摘要:應(yīng)變測試可以量化零件所在位置的應(yīng)變,而根據(jù)這個(gè)量化的應(yīng)變來判斷零件破裂的風(fēng)險(xiǎn),從而為改善措施提供方向。
微應(yīng)變:是一個(gè)無量綱的物理量,當(dāng)一個(gè)PCBA受到外力的作用,PCBA就會發(fā)生一個(gè)形變,拉伸變長應(yīng)變?yōu)檎瑝嚎s變短應(yīng)變?yōu)樨?fù),行業(yè)一般極限參考500μe。
主應(yīng)變:一個(gè)平面中最大和最小的正交應(yīng)變,互相垂直起所在的方向切應(yīng)變?yōu)椤?”。
應(yīng)變率:是用來描述應(yīng)變變化的快慢的程度。應(yīng)變的變化量除以這個(gè)變化被測量到的時(shí)間間隔。應(yīng)變率也是用來衡量元件破裂的風(fēng)險(xiǎn),多用于衡量BGA錫點(diǎn)的破裂風(fēng)險(xiǎn)。對于MLCC,主要用應(yīng)變來衡量元件的破裂風(fēng)險(xiǎn),對于應(yīng)變率一般客戶沒有要求的話,極限值一般參考100000μe/s。
引言:
MLCC以其低等效串聯(lián)電阻,體積小,效率高等特性廣泛地應(yīng)用到各類電子產(chǎn)品當(dāng)中。但由于陶瓷本身的脆性,導(dǎo)致MLCC在抗變形能力差,從而給電子產(chǎn)品的制造帶來了風(fēng)險(xiǎn)和增加了難度。在PCBA生成中,即使MLCC上有裂縫卻仍能工作一段時(shí)間,所以多數(shù)MLCC破裂的情況在工廠端都測試不出來。當(dāng)這些破裂的MLCC在經(jīng)過電和熱循環(huán)后,裂縫會慢慢增大直至電極間短路或者開路而最后失效。由于MLCC的破裂具有一定的潛伏性,因此給產(chǎn)品的可靠性帶來了很大的危害。
而通過應(yīng)變測試來量化制程中MLCC所在的位置應(yīng)變,可以很方便和直觀的知道MLCC在那些工序中有比較大的應(yīng)變,和同一個(gè)工序中那些MLCC所在的位置有比較大的應(yīng)變。

應(yīng)變測試的原理:將應(yīng)變片貼敷在PCB板上,當(dāng)PCB發(fā)生形變時(shí)應(yīng)變片的阻值會隨之變化,通過應(yīng)變測試儀可以量化這個(gè)應(yīng)變,從而通過這個(gè)量化的應(yīng)變與零件的極限應(yīng)變比較來判斷PCB的變形對元件或者元件錫點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。(關(guān)于零件的應(yīng)變極限的確定,請參考IPC/JEDEC-9704附錄2)。
案例分析:
走刀式分板導(dǎo)致MLCC破裂。
一家做咖啡機(jī)的廠商,在一批出貨的一款咖啡機(jī)過程中,共收到幾十臺有相同不良現(xiàn)象的機(jī)臺,經(jīng)過電路分析發(fā)現(xiàn),不良是由MLCC C134導(dǎo)致的。而通過切片分析,發(fā)現(xiàn)C134上的裂紋是典型的機(jī)械應(yīng)力裂紋,是由PCB變形導(dǎo)致的。
看其中一個(gè)MLCC的圖片(紅色箭頭處是裂紋):

通過應(yīng)變測試,發(fā)現(xiàn)分板制程中C134處的產(chǎn)生的應(yīng)變最大。C134的距離板邊的距離如下圖所示,C134與分板邊的距離約3MM.
(貼敷好應(yīng)變片的PCB,如下圖:)


應(yīng)變測試結(jié)果(P&D Strain)如下:
最大主應(yīng)變值為2269.3μe,遠(yuǎn)超過目前行業(yè)對MLCC的應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)±500ue,MLCC破裂風(fēng)險(xiǎn)很高,成為了導(dǎo)致PCB失效的潛在殺手。





當(dāng)通過應(yīng)變測試得知,C134是由于走刀分板制程中的應(yīng)變而失效,公司找到分板機(jī)供應(yīng)商,對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整后應(yīng)變測試結(jié)果如下:




得知結(jié)論:對PCBA生成工序進(jìn)行應(yīng)變測試,然后根據(jù)測試結(jié)果分析,對生成設(shè)備或者治具進(jìn)行調(diào)整,降低外部機(jī)械力對PCBA產(chǎn)生的影響,有效的控制風(fēng)險(xiǎn),提升失效率。
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