根据所述步骤S2的操作，测得所述待测电路板的初始应变值T0。所述初始应变值T0如下表1所示：
表1
然后，根据所述步骤S3和所述步骤S4的操作，利用ICT测试夹具对所述待测电路板反复施加设定次数的应力,并重复步骤S2的操作，将所述待测电路板的最大应变值记作测试应变值T。
其中，如果利用所述ICT测试夹具对所述待测电路板反复施加n次数的应力，则相对应的所述测试应变值为Tn。例如，所述利用ICT测试夹具对所述待测电路板反复施加130次数的应力，则相对应的所述测试应变值为T130；如果重复所述步骤S2的操作，继续对所述待测电路板反复施加100次应力，则相对应的所述测试应变值为T230，由此依次测试T330,T430,T530,T730,T880等，直到某一个所述应变感应器的测试应变值有显著变化。
其中，所述八个应变感应器的测试应变值如表2所示：
表2
由表2可知，所述待测电路板直到第530次施加应力后都没有发生显著应变化。但是，在所述待测电路板第730次施加应力后，所述应变感应器Sensor6检测到的测试应变值T730为-463μe，而所述应变感应器Sensor6的初始应变值T0为-326.33μe，二者之间的偏离值超过了所述预设值30μe,因此判断所述待测电路板在第730次施加应力后发生了显著应变变化。但是，在实际确定所述待测电路板的应力寿命时，需要考虑到所述待测电路板的寿命余量，因此将所述待测电路板的应力寿命定义为530次。
综上可知，厚度为1.60mm的所述测试电路板在所述ICT测试夹具作用的应力寿命评估为530次。
相较于现有技术，本发明提供的评估电路板应力寿命的方法100通过使用所述应变测试机评估所述电路板的应力寿命，可以提高所述评估电路板应力寿命的方法100的准确性和精确性，从而保证所述电路板的应力测试的有效性，进而使得实际生产过程中所述电路板的应力变形在可接受的范围内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种评估电路板应力寿命的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、利用应变测试机检测待测电路板在预定测试条件下的最大应变值，记作初始应变值；
b、利用测试夹具对所述待测电路板反复施加设定次数的应力；
c、重复步骤a的操作，并将所述待测电路板的最大应变值记作测试应变值；
d、判断所述测试应变值相对于所述初始应变值的偏离量是否大于设定值，如果是，则判断所述待测电路板达到应力寿命；如果否，则返回步骤b；
在步骤a之前还包括步骤e：
在已经贴装零件的待测电路板表面粘贴多个用于检测应变值的应变感应器，并将所述多个应变感应器与所述应变测试机通信连接；
所述步骤e包括步骤：
e1、选择合适的待测电路板，并在所述待测电路板上贴装相对应的零件；
e2、在已经贴装零件的所述待测电路板表面粘贴多个应变感应器；
e3、将所述多个应变感应器与所述应变测试机通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种评估电路板应力寿命的方法，其特征在于：步骤a包括如下步骤：
a1、将所述待测电路板放置于支撑夹具上；
a2、调整所述应变测试机的压棒对准所述待测电路板的中心点；
a3、所述应变测试机的压棒匀速向下移动，并分别实时记录所述待测电路板表面的多个应变感应器检测的应变值。
3.根据权利要求2所述的一种评估电路板应力寿命的方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述压棒的下降速度为25.4cm/min，且当所述压棒与所述待测电路板之间的作用力大于0.025N时，开始记录所述压棒的位移量，当所述压棒的位移量等于3mm时，所述压棒停止移动。
4.根据权利要求2所述的一种评估电路板应力寿命的方法，其特征在于：在所述步骤d中，至少一个所述应变感应器的测试应变值对于相对应的所述初始应变值的偏离量大于所述设定值，则判定所述待测电路板达到应力寿命。
5.根据权利要求1所述的一种评估电路板应力寿命的方法，其特征在于：在步骤a中，所述待测电路板在支撑夹具(200)的支撑条件下进行所述最大应变值的检测。
6.根据权利要求1-4任一所述的一种评估电路板应力寿命的方法，其特征在于：所述应变测试机是微机控制的万能试验机。
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