背景

随着电子产品功能多样化、体积小型化及质量轻便化之设计趋势要求，PCB上的小型零件增加，集成化程度高，多层 PCB的使用，加上 PCB 零件面积的使用密度。且必须为适应国际环保要求，在制程中使用无铅焊料代替传统的锡铅焊料。

在 PCB 电子产品中，研发、制造、包装、运输及使用者使用过程中，由于应力引起的焊接问题被暴露。发现由于元器件焊点对外力失效非常敏感，特别是表面处理方式为封装基板，过大的应力都会导致焊点的损坏。

这些失效包括在印制板制造和测试过程中的焊球开裂、线路损坏、焊盘起翘和基板开裂。

因此PCB在最恶劣条件下的应力应变测量显得至关重要。利用应变量测技术来了解在 PCBA 产品在制造、包装、运输及使用者使用过程中，BGA 破坏的原因及控制制程中的应力是一种可靠的方法。目前已成为一种识别不良制造工艺的方法。

过应力导致焊点失效图例

应变测试原理

采用电阻应变测量（简称电测法），是通过将应变转换为电信号进行测量的方法。

基本原理是：将电阻应变片（简称应变片/应变规/应变花）粘贴在被测构件的表面，当构件发生变形时，应变片随着构件一起变形，应变片的电阻值将发生相应的变化，通过数据采集及分析系统，可测量出应变片中电阻值的变化，并换算成应变值，并根据需要对测量的应变值进行数据处理，得到所需要的应变或应力值。

PCB板应变测量是把应变片应用在PCB板规定的元器件上，然后使用有应变片的PCB板经受不同的测试和组装工艺。超出应变极限的测试和工艺被视为应变过大，并进行确认以便采取有效的纠正措施。

这种方法保障了PCB板的制程工艺及运输等环节对元器件的损坏，有效地降低了产品失效，提供产品的可靠性。

应变-电阻变化-电压（或电流）变化-放大-记录-数据处理

PCB制程中应力应变应用：

1.切割分板

当PCB分板时刀具压迫PCB使得PCB发生形变，如果形变力量过大就会导致一些元器件管脚断裂，甚至被拉断。有些元器件受力达到极限时，虽然当时还未损坏但是已经存在质量隐患，在后期可能会有很大的返修率，使客户对产品和制造能力产生怀疑，也增加了厂家的维修成本。

在 ICT 时，探针下压力量很大，由于治具的设计不合理，当探针下压时使得PCB发生弯曲，使得 BGA 等重要元器件受力过大，发生受损，所以 ICT 时需要做应力测试。

组装生产线并不是导致BGA开裂的唯一场所，PCB在运输中也容易受到影响。应变测试可以被用来补充和提供对包装效果的近一步深入了解，以及元器件易受到的应变。跌落测试的目的是使运输包装经历规定的测试条件，以确定包装箱是否会可能过度板弯曲，进而导致BGA开裂问题。

4.PCB 的紧固

在PCB的紧固工序中因不同的紧固顺序及不同的螺丝扭力或过大的扭力至PCB板的翘曲程度不同引起BGA失效。应力应变可以用来判断最合理的紧固顺序及对紧固工艺修正提供有效的依据。

应变电测技术优点

1)电阻应变片的尺寸小，重重轻。它粘贴在构件表面上对构件的工作状态和应力分布影响小,能够较好地测出应变；也可以利用几个应变片组成应变花测量并计算出复杂应力状态下某点的主应力的大小和方向。

2)测量范围广。一般能测量几十到数万微应变,用高精度、高稳定性的测量系统和半导体应片可以测出10^-6量级的微应变。

3)用途广泛。可以直接测量应变和其他一些物理量,还可以制成测量各种物理量的传感器:可用于设计方案比较、计量。，也可用于生产过程的控制，可在实验室里使用，也可在现场条件使用。