Pomiary tensometryczne ugięcia płytki PCB – dlaczego są tak ważne?
Czy podczas testowania płytki PCB zastanawiałeś się, jak bardzo się ona wygina pod wpływem sił w testerze? To zjawisko często bywa pomijane, a może prowadzić do ukrytych uszkodzeń i awarii urządzeń. Pomiary ugięcia płytki metodą tensometryczną (strain gauge testing) pozwalają nam zrozumieć te odkształcenia i zapobiec problemom zanim się pojawią.
Kiedy i dlaczego płytka się wygina?
Podczas produkcji i testowania elektroniki płytki drukowane narażone są na rozmaite naprężenia mechaniczne. Oto kilka sytuacji, w których dochodzi do ugięcia PCB:
-
Testy ICT / funkcjonalne – płytka w fiksturze testowej jest dociskana przez setki sprężystych pinów testowych. Jeśli siły nie są równoważone od góry, PCB lokalnie się ugina.
-
Depanelizacja i montaż – wyłamywanie płytek z panelu, wkręcanie śrub, wciskanie złączy czy montaż radiatorów wprowadzają dodatkowe naprężenia.
-
Transport i wibracje – drgania w transporcie lub podczas pracy mogą obciążać płytkę.
-
Zmiany termiczne – cykle lutowania czy testy w komorach klimatycznych powodują rozszerzalność materiałów i dodatkowe naprężenia.
Co grozi przy nadmiernym ugięciu PCB?
Nadmierna deformacja laminatu może prowadzić do:
-
Pękania połączeń lutowanych – kruche lutowie bezołowiowe jest szczególnie podatne na mikropęknięcia, np. pod BGA.
-
Uszkodzeń elementów SMD – np. kondensatory ceramiczne mogą pękać przy zbyt dużym wygięciu płytki.
-
Odrywania padów i pękania ścieżek – nadmierne siły mogą prowadzić do delaminacji lub mikropęknięć.
-
Ukrytych defektów – uszkodzenia mogą ujawnić się dopiero po pewnym czasie, generując reklamacje i koszty serwisu.
Na czym polegają pomiary tensometryczne?
Tensometry (strain gauges) to czujniki przyklejane do badanej powierzchni, które mierzą odkształcenia. Najczęściej stosuje się rozetki tensometryczne – trzy czujniki ułożone pod różnymi kątami, co pozwala uchwycić odkształcenia we wszystkich kierunkach.
Gdy płytka pod czujnikiem się wydłuża lub ściska, rezystancja folii w tensometrze zmienia się. Na tej podstawie wyliczamy odkształcenie w mikroodkształceniach (µε).
Jak przebiega pomiar ugięcia płytki?
-
Planowanie – wybór punktów najbardziej narażonych na ugięcie (np. okolice dużych BGA).
-
Instalacja czujników – przyklejenie tensometrów i podłączenie ich do modułu pomiarowego.
-
Test – umieszczenie PCB w testerze i wykonanie cyklu testowego, rejestracja odkształceń w czasie rzeczywistym.
-
Analiza wyników – sprawdzenie, czy maksymalne odkształcenia mieszczą się w bezpiecznych granicach (najczęściej poniżej ok. 500–700 µε).
-
Raport – dokument z wykresami, wartościami i rekomendacjami, np. zmiany konstrukcji fikstury.
Normy i dobre praktyki
Istnieją wytyczne określające sposób prowadzenia testów ugięcia PCB (np. IPC/JEDEC). W wielu branżach wysokiej niezawodności takie pomiary są obowiązkowe, w innych – stanowią dowód dbałości o jakość i bezpieczeństwo produktu.
Korzyści z pomiarów tensometrycznych
-
Zapobieganie pęknięciom lutów i komponentów.
-
Weryfikacja i optymalizacja konstrukcji fikstury testowej.
-
Spełnienie wymagań jakościowych i norm.
-
Cenna dokumentacja techniczna dla klienta.
-
Większa niezawodność produktu i mniej reklamacji.
Podsumowanie
Płytka PCB to nie tylko elektronika, ale też element mechaniczny podatny na naprężenia. Kontrola ugięcia w testerze to inwestycja w niezawodność i jakość.
W DARNOK Industry wykonujemy na życzenie klienta pomiary ugięcia PCB metodą tensometryczną i dostarczamy raporty z wynikami oraz rekomendacjami. Dzięki temu nasi klienci mogą mieć pewność, że ich produkt jest bezpieczny, trwały i gotowy na realne warunki pracy.