分析PCB板的生产测试流程中的应力问题

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1、分析PCB板的生产测试流程中的应力问题背景PCB板在生产测试流程中，会受到不同程度的应力影响。近年电子工业由于大量使用无铅焊料代替传统的锡铅焊料，以至于压力引起的焊接问题被大大激发了。本方案详细叙述了章和电气软硬件方案，根据IPC/JEDEC-9704标准对生产测试流程进行完整的应力分析。回顾压力引起的焊接失败是其中一种常见的导致PCB装配不通过的原因。现在，因为无铅焊接材料的引入，在相同的拉伸和压力强度之下，相对于传统锡铅焊接来说，焊接节点加倍脆弱，以致压力引起的焊接失败问题被更深层次地激发了。多种装配和测试流程也会因为形变过大导致PCBA的焊接失败，这种情况甚

2、至是在出货之前也有可能发生。这份文档解释了怎样使用IPC/JEDEC-9704标准和章和电气的软硬件去测试应变和识别有问题的设计和流程。问题陈述PCB板或者基于PCB板的产品已经被工程师们用了数十年了，那是为什么压力引起的焊接失败成了日益重要的议题呢？为了回答这个问题，专家们已经调查最近几年间电子工业中最大地影响到PCB板安全应力范围主要的趋势。两种主要的趋势是：·无铅焊料在更大范围上取代了传统的锡铅焊料·紧凑的BGA（球形矩阵排列）方式更多地被使用。造成以上趋势和这种趋势的利益相关性是很明显的。2006年7月，欧盟的有害物质限制（RoHS）指引产生了很大的影响。

3、这个指引限制了6种包括了制造业中多种类型电子电气设备都会用到的铅在内的有害物质。不利的是，绝大多数无铅焊料更脆弱，在装配或测试过程中受力的时候，无铅焊料比起传统锡铅焊料会更容易引起开裂。同时，BGA元件有很多优胜于SMP（表面贴装）封装的优势，包括更高密度的引脚，更低热阻所带来的更好的导热与防过热性能，还有封装与PCB板间的距离更短——所以阻抗更，更优越的电气特性。不过，BGA元件也有一些缺点，包括昂贵的检查费用、对热膨胀反应的降低，还有，相对于使用更长导线的表面贴片元件，BGA元件会导致更大的弯曲与振动。BGA元件不能有效地分散压力，而更容易使焊接节点开裂。上述

4、的两种趋势中无论哪一种都会降低直接作用于PCB板的最大机械应力值的阈值。当两种趋势一起起作用的时候，它们会在极大程度上增大焊接节点开裂的可能性，特别是当超过了最大允许应力值，同样，也使得强制标定板子和板子周围的夹具的最大应力水平成为需要。装配和测试流程，例如ICT（电路在线测试）、切板、关系到把板子固定在夹具的某个地方并进行某项任务的FVT（最终校核测试）。如果这些夹具没有设计得很好，就很可能对PCB板产生过大的应力。有时，甚至设计的很好的夹具也会因为时间过长在PCB板的内部产生很大的应力。为了提前避免失误和发现问题，你可以对PCB板做应变测试，识别某些潜在的易于

5、产生高压力的流程的最大应力，确定应力处于允许范围内。如果测量得到的应力值超过了板子的允许应力水平的最大值，你可以重新制造或者设计夹具，或者按要求改变流程，使得应力值回到允许范围之内。IPC/JEDEC-9704指引标准识别有缺陷的装配与测试流程，并且提供了系统的执行PCB应变测试的步骤。IPC（最初是美国印刷电路学会InstituteforPrintedCircuits建立的，现在被称作IPC：美国电子电路与电子互连行业协会AssociationConnectingElectronicsIndustries）是一个全球贸易协会，具有优秀竞争力、成功的金融，拥有2,

6、600个成员的公司，代表电子互相连接工业的各方面，包括设计、PCB板的制造和电子的装配。IPC和电子工程设计发展联合会议（JointElectronDeviceEngineeringCouncil）在2004与2005年发布了两项指引文件，这些文件都是关于PCB板的机械应力的。IPC/JEDEC-9702是一个应变识别指引，而IPC/JEDEC-9704主要致力于印刷线路板的应变测试。章和电气联合全球最大代工厂，根据几年的现场测试经验，在软件StrainMaster中加入了IPC-9704模块，可以直接根据9704标准生成应力的测试结果。             

7、                                                                          PCB板应变测试典型制造的流程使用应变测试，你可以定量地评估和识别出潜在大应力引起的、有害的流程，但是你需要在执行这些流程前识别出它是否有害。根据IPC/JEDEC-9704标准文件，典型制造的流程被分为：SMT（表面贴装技术）装配流程·切板（直线切割和弧线切割）流程·所有的人工操作流程·所有重做与润饰流程·连线安装·部件安装板子测试流程·电路板在线测试（ICT）·电路板功能测试（BFT）或者其他类似的功能测试机械安装

8、·散热片装