在现代电子制造中,PCBA(印刷电路板组件)在制造、组装及后续处理过程中可能经历复杂的机械应力,尤其是大尺寸球栅阵列(BGA)封装器件,容易因弯曲应力导致焊点失效。传统的四点弯曲测试仅能模拟单向弯曲,无法wan全反映真实工况下的多向应力情况。
为此,IPC 9707 标准提出了一种球形弯曲测试方法,通过模拟更接近实际的多向弯曲模式,结合高精度应变和电阻监测,评估BGA焊点的机械可靠性。科准测控技术团队依据该标准,采用先进的万能材料试验机、高精度应变采集系统和电阻监测设备,为客户提供全面的PCBA机械性能测试服务。
本文将详细介绍IPC 9707球形弯曲测试的原理、标准要求、测试设备及完整测试流程,帮助工程师更好地理解并应用该测试方法。
一、测试原理
球形弯曲测试的核心在于模拟PCBA在制造、组装及运输过程中可能经历的复杂多向弯曲应力。测试时,使用球形压头对PCBA施加可控的弯曲载荷,同时监测:
应变(μe):反映PCB的变形程度,标准要求最大应变不超过5000μe。
电阻(Ω):通过菊花链电路监测BGA焊点的电气连续性,若电阻变化超过20%,则判定焊点失效。
相比传统的四点弯曲测试,球形弯曲能更真实地模拟实际工况,尤其是对大尺寸BGA(>15.0 mm)的可靠性评估更具参考价值。
二、测试标准(IPC 9707)
IPC 9707标准主要适用于表面贴装的大尺寸BGA组件,具体要求包括:
测试对象:BGA封装尺寸≥15.0 mm的PCBA。
应变控制:下压过程中PCB表面应变需达到5000μe。
失效判据:菊花链电阻变化超过初始值的20%即判定为焊点失效。
数据记录:需记录力-位移曲线、应变-位移曲线及电阻变化趋势。
三、测试设备
1、万能材料试验机
(示意图:万能材料试验机可搭配不同夹具做不同力学试验)
2、电阻监测系统
设备:高精度万用表。
分辨率:1μΩ。
采样频率:21kHz(单通道双线法)。
3、应变采集系统
通道数:最大24通道(支持8颗3轴应变片)。
采样频率:256kHz。
应变片规格:最小格栅1.25mm×0.72mm,适用于高精度测量。
4、测试治具
支持尺寸:最大20cm×20cm测试板。
PCB设计:支持定制菊花链电路,优化测试信号采集。
四、测试流程
步骤一、样品准备
设计并制作符合IPC 9707要求的PCB,集成BGA菊花链监测电路。
在PCB关键位置粘贴应变片(通常位于BGA焊点附近)。
步骤二、设备架设
将PCBA固定在测试治具上,确保无额外应力干扰。
连接应变片和电阻监测设备,校准初始数据。
步骤三、测试执行
预加载:以低速(如0.1mm/min)施加轻微载荷,确保接触稳定。
正式测试:
以恒定速度下压,实时监测应变和电阻。
当应变达到5000μe时停止,或电阻变化超过20%时判定失效。
步骤五、数据分析
输出力-位移曲线,分析PCBA的刚度及抗弯性能。
绘制应变-位移曲线,评估局部变形情况。
记录电阻变化趋势,判断焊点可靠性。
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