TWI830131B - 測量裝置及測量方法 - Google Patents
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Abstract
測量裝置(1),包括:支持台(203),用以載置印刷配線板(102);負載施加裝置(201),用以對載置於支持台(203)的印刷配線板(102)施加負載;按壓元件(202),藉由從負載施加裝置(201)施加的負載按壓印刷配線板(102);以及聲波發射(AE)感測器(301),用以藉由印刷配線板(102)被按壓元件(202)按壓,偵測陶瓷電子組件(101)被破壞時的陶瓷電子組件(101)中產生的變化。其中,聲波發射(AE)感測器(301)被配置為被附接在印刷配線板(102)的裝載陶瓷電子組件(101)的面上。
Description
本揭露係有關於測量裝置以及測量方法。
近年來,行動電話以及智慧型手機之普及,伴隨著汽車組件的電子化等,多層陶瓷電容器等之陶瓷電子組件的需要在複數之工業領域中有增加的傾向。由於陶瓷電子組件對電子設備之穩定動作必不可缺,因此需要穩定之供給。
此外,在陶瓷電子組件中,內部構造或材料因製造商或品種而異。因此,印刷板抗彎曲性因陶瓷電子組件而異。印刷板抗彎曲性為陶瓷電子組件對機械應力的抗性,前述機械應力為對裝載陶瓷電子組件的印刷配線板產生的機械應力。以其他製造商或其他品種替換被使用的陶瓷電子組件時,若非除了掌握陶瓷電子組件的電特性之外亦掌握印刷板抗彎曲性,會有因為對陶瓷電子組件被焊接裝載的印刷配線板的機械應力,對陶瓷電子組件產生裂紋的情況。產生裂紋時,會有發展為短路缺陷或電特性之變化的缺陷的情況。作為在製造現場產生機械應力的例子,可舉例如因印刷配線板之分割、對印刷配線板上裝載的連接器之配線的插入拔除等產生的機械應力。
為了使陶瓷電子組件上不產生裂紋般地使用陶瓷電子組件,被使用的陶瓷電子組件的印刷板抗彎曲性被事先測量,由測量結果設定在製造現場產生之機械應力的上限值,適當地管理印刷板抗彎曲性以及機械應力是重要的。
傳統上,印刷板抗彎曲性之評價依JISC5101-22規定的方法被實施。在此方法中,藉由印刷配線板之壓彎,從陶瓷電子組件之電特性變化判定故障。然而,此方法無法偵測電特性不改變的微小裂紋。在產生微小裂紋時大多在外觀上無可見之異常,電特性也正常。然而,因內部產生的微小裂紋,會有因抗濕性劣化產生遷移、剝離等經過數年後引起故障的情況。
作為偵測微小裂紋的方法,透過聲波發射(Acoustic Emission,AE)法的偵測方方法被提出。聲波發射(AE)法被記載於例如日本特開2010-237197號公報(專利文獻1)。此公報中記載的測量裝置,包括用以對測量目標物施加負載的負載施加裝置、連結到負載施加裝置的按壓元件,以及用以載置測量目標物的支持台。此公報中記載的裝置,具有藉由支持台中內建的聲波發射(AE)感測器之反應測量陶瓷電子組件之破壞發生時的負載的功能。然而,此公報中未揭露對印刷配線板上裝載的陶瓷電子組件測量破壞強度。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-237197號公報
[發明所欲解決的課題]
上述公報中,未揭露評價印刷板抗彎曲性。再者,也未揭露以高精準度評價印刷板抗彎曲性。
本揭露有鑑於上述課題而產生,其目的為提供可以以高精準度評價印刷板抗彎曲性的測量裝置以及測量方法。
[用以解決課題的手段]
本揭露之測量裝置,為用以測量裝載在印刷配線板上的陶瓷電子組件的印刷板抗彎曲性的測量裝置。測量裝置包括:支持台,用以載置印刷配線板;負載施加裝置,用以對載置於支持台的印刷配線板施加負載;按壓元件,被連接到負載施加裝置,用以藉由從負載施加裝置施加的負載按壓印刷配線板;以及聲波發射感測器,當印刷配線板被按壓元件按壓使得陶瓷電子組件被破壞時,用以偵測陶瓷電子組件中產生的變化。聲波發射感測器被配置為附接在印刷配線板的裝載陶瓷電子組件的面上。
[發明的效果]
根據本揭露之測量裝置,聲波發射感測器被配置為附接在印刷配線板的裝載陶瓷電子組件的面上。因此,可以以高準確度評價印刷板抗彎曲性。
以下,一面參照隨附圖式,一面詳細說明本揭露之適切的實施形態。另外,本揭露不限於以下之記述,在不脫離本揭露之要旨的範圍內可以適當地變更。另外,在本說明書以及圖式中,針對具有實質上相同之功能的構成元素,藉由標示相同符號省略重複說明。另外,在圖式中,顯示裝置之構成以及元件之形狀的圖僅顯示裝置以及部材概略的構成以及形狀。各圖面中圖示的各元件之相對大小以及相對位置,並非一定正確地表現實際之元件間的大小關係以及位置關係。
實施形態1.
第1圖為示意性地顯示根據實施形態1的用以測量應用聲波發射(AE)法的印刷板抗彎曲性的測量裝置1之構成的正視圖。第2圖為顯示根據實施形態1的用以測量應用聲波發射(AE)法的印刷板抗彎曲性的測量裝置1之構成的方塊圖。
如第1圖以及第2圖所示,根據實施形態1的測量裝置1用以測量測量目標100。測量目標100包括陶瓷電子組件101以及印刷配線板102。測量裝置1用以測量印刷配線板102上裝載的陶瓷電子組件101的印刷板抗彎曲性。
測量裝置1包括負載施加部200、裂紋發生檢出部300、裂紋發生訊號處理部400以及負載施加裝置停止處理部500。負載施加部200被配置為搭載測量目標100。負載施加部200包括負載施加裝置201、按壓元件202以及支持台203。裂紋發生檢出部300被配置為固定於測量目標上。裂紋發生檢出部300包括聲波發射(AE)感測器301以及接著劑304。裂紋發生檢出部300被配置為與裂紋發生訊號處理部400電連接。裂紋發生訊號處理部400包括電壓測量裝置403。裂紋發生訊號處理部400被配置為與負載施加裝置停止處理部500電連接。負載施加裝置停止處理部500包括例如直流直流(DCDC)轉換器等之具有電壓轉換功能的電子組件。負載施加裝置停止處理部500被配置為與負載施加部200電連接。
第3圖為示意性地顯示根據實施形態1的測量目標100之構成的底視圖。如第2圖以及第3圖所示,陶瓷電子組件101被裝載在印刷配線板102上。具體而言,陶瓷電子組件101使用銲料103焊接裝載到印刷配線板102的銅焊墊102A上。迴焊(reflow)被應用於焊接裝載上。另外,迴焊後實施助焊劑洗淨。藉此,陶瓷電子組件101與印刷配線板102之間的助焊劑被去除。另外,印刷配線板102之規格例如遵守JISC5101-1。作為印刷配線板102,使用例如厚度為1.6mm±0.2mm或0.8mm±0.1mm的玻璃布基材環氧樹脂印刷線路板用的銅層壓板。
如第1圖所示,按壓元件202以及支持台203以螺桿固定於負載施加裝置201上。按壓元件202以及支持台203之規格例如遵守JISC5101-22。將按壓元件202的前端部的曲率半徑設為5mm。
支持台203用以載置印刷配線板102。負載施加裝置201用以對載置於支持台203上的印刷配線板102施加負載。按壓元件202被連接到負載施加裝置201。按壓元件202用以藉由從負載施加裝置201施加的負載按壓印刷配線板102。
聲波發射(AE)感測器用以在因印刷配線板102被按壓元件202按壓,檢出陶瓷電子組件101被破壞時的陶瓷電子組件101中產生的變化。聲波發射(AE)感測器301被配置為被附接於印刷配線板102裝載陶瓷電子組件101的面S1上。在本實施型態中,聲波發射(AE)感測器301直接被附接於印刷配線板102裝載陶瓷電子組件101的面S1上。在本實施型態中,聲波發射(AE)感測器301直接被固定在印刷配線板102之銅焊墊102A(參照第11圖)上。在本實施型態中,使用接著劑304將聲波發射(AE)感測器301固定於陶瓷電子組件101被焊接裝載的印刷配線板102上。接著劑304為例如乙烯乙酸乙烯酯等之熱塑性接著劑。接著時,聲波發射(AE)感測器301以及印刷配線板102以藉由加熱板等調溫至80℃的狀態被塗布接著劑304,並被接著。接著劑304之塗布量例如為0.05ml以上,0.50ml以下。
如第3圖所示,聲波發射(AE)感測器301之設置位置IP,被設置於在印刷配線板102上比支持台203之接觸位置CP更往陶瓷電子組件101的一側上。支持台203之接觸位置CP作為支點運作。優選地,聲波發射(AE)感測器301之設置位置IP被設置於陶瓷電子組件101的附近。另外,聲波發射(AE)感測器301也可以是可載置於印刷配線板102上的尺寸。
如第1圖所示,電壓測量裝置403用以測量聲波發射(AE)感測器301之輸出訊號。電壓測量裝置403可以藉由例如設置單觸發器(single trigger),記錄產生一定以上之電壓的瞬間。
針對單觸發器之閾值電壓,有依據周邊之雜訊狀況或裝置之組合而變更的需要。決定閾值電壓的方法,舉例而言如下所述。事先以未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102進行彎曲試驗,此時測量產生之電壓的最大值。具體而言,聲波發射(AE)感測器301透過接著劑304接著到未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102上。此狀態的印刷配線板102被載置於支持台203上,以負載施加裝置201施加負載直到欲測量的壓入尺度為止,實施彎曲試驗。藉由電壓測量裝置403取得在聲波發射(AE)感測器301產生之電壓訊號的最大值,比該最大訊號更高的值被設為觸發電壓。更優選地,對未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102實施複數次彎曲試驗,取最大電壓值的標準差。把將此標準差之3倍、2倍或1倍之值加到最大電壓值的平均值的值設為觸發電壓。
負載施加裝置停止處理部500用以基於在陶瓷電子組件101被破壞時由電壓測量裝置403測量的輸出訊號,停止負載施加裝置201。使用例如同軸電纜連接負載施加裝置停止處理部500與電壓測量裝置403。另外,使用例如介面用連接器連接負載施加裝置停止處理部500與負載施加裝置201。
接下來,參照第4圖以及第5圖說明根據本實施形態的測量裝置1之動作。
第4圖為顯示根據本實施形態的測量裝置1之動作的流程圖。第5圖為示意性地顯示根據本實施形態的測量裝置1之按壓元件202壓入測量目標100的情況的部分正視圖。
如第4圖以及第5圖所示,首先,準備裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102(S1)。
接下來,聲波發射(AE)感測器301被附接到測量目標100(S2)。使用接著劑304將聲波發射(AE)感測器301固定於測量目標100。
測量目標100被載置於支持台203(S3)。使用接著劑304將聲波發射(AE)感測器301固定於測量目標100後,使印刷配線板102的裝載陶瓷電子組件101的面朝下,將測量目標100載置於支持台203。
以此狀態,使用負載施加裝置201開始彎曲試驗。在此狀態下,由負載施加裝置201對測量目標100施加負載。連接到負載施加裝置201的按壓元件202壓入測量目標100(S4)。
陶瓷電子組件101上產生裂紋時,聲波發射(AE)感測器301捕捉其振動。陶瓷電子組件101上產生裂紋時,聲波發射(AE)感測器301檢出振動,產生電壓訊號。藉此,產生比不做彎曲試驗的狀態更大的電壓。電壓測量裝置403捕捉該電壓訊號發生的瞬間。電壓測量裝置403檢出該電壓訊號,對負載施加裝置停止處理部500傳送訊號,對負載施加裝置201傳送試驗停止指令,停止負載施加裝置201。如此一來,負載施加裝置201在產生裂紋的瞬間停止。意即,電壓測量裝置403檢出測量目標100的變化,停止負載施加裝置201(S5)。
從負載施加裝置201之停止位置測量產生裂紋的壓入尺度。負載施加裝置201之壓入尺度被記錄(S6)。負載施加裝置201之壓入尺度被未圖示之記錄部記錄。從負載施加裝置201之壓入尺度可以測量測量目標100的印刷板抗彎曲性。從負載施加裝置201移除測量目標100(S7)。
藉由先測量壓入尺度與應變量的校正曲線,可以將壓入尺度轉換為應變量。壓入尺度與應變量的校正曲線使用例如應變計測量。應變計優選的為可測量3軸之應變量者。
將陶瓷電子組件101產生裂紋時的印刷配線板102的壓入尺度轉換為應變量,藉由測量之n增量可以測量印刷板抗彎曲性的實際力分布。另外,n增量為將測量之樣本的總數增加的測量。
第6圖為示意性地顯示對測量目標100的按壓元件202之接觸位置PP的測量目標100之底視圖。如第6圖所示,在按壓元件202為2點負載的情況下,聲波發射(AE)感測器301之設置位置IP被設置於比按壓元件202之接觸位置PP更往陶瓷電子組件101的一側。按壓元件202之接觸位置PP作為負載點運作。
第7圖為示意性地顯示根據實施形態1的測量裝置1之變形例的構成的正視圖。如第7圖所示,按壓元件202也可以是1點負載。
接下來,參照第1圖以及第8圖,說明根據實施型態1的測量方法。
第8圖為顯示根據實施形態1的測量方法的流程圖。根據實施形態1的測量方法為用以測量被裝載在印刷配線板102上的陶瓷電子組件101的印刷板抗彎曲性的測量方法。測量方法包括以下步驟。印刷配線板102被載置於支持台203上(S10)。支持台203上載置的印刷配線板102被連接到負載施加裝置201的按壓元件202按壓(S20)。藉由印刷配線板102被按壓元件202按壓,聲波發射(AE)感測器301檢出陶瓷電子組件101被破壞時的陶瓷電子組件101產生的變化(S30)。聲波發射(AE)感測器301被附接到印刷配線板102裝載陶瓷電子組件101的面S1上。
接下來,將本實施型態的作用效果與比較例對比進行說明。
第9圖為示意性地顯示比較例1之測量裝置1的部分正視圖。在比較例1之測量裝置1中,聲波發射(AE)感測器301被組合進支持台203的內部。陶瓷電子組件101被附接到支持台203上。如第9圖中白色箭號所示,按壓元件202壓入陶瓷電子組件101。在比較例1之測量裝置1中,評價以陶瓷電子組件101與按壓元件202的接點為基點產生的裂紋CR之發生。對此,在根據本實施型態的測量裝置1中,評價以陶瓷電子組件101的電極附近為起點產生的裂紋CR。因此,在比較例1之測量裝置1與根據本實施形態的測量裝置1中,被評價的裂紋CR之模式不同。
第10圖為示意性地顯示比較例2之測量裝置1的部分正視圖。在比較例2之測量裝置1中,聲波發射(AE)感測器301被附接到印刷配線板102上。陶瓷電子組件101被裝載於印刷配線板102上。如第10圖中白色箭號所示,按壓元件202壓入印刷配線板102。在比較例2之測量裝置1中,由裂紋CR產生的振動藉由陶瓷電子組件101、銲料103、印刷配線板102之銅焊墊102A、印刷配線板102、支持台203、聲波發射(AE)感測器301的路徑傳遞。此時,由於許多不同物理性質者通過,因為由裂紋CR產生的振動衰減,會有無法檢出振動的情況。特別是難以評價小型尺寸的組件。
第11圖為示意性地顯示根據本實施形態的測量裝置1之構成的部分正視圖。根據關於本實施形態的測量裝置1,聲波發射(AE)感測器301被附接到印刷配線板102裝載陶瓷電子組件101的面S1上。在本實施型態中,聲波發射(AE)感測器301被直接固定在印刷配線板102之銅焊墊102A上。由裂紋CR產生的振動藉由陶瓷電子組件101、銲料103、印刷配線板102之銅焊墊102A、聲波發射(AE)感測器301的比比較例2更短的路徑傳遞。因此,可以更確實地檢出因裂紋產生的振動。因此能以比比較例1以及比較例2更高的準確度檢出陶瓷電子組件101上產生之裂紋CR。因此,能以較高的準確度評價印刷板抗彎曲性。另外,也可以正確地評價印刷板抗彎曲性之實際力分布。
在根據本實施型態的測量裝置1中,可以測量印刷板抗彎曲性的分布資料。可以從分布資料算出故障率的近似曲線。分布資料因為遵循例如韋伯分布,藉由從最小平方法求得韋伯線之係數,可以算出近似曲線。可以從近似曲線對任意之應變量算出故障率的值。因此,藉由數值解析可以推定故障率或分布之下限值。
根據關於本實施型態的測量裝置1,電壓測量裝置403測量聲波發射(AE)感測器301的輸出訊號。負載施加裝置停止處理部500基於在陶瓷電子組件101被破壞時由電壓測量裝置403測量的輸出訊號,停止負載施加裝置201。因此,可以測量負載施加裝置201之壓入尺度。可以從負載施加裝置201之壓入尺度測量印刷板抗彎曲性。
根據關於本實施型態的測量方法,聲波發射(AE)感測器301被附接到印刷配線板102裝載陶瓷電子組件101的面S1上。因此,能以高準確度評價印刷板抗彎曲性。另外,也可以正確地評價印刷板抗彎曲性之實際力分布。
實施型態2.
在沒有特別說明的情況下,根據實施型態2的測量裝置與根據實施型態1的測量裝置具有相同構成、動作以及作用效果。
第12圖為示意性地顯示根據實施形態2的用以應用聲波發射(AE)法測量印刷板抗彎曲性的測量裝置1之構成的正視圖。第13圖為顯示根據實施形態2的用以應用聲波發射(AE)法測量印刷板抗彎曲性的測量裝置1之構成的方塊圖。第14圖為示意性地顯示根據本實施形態的測量裝置1之按壓元件202按壓測量目標100的情況的部分正視圖。
如第12圖~第14圖所示,在根據實施形態2的測量裝置1中,裂紋發生訊號處理部400包括放大器401、頻率濾波器402以及電壓測量裝置403。放大器401是用以放大聲波發射(AE)感測器301的輸出訊號。頻率濾波器402是用以縮小由放大器401放大聲波發射(AE)感測器301之輸出訊號的頻帶。
使用例如同軸電纜連接聲波發射(AE)感測器301與放大器401。放大器401與頻率濾波器402也使用例如同軸電纜連接。頻率濾波器402與電壓測量裝置403也使用例如同軸電纜連接。放大器401之增益被調整為例如10dB以上100dB以下。另外,頻率濾波器402被調整為例如10kHz以上1000kHz以下之頻帶。另外,使用例如示波器作為電壓測量裝置403。另外,在電壓測量裝置403中,電壓測量範圍被設定為例如-10V到+10V,觸發電壓被設定為+1mV以上或-1mV以下。
關於頻率濾波器402之設定值,需要依據測量之環境或測量目標變更。頻率濾波器402之設定值的確認方法例如以下所述。事先以未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102進行彎曲試驗,從此時產生的電壓之頻率特性決定頻率濾波器402。具體而言,對未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102藉由接著劑304接著聲波發射(AE)感測器301。此狀態之印刷配線板102被載置於支持台203,以負載施加裝置201施加負載直到欲測量之壓入尺度為止,實施彎曲試驗。若對電壓測量裝置403設定例如背景雜訊之最大值以上的電壓為單觸發值,可以捕捉藉由彎曲未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102發生的振動。藉由以快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform,FFT)解析得到的波形確認頻率峰值。設定例如高通濾波器或低通濾波器,或者帶通濾波器,使被確認的頻率峰值無法被取得。
藉由頻率濾波器402之追加,起因於印刷配線板102之纖維斷線或印刷配線板102與支持台203摩擦的振動等之雜訊的影響被抑制。因此,可以只檢出起因於陶瓷電子組件101之裂紋的振動。另外,藉由追加放大器401,變得可以測量難以檢出的小型尺寸的陶瓷電子組件101。小型尺寸的陶瓷電子組件101例如長度未滿3.2mm、寬度未滿1.6mm、厚度未滿1.6mm的陶瓷電子組件101。
根據關於實施型態2的測量裝置1,放大器401放大聲波發射(AE)感測器301的輸出訊號。因此,也可以測量難以由放大器401檢出的小型尺寸的陶瓷電子組件101。另外,負載施加裝置停止處理部500在陶瓷電子組件101被破壞時,基於由電壓測量裝置403測量的輸出訊號停止負載施加裝置201。因此,可以抑制起因於印刷配線板102之纖維斷線或印刷配線板102與支持台203摩擦的振動等之雜訊的影響。意即,可以只檢出起因於在陶瓷電子組件101產生的裂紋CR的振動。
實施型態3.
在沒有特別說明的情況下,根據實施型態3的測量裝置與根據實施型態2的測量裝置具有相同構成、動作以及作用效果。
第15圖為示意性地顯示根據實施形態3的用以應用聲波發射(AE)法測量印刷板抗彎曲性的測量裝置1之構成的正視圖。第16圖為顯示根據實施形態3的用以應用聲波發射(AE)法測量印刷板抗彎曲性的測量裝置1之構成的方塊圖。
如第15圖以及第16圖所示,在根據實施形態3的測量裝置1中,裂紋發生檢出部300包括聲波發射(AE)感測器301、固定夾具302以及甘油303。
第17圖顯示固定夾具302的橡膠部302A以及金屬部302B之連接的例子。如第17圖所示,固定夾具302用以將聲波發射(AE)感測器301固定於印刷配線板102上。固定夾具302包含橡膠部302A以及金屬部302B。橡膠部302A的兩端分別設置結K。橡膠部302A具有兩個結K。金屬部302B的兩端分別設置孔H。金屬部302B具有兩個孔H。橡膠部302A的結K被配置為分別固定於金屬部302B的孔H上。橡膠部302A之兩端分別通過孔H。藉由以通過孔H的那端作成結K,橡膠部302A不會從金屬部302B脫落。結K的最大尺度比孔H之內徑更大。
橡膠部302A之材料例如為天然橡膠。橡膠部302A的寬度被調整成為聲波發射(AE)感測器301之直徑或寬度更低的值。在金屬部302B固定的狀態下將橡膠部302A拉高聲波發射(AE)感測器301的高度時,橡膠部302A的長度被調整為1.0N以上99.0N以下之張力負載。金屬部302B之材質以及厚度,雖然只要是不因橡膠部302A之張力變形的材質以及厚度即可,舉例而言為不鏽鋼製厚度為1.6mm。另外,由於橡膠部302A會隨著時間劣化,例如每1個月更新一次。
第18圖為示意性地顯示使用固定夾具302將聲波發射感測器(AE)固定於裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102上的狀態的透視圖。如第18圖所示,在印刷配線板102上塗布甘油303後,聲波發射(AE)感測器301被搭載於印刷配線板102上,以被固定夾具302之橡膠部302A與金屬部302B夾住般的方式被固定。固定夾具302被配置為夾住印刷配線板102以及聲波發射(AE)感測器301般,使橡膠部302A接觸到聲波發射(AE)感測器301,金屬部302B接觸到印刷配線板102未裝載陶瓷電子組件101的面S2上。
聲波發射(AE)感測器301之固定位置,被設置在印刷配線板102上比支持台203的支點更往陶瓷電子組件101的一側上上。聲波發射(AE)感測器301之固定位置,優選的為設置於陶瓷電子組件101的的附近。另外,聲波發射(AE)感測器301也可以是可以載置於印刷配線板102的尺寸。甘油303的塗布量被調整為0.01ml以上1.00ml以下。
關於頻率濾波器402之設定方法,例如事先以未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102進行彎曲試驗,從此時產生的電壓之頻率特性決定頻率濾波器402。具體而言,對未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102塗布甘油303後,搭載聲波發射(AE)感測器301,以被固定夾具302之橡膠部302A與金屬部302B夾住般的方式被固定。此狀態之印刷配線板102被載置於支持台203,以負載施加裝置201施加負載直到欲測量之壓入尺度為止,實施彎曲試驗。若對電壓測量裝置403設定例如背景雜訊之最大值以上的電壓為單觸發值,可以捕捉藉由彎曲未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102發生的振動。藉由以快速傅立葉轉換(FFT)解析得到的波形確認頻率峰值。設定例如高通濾波器或低通濾波器,或者帶通濾波器,使被確認的頻率峰值無法被取得。
關於單觸發之設定電壓,例如事先以未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102進行彎曲試驗,從此時產生的電壓之最大值被決定。具體而言,對未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102塗布甘油303後,搭載聲波發射(AE)感測器301,以被固定夾具302之橡膠部302A與金屬部302B夾住般的方式被固定。此狀態之印刷配線板102被載置於支持台203,以負載施加裝置201施加負載直到欲測量之壓入尺度為止,實施彎曲試驗。以電壓測量裝置403取得在聲波發射(AE)感測器301產生的電壓訊號之最大值,比該最大訊號更高的值被設為觸發電壓。更優選地,對未裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102實施複數次彎曲試驗,取最大電壓值的標準差。把將此標準差之3倍、2倍或1倍之值加到最大電壓值的平均值的值設為觸發電壓。
藉由使用固定夾具302將聲波發射(AE)感測器301固定於印刷配線板102上,比使用接著劑304的情況更容易拆裝。因此,在n增量評價中,能以比使用接著劑304的情況更短的時間評價。另外,n增量評價為將測量之樣本的總數增加的測量之評價。
作為效果之驗證,本申請之發明人測量了長度1.6mm、寬度0.8、厚度0.8mm、電容量0.01μF、耐電壓50V的多層陶瓷電容器之印刷板抗彎曲性。第19圖為將藉由根據本實施形態之測量裝置測量之多層陶瓷電容器的累積故障率P%與應變量(μST)之分布以3參數韋伯分布顯示的圖表。另外,n數為22。意即測量之樣本的總數為22個。在圖表中的展點(plot)數為判斷故障的樣本數。Y軸的間隔約為5%(=1/22),與n數相關。
將藉由本方法的測量資料,與遵守JISC5101-22中規定的印刷板抗彎曲性方法中被施加相當於彎曲1mm、2mm的負載的陶瓷電子組件的故障率之比較用資料比較之下,確認了可以得到同等的結果。另外,比較用資料之故障率是藉由斷面觀察判斷有無故障。關於斷面觀察的方法,例如從印刷配線板102移除多層陶瓷電容器,晶片本身被樹脂填充。接下來,進行多層陶瓷電容器被樹脂填充之樹脂塊的研磨,使多層陶瓷電容器之裝載面與垂直面可以被觀察。在多層陶瓷電容器之斷面可以被看到時,觀察斷面。以外部電極端部附近為起點產生的裂紋到達內部電極的樣本被判斷為有故障。更優選的,觀察複數之斷面,確認有無裂紋。
另外,本申請之發明人測量了具有長度1.6mm、寬度0.8mm、厚度0.8mm、電容量3300pF、耐電壓50V之特徵的多層陶瓷電容器內,不同製造商之製品的印刷板抗彎曲性。第20圖為藉由根據本實施形態之測量裝置測量之多層陶瓷電容器的累積故障率分布中,將製造商間的特性以3參數韋伯分布比較的圖表。另外,n數為22。在圖表中的展點(plot)數為判斷故障的樣本數。Y軸的間隔約為5%(=1/22),與n數相關。A公司的多層陶瓷電容器之累積故障率展點以及B公司的多層陶瓷電容器之累積故障率展點被展示。如第20圖的資料,在例如採用產品時比較各製造商的性能的時候是有用的。另外,即使在產品採用後,如第20圖的資料對於根據製造時期評價產品差異等也是有用的。
作為固定夾具302之替代,也可以使用例如聚氯乙烯膠帶(vinyl tape)。使用聚氯乙烯膠帶時,事先取得起因於聚氯乙烯膠帶之剝離的振動的電壓強度或頻率峰值,被分類為起因於陶瓷電子組件101中產生的裂紋的振動。
根據關於本實施型態的測量裝置1,固定夾具302將聲波發射(AE)感測器301固定於印刷配線板102上。藉由使用固定夾具302將聲波發射(AE)感測器301固定於印刷配線板102上,比使用接著劑304的情況更容易拆裝。因此,在n增量評價中,能以比使用接著劑304的情況更短的時間評價。
實施型態4.
在沒有特別說明的情況下,根據實施型態4的測量裝置與根據實施型態3的測量裝置具有相同構成、動作以及作用效果。
第21圖為示意性地顯示根據實施形態4的用以應用聲波發射(AE)法測量印刷板抗彎曲性的測量裝置1之構成的正視圖。第22圖為顯示根據實施形態4的用以應用聲波發射(AE)法測量印刷板抗彎曲性的測量裝置1之構成的方塊圖。
如第22圖所示,根據實施形態4的測量裝置1包括密著性確認部600,用以確認裂紋發生檢出部300與印刷配線板102的密著性。密著性確認部600包括振動用聲波發射(AE)感測器(振動體)601。另外,密著性確認部600包括交流電壓輸出裝置602以及甘油603。振動用聲波發射(AE)感測器601被電連接到交流電壓輸出裝置602。
舉例而言,振動用聲波發射(AE)感測器601直徑為ϕ5[mm]、高度為3.2[mm]、重量為0.2g。交流電壓輸出裝置602使用能以例如1kHz以上1MHz以下的頻率輸出振幅最大為10[Vp-p]的正弦波的電源。
第23圖為示意性地顯示使用固定夾具302將聲波發射(AE)感測器301固定於裝載陶瓷電子組件101的印刷配線板102上的狀態的透視圖。如第23圖所示,固定夾具302的金屬部302B設有非貫通孔NH。振動用聲波發射(AE)感測器601被埋入非貫通孔NH。在本實施型態中,振動用聲波發射(AE)感測器601在設置於金屬部302B的非貫通孔NH上塗布甘油603後被埋入並被固定。
交流電壓輸出裝置602輸出的頻率被設定在振動用聲波發射(AE)感測器601之共振點,且在聲波發射(AE)感測器301可測量的範圍內。在聲波發射(AE)感測器301被設置於印刷配線板102上並使用固定夾具302固定後,在從交流電壓輸出裝置602施加電壓時,交流電壓輸出裝置602輸出的電壓被調整為落入在電壓測量裝置403的電壓測量範圍內。
金屬部302B的非貫通孔NH的深度可以未滿金屬部302B的厚度。在金屬部302B的厚度為1.6mm時,金屬部302B之非貫通孔NH的深度例如為1.2mm。金屬部302B之非貫通孔NH的孔徑,可以具有在振動用聲波發射(AE)感測器601被埋入後振動用聲波發射(AE)感測器601不容易移動之程度的嵌合公差。舉例而言,在使用直徑ϕ5[mm]之聲波發射(AE)感測器時,金屬部302B之非貫通孔NH的孔徑為直徑ϕ5.012[mm]。
也可以使用接著材料將振動用聲波發射(AE)感測器601固定於金屬部302B。
在藉由固定夾具302將聲波發射(AE)感測器301固定於印刷配線板102上的狀態下,印刷配線板102被載置於支持台203。之後,從交流電壓輸出裝置602對振動用聲波發射(AE)感測器601施加交流電壓。振動用聲波發射(AE)感測器601在被施加交流電壓時產生振動。產生的振動經由金屬部302B、印刷配線板102、甘油303,到達聲波發射(AE)感測器301。聲波發射(AE)感測器301接收振動時,將振動轉換為電壓,在電壓測量裝置403中被檢出。
在電壓測量裝置403中被檢出的電壓Vp-p在聲波發射(AE)感測器301與印刷配線板102的密著性高的情況下,聲波發射(AE)感測器301從基板浮動等為與印刷配線板102的密著性低的情況的2倍以上。
從被檢出的電壓判斷密著性沒有問題時,交流電壓輸出裝置602的輸出被停止,記載於實施型態3的印刷板抗彎曲性評價繼續進行。
從被檢出的電壓判斷密著性有問題時,交流電壓輸出裝置602的輸出被停止,從支持台移除印刷配線板102,將聲波發射(AE)感測器301從印刷配線板102移除。之後,重新將聲波發射(AE)感測器301附接到印刷配線板102上。
根據實施型態4的測量方法,更包括使用振動用聲波發射(AE)感測器(振動體)601產生之振動,由聲波發射(AE)感測器301偵測的偵測靈敏度評價聲波發射(AE)感測器以及印刷配線板102的密著性的步驟。
根據實施型態4,藉由加入評價聲波發射(AE)感測器301與印刷配線板102的密著性的步驟,可以避免在密著性不佳的狀態下進行印刷板抗彎曲性評價。因此,可以降低起因於密著性不良的測量失誤。因此,可以更精準地評價。
本次揭露的實施型態的所有方面皆為例示,不應考量為用以限制的描述。本揭露之範圍並非上述之說明,而是申請專利範圍所示,並旨在包涵與請求之範圍均等之意義以及範圍內的所有變更。
1:測量裝置
100:測量目標
101:陶瓷電子組件
102:印刷配線板
102A:銅焊墊
103:銲料
200:負載施加部
201:負載施加裝置
202:按壓元件
203:支持台
300:裂紋發生檢出部
301:聲波發射(AE)感測器
302:固定夾具
302A:橡膠部
302B:金屬部
303:甘油
304:接著劑
400:裂紋發生訊號處理部
401:放大器
402:頻率濾波器
403:電壓測量裝置
500:負載施加裝置停止處理部
600:密著性確認部
601:振動用聲波發射(AE)感測器
602:交流電壓輸出裝置
603:甘油
H:孔
K:結
[第1圖]為示意性地顯示根據實施形態1的測量裝置之構成的正視圖。
[第2圖]為顯示根據實施形態1的測量裝置之構成的方塊圖。
[第3圖]為示意性地顯示根據實施形態1的測量目標之構成的底視圖。
[第4圖]為顯示根據實施形態1的測量裝置之動作的流程圖。
[第5圖]為示意性地顯示根據實施形態1的測量裝置之按壓元件按壓測量目標的情況的部分正視圖。
[第6圖]為示意性地顯示對測量目標的按壓元件之接觸位置的測量目標之底視圖。
[第7圖]為示意性地顯示根據實施形態1的測量裝置之變形例的構成的正視圖。
[第8圖]為顯示根據實施形態1的測量方法的流程圖。
[第9圖]為示意性地顯示比較例1之測量裝置的構成的部分正視圖。
[第10圖]為示意性地顯示比較例2之測量裝置的構成的部分正視圖。
[第11圖]為示意性地顯示根據實施形態1的測量裝置之構成的部分正視圖。
[第12圖]為示意性地顯示根據實施形態2的測量裝置之構成的正視圖。
[第13圖]為顯示根據實施形態2的測量裝置之構成的方塊圖。
[第14圖]為示意性地顯示根據實施形態2的測量裝置之按壓元件按壓測量目標的情況的部分正視圖。
[第15圖]為示意性地顯示根據實施形態3的測量裝置之構成的正視圖。
[第16圖]為顯示根據實施形態3的測量裝置之構成的方塊圖。
[第17圖]為示意性地顯示根據實施形態3之測量裝置的固定夾具之構成的透視圖。
[第18圖]為示意性地顯示使用根據實施形態3之測量裝置的固定夾具,聲波發射感測器被固定到印刷配線板上的狀態的透視圖。
[第19圖]為將實施形態3測量之多層陶瓷電容器的累積故障率與應變量之分布以3參數韋伯分布顯示的圖表。
[第20圖]為在實施形態3測量之多層陶瓷電容器的累積故障率分布中,將製造商間的特性以3參數韋伯分布比較的圖表。
[第21圖]為示意性地顯示根據實施形態4的測量裝置之構成的正視圖。
[第22圖]為顯示根據實施形態4的測量裝置之構成的方塊圖。
[第23圖]為示意性地顯示使用根據實施形態4之測量裝置的固定夾具,聲波發射感測器被固定到印刷配線板上的狀態的透視圖。
1:測量裝置
100:測量目標
101:陶瓷電子組件
102:印刷配線板
103:銲料
200:負載施加部
201:負載施加裝置
202:按壓元件
203:支持台
304:接著劑
403:電壓測量裝置
500:負載施加裝置停止處理部
Claims (4)
- 一種測量裝置,用以測量裝載在印刷配線板上的陶瓷電子組件的印刷板抗彎曲性,包括:支持台,用以載置前述印刷配線板;負載施加裝置,用以對載置於前述支持台的前述印刷配線板施加負載;按壓元件,被連接到前述負載施加裝置,用以藉由從前述負載施加裝置施加的負載按壓前述印刷配線板;以及聲波發射感測器,當前述印刷配線板被前述按壓元件按壓使得前述陶瓷電子組件被破壞時,用以偵測前述陶瓷電子組件中產生的變化;其中,前述聲波發射感測器被配置為被附接在前述印刷配線板的裝載前述陶瓷電子組件的面上;前述測量裝置,更包括:固定夾具,用以在前述印刷配線板上固定前述聲波發射感測器;其中,前述固定夾具包括橡膠部以及金屬部;前述橡膠部之兩端分別設置結;前述金屬部之兩端分別設置孔;前述橡膠部之前述結被配置為分別固定於前述金屬部之前述孔上;前述橡膠部接觸到前述聲波發射感測器,使前述金屬部接觸到前述印刷配線板的沒有裝載前述陶瓷電子組件的面,使得前述固定夾具被配置為夾住前述印刷配線板以及前述聲波發射感測器。
- 如請求項1之測量裝置,更包括:電壓測量裝置,用以測量前述聲波發射感測器之輸出訊號;以及負載施加裝置停止處理部,用以在前述陶瓷電子組件被破壞時,基於由前述電壓測量裝置測量的前述輸出訊號,停止前述負載施加裝置。
- 如請求項2之測量裝置,更包括:放大器,用以放大前述聲波發射感測器之前述輸出訊號;頻率濾波器,用以縮小由前述放大器放大的前述聲波發射感測器之前述輸出訊號的頻帶。
- 如請求項1至請求項3中任一者之測量裝置,更包括振動體;其中,在前述固定夾具之前述金屬部設置非貫通孔;前述振動體被嵌入前述非貫通孔。
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