廣州南創(chuàng)廠家供稱重傳感器、壓力傳感器和位移等傳感器
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印刷電路板應(yīng)變和應(yīng)變率測(cè)量

  如何測(cè)量印刷電路板應(yīng)變率RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  1. 為何要進(jìn)行PCB應(yīng)變測(cè)量RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  在現(xiàn)代社會(huì)中,電子設(shè)備充斥著我們的生活,包括汽車、計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、飛機(jī)等。在這些產(chǎn)品中,都集成了印刷電路板(PCB)??煽康漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)依賴于印刷電路板整體電氣系統(tǒng)的可靠性。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  印刷電路板不僅在其制造過(guò)程中受到機(jī)械和熱沖擊,而且在運(yùn)輸和工作期間同樣如此(包括變形、誤用、振動(dòng)、沖擊、熱膨脹等)。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  在 PCB 制造過(guò)程中,可能會(huì)出現(xiàn)下列故障和應(yīng)力:RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  安裝連接器、動(dòng)力導(dǎo)軌、冷卻板、接觸銷、焊料端子或電池夾導(dǎo)致的彎曲應(yīng)變RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  表面安裝裝置(SMD)、表面安裝技術(shù)(SMT)和鉆孔孔裝置(THD)和通孔(THT)和銷孔(PIH)裝配過(guò)程中導(dǎo)致的斷裂RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  球柵陣列(BGA)焊接點(diǎn)的應(yīng)力裂紋及脫落RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  分離過(guò)程中的瞬時(shí)應(yīng)變峰值(分離過(guò)程中臨界應(yīng)變/剪切應(yīng)變的測(cè)定)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  殼體中由于壓裝、螺釘擰緊或封裝過(guò)程而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力(應(yīng)變)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  SMD電容器由于高彎曲應(yīng)力導(dǎo)致在其他工序中斷裂RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  在ICT測(cè)試中施加太多力的測(cè)試探針RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  在運(yùn)輸和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,下列影響可能導(dǎo)致故障:RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  機(jī)械載荷(靜態(tài))RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  振動(dòng)與沖擊(動(dòng)態(tài))RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  熱膨脹引起的熱效應(yīng)(外殼、散熱器、印刷電路板和電子元件的α值不同)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  所有這些效應(yīng)都會(huì)導(dǎo)致元件的完全失效。如果檢測(cè)到PCB的系統(tǒng)性故障太晚,所產(chǎn)生的成本將是巨大的,圖中顯示,每個(gè)缺陷單元的成本將會(huì)放大10倍。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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  2. PCB 測(cè)試的擴(kuò)展要求和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  在開(kāi)發(fā)的早期階段檢測(cè)系統(tǒng)故障是非常必要的,OEM 制造商已經(jīng)越來(lái)越多地開(kāi)始要求供應(yīng)商檢查 PCB 機(jī)械質(zhì)量。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  由于以下原因,過(guò)去幾年 PCB 測(cè)試一直在增加:RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  使用無(wú)鉛焊料(RoHS,歐盟準(zhǔn)則),其對(duì)機(jī)械載荷更敏感,且容易斷裂(撓曲引起的損傷)。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  更緊湊的結(jié)構(gòu)元件,如球柵陣列(BGA)替代表面安裝器件(SMD)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  較硬的接觸件導(dǎo)致較高的機(jī)械張力。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  國(guó)際協(xié)會(huì),如IPC(協(xié)會(huì)連接電子工業(yè))和JEDEC(聯(lián)合電子設(shè)備工程委員會(huì))- 已經(jīng)建立標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明在何處,如何以及如何在PCB上進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  許多公司已經(jīng)建立了自己的測(cè)試程序,包括于 PCB 的測(cè)試場(chǎng)景,盡可能覆蓋所有可能出現(xiàn)的狀況。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  3. 如何測(cè)量 PCB 上的應(yīng)變RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  有限元分析方法是基于數(shù)學(xué)模型的方法,因此這種模擬方法在很多方面受到限制。因此,至少需要額外 PCB 的物理測(cè)試來(lái)測(cè)試實(shí)際應(yīng)變行為。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  其他測(cè)試方法,如CTS和X射線,不足以檢查機(jī)械沖擊的影響,并且,最重要的是,這類方法極為昂貴。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  因此,采用應(yīng)變片測(cè)試非常精確可靠,是目前最精準(zhǔn)的測(cè)試方法。但 PCB 尺寸通常很小,面臨的挑戰(zhàn)是在有限的空間內(nèi)安裝應(yīng)變片。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  HBM 提供超過(guò)2000種不同應(yīng)變片,以及一些專門用于 PCB 測(cè)試的應(yīng)變片。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  RF91 微型三柵應(yīng)變花 非常適合用于 PCB 測(cè)試,尤其適合未知應(yīng)變方向的測(cè)試。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  RF91 有兩種不同的版本:RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  預(yù)制電纜RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  集成焊盤RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  它的直徑只有5mm,因此可以很容易地安裝在PCB上。其他應(yīng)變片,如RY31-3/120(直徑6.9mm),也可用于PCB測(cè)試。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  HBM RF91 微型應(yīng)變花關(guān)鍵特性RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  直徑僅 5mmRkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  電阻 120 ΩRkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  可立即交貨RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  未知應(yīng)力方向應(yīng)力測(cè)量RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  三層測(cè)量柵絲RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  奧氏體和鐵素體鋼及鋁的溫度補(bǔ)償RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  預(yù)制引線(0.5米)或帶焊盤兩種規(guī)格RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  可采用兩線,三線或 HBM 專有四線配置RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  4. 在什么位置測(cè)量 PCB 應(yīng)變RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  PCB 張力狀態(tài)大多是未知的和機(jī)械復(fù)雜的。應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致 PCB 板的變形,并且變形不遵循梁變形或扭轉(zhuǎn)的軸等經(jīng)典模型。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  此外,PCB 一般包含許多單一部件,以不同的方式焊接或連接到PCB上。這意味著PCB在材料應(yīng)力性能方面是非常不均勻的。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  因此,檢查 PCB 的每個(gè)區(qū)段很多情況下是也不可能的。因此,PCB 的測(cè)試一般在故障風(fēng)險(xiǎn)特別高的區(qū)域,例如:RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  邊角RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  如果固定的話,邊角一般處于機(jī)械臨界狀態(tài)。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  剛性區(qū)域(例如接近電容器的區(qū)域)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  越大的部件會(huì)導(dǎo)致 PCB 剛度增加。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  接近互連的區(qū)域(焊點(diǎn)失效)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  焊點(diǎn)在屈服強(qiáng)度方面是非常薄弱的。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  5. 如何安裝 RF91 應(yīng)變花RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  第一步,需要對(duì) PCB 表面進(jìn)行準(zhǔn)備。PCB 表面需要平坦均勻,并去除電子元件。并且要去除 PCB 表面的油漆層。 (注意:部件的去除影響PCB的剛度)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  在下一步驟中,需要對(duì) PCB 表面進(jìn)行清洗!RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  不要使用腐蝕性溶劑。這樣的溶劑會(huì)導(dǎo)致 PCB 產(chǎn)生張力。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  在應(yīng)變片安裝位置使用 HBM Z70 冷固化膠RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  黏貼 RF91 應(yīng)變花到制定區(qū)域RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  使用特氟龍紙確保僅有應(yīng)變片和 PCB 粘合RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  施加輕微壓力一分鐘,使 PCB 和應(yīng)變片粘合RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  如圖所示,去掉特氟龍紙。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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  黏貼前 PCB 板清洗RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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  安裝后特氟龍紙分離RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  安裝應(yīng)變消除裝置,例如RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  在電纜上直接消除應(yīng)變RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  采用焊盤消除應(yīng)變RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  最后檢查應(yīng)變的安裝質(zhì)量(電阻和隔離).RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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  1. 測(cè)量電纜應(yīng)力消除RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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  2. 通過(guò)焊盤進(jìn)行應(yīng)變消除RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  連接 RF91 微型應(yīng)變花到 QuantumX MX1615BRkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  QuantumX MX1615B 是 HBM 專門用于應(yīng)變測(cè)量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  采用推入式插頭連接到測(cè)量模塊上。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
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  RF91 是一個(gè)三柵應(yīng)變花,采用四分之一橋路連接。也就是說(shuō),連接 RF91 需要三個(gè)通道。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  QuantumX MX1615B 關(guān)鍵特性RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  連接橋路輸入, PT100/RTD, 電壓, 電位計(jì)等,16個(gè)通道,24 bit A/D 轉(zhuǎn)化RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  直流或載頻技術(shù),抗干擾RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  內(nèi)置 120 和 350 Ω 四分之一橋路補(bǔ)償電阻RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  應(yīng)變?nèi)珮?線技術(shù)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  應(yīng)變半橋5線技術(shù)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  四分之一橋 三線或四線技術(shù)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  20kS/s 采樣率, 3kHz 帶寬RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  電隔離(通道到通道,供電,網(wǎng)絡(luò))RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  6. 如何使用 catman AP 進(jìn)行應(yīng)變測(cè)試RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  采用 catman AP 進(jìn)行 PCB 板應(yīng)變測(cè)量非常方便??焖?,數(shù)據(jù)可視化是其強(qiáng)項(xiàng)。并可采用觸發(fā)和特殊時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  連接 RF91 應(yīng)變花,通過(guò)軟件可計(jì)算出最大和最小主應(yīng)變和相應(yīng)的角RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  度。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  應(yīng)力RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  catman 最新版本還支持應(yīng)變率測(cè)量 (應(yīng)變和時(shí)間關(guān)系).RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  以下為應(yīng)變測(cè)量的步驟RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  現(xiàn)在,需要設(shè)置應(yīng)變片特性。使用 HBM 應(yīng)變片包裝上的 K 系數(shù)來(lái)設(shè)置。輸入激勵(lì)電壓、橋式因數(shù)和測(cè)量范圍等。另外,如果你考慮材料溫度波動(dòng)特性,請(qǐng)使用溫度補(bǔ)償多項(xiàng)式。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  設(shè)置名字并點(diǎn)擊 ‘Apply changes’RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  現(xiàn)在,我們必須設(shè)置應(yīng)變花計(jì)算通道。因此需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的通道并設(shè)置。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  在A、B、C中添加所有三個(gè)通道,并定義材料特性和橫向靈敏度以及選擇合適的應(yīng)變花類型(0/45或60/120)RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  選擇相關(guān)應(yīng)變(主應(yīng)變、剪應(yīng)變)。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  最后點(diǎn)擊 ‘創(chuàng)建計(jì)算’ ,計(jì)算通道將顯示在通道列表中。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  Zeroed strain channels appear.RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  Select all channels and zero the offset of the strain channels of the rosette.RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  點(diǎn)擊“創(chuàng)建新的傳感器”并激活“更新傳感器數(shù)據(jù)庫(kù)”,保存參數(shù)。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  設(shè)置采樣率,并在開(kāi)始測(cè)量之前正確設(shè)置過(guò)濾。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  打開(kāi) catman 軟件檢查應(yīng)變通道,綠燈表示通道正常可進(jìn)行測(cè)量。在案例中,三柵應(yīng)變花有三個(gè)通道 1, 2, 3.RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  使用傳感器數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)通道進(jìn)行設(shè)置。并將 3線 120 歐姆條目拖拽到所有三個(gè)通道上。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  應(yīng)變率通道將顯示在 ‘計(jì)算通道’ 列表中。RkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司

  到 ‘可視化’ 界面,配置您自己的 GUIRkI廣州南創(chuàng)電子科技有限公司


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