PCBA 在电测或现场出现 BGA 焊点开裂、MLCC 裂纹时,常见的怀疑对象是装配工序里的板弯:分板、ICT 针床压板、压接连接器、锁螺钉、装壳。这些工序都会让板子短时间弯曲,看不出翘曲,但焊点和陶瓷器件已经承受了应变。
应变片测量的作用是把「这道工序是否太狠」变成数据:每个工序在器件附近产生多大应变、多快。数据有了,才能判定是否超限,并在改夹具或改工艺后复测确认。
应变的来源与尺寸稳定性怎样在图纸上标注,见 PCB 机械应力与尺寸稳定性。本文只讨论应变怎么测、限值怎么定、测完怎么改。
1. 为什么测应变,而不是看翘曲
翘曲是静态形变,测的是板子放在平台上的弓曲和扭曲。工序中的损伤多来自动态弯曲:ICT 压板下压的一瞬间、分板刀切过连接位时、压接针压入时。这些弯曲结束后板子会回弹,事后量翘曲看不出来。
焊点和 MLCC 对两个量敏感:
- 应变大小:器件附近板面伸长或压缩的比例,以微应变(µε)计。
- 应变率:应变变化的速度。同样的应变,加载越快,焊点越容易脆性断裂。
所以测量要在工序进行中实时采集,不能只做事后检查。
2. 测量方法:三片式应变花与主应变
板面上的应变方向事先不知道,单向应变片只能测一个方向。常用做法是贴三片式应变花(0°/45°/90°),由三个读数计算:
- 主应变:最大和最小主应变,反映该点最大伸长与压缩。
- 对角应变:用于判断板子是否在扭转。
- 应变率:主应变随时间的变化斜率。
采集系统需要足够的采样率,才能抓到分板、压接这类毫秒级的峰值。IPC/JEDEC-9704A《印制电路组件应变片测试指南》给出了应变花选型、贴片、采集与数据处理的通用方法,适合作为测试方案的依据。
3. 应变片贴在哪里
应变片测的是贴片点的板面应变,位置决定数据代表什么:
- 关键器件角部:大尺寸 BGA、细间距 CSP 的四角附近,靠近外圈焊球的位置。
- 大尺寸 MLCC 附近:尤其是靠近板边、连接位、安装孔的电容。
- 载荷点附近:分板连接位、压接连接器、螺钉孔、ICT 压棒落点周围。
- 同侧优先:通常贴在器件同侧;器件周围没有空间时,可以贴在背面对应位置,并在报告中注明。
贴片前应在板图上标出每个测点和编号,并拍照记录,保证复测时位置一致。
4. 逐工序测量
一块 PCBA 从下线到装进外壳要经过多个受力工序,测试方案应逐个覆盖,而不是只测怀疑最大的一个:
| 工序 | 受力方式 | 测量重点 |
|---|---|---|
| 分板(V-cut 走刀、铣刀、冲切) | 连接位断开时局部弯曲 | 靠近连接位的器件;不同分板方式对比 |
| ICT 针床 | 压板下压、探针反力 | 针床支撑柱之间的跨距区域 |
| 压接连接器 | 压入力传到板面 | 连接器周围器件;支撑治具是否到位 |
| 锁螺钉 / 装壳 | 安装面不平导致强制变形 | 螺钉孔附近;拧紧顺序 |
| 手工搬运、插拔 | 单手持板、插拔线缆 | 板边与连接器附近 |
每个工序至少测几块板,并记录设备、治具编号和参数,否则数据无法与改进前后对比。
5. 限值从哪里来
应变测量最常被问的是「多少算超限」。限值不是一个通用数字,它取决于:
- 器件:BGA 焊球尺寸与间距、封装尺寸、MLCC 尺寸与端电极结构。
- 焊料与表面处理:无铅焊点与有铅焊点的承受能力不同。
- 板厚:同样的应变,厚板与薄板的曲率不同。
- 应变率:限值通常随应变率变化,加载越快,允许值越低。
限值的常见来源有三类:器件厂商的应用说明、客户或行业的内部规范、按 IPC-9702 等弯曲表征方法做的自有试验。测试报告应写明采用的限值来源和版本。没有可用限值时,可以先建立基线:记录各工序当前应变,再与失效分析结果对照,逐步定出内部控制线。
6. 超限后怎样改
测量结果超限时,改动一般从工序侧开始,因为不需要改板:
- ICT 针床:在压棒和探针密集区下方增加支撑柱,平衡上下压力,减小支撑跨距。
- 分板:比较铣刀分板、V-cut 走刀和冲切对同一测点的应变;靠近连接位的敏感器件应优先采用应变较小的方式。
- 压接:使用与板面贴合的支撑治具,压入点正下方必须有支撑。
- 锁螺钉 / 装壳:检查安装面平整度,规定拧紧顺序和扭矩。
工序侧改不动时,再回到设计:
- 敏感器件远离连接位、螺钉孔和压接区。
- 调整拼板连接位的数量、位置和形式,见 PCB 拼板设计。
- MLCC 长边尽量平行于分板线或主要弯曲线放置,减小两端电极之间的拉伸。
- 评估加厚板子或改变支撑结构。
每项改动之后都应在同一测点复测,用数据确认改善。
7. PCB 制造端能配合什么
应变测量主要在 PCBA 和整机工序进行,但测试结果常会回到 PCB 设计与制造输入:
- 拼板方式:连接位位置、V-cut 深度与余厚、邮票孔数量,直接影响分板应变。下单时应在拼板图上写清。
- 板厚与公差:板厚影响刚度。板厚和公差按 公差能力 现网值确认。
- 压接孔:孔径与孔铜决定压入力,见 压接连接器孔的制造输入。
- 测点预留:需要做应变测试的板,可在关键器件附近留出无阻焊遮挡的平整贴片区域。
SKPCB 怎样执行
SKPCB 的 PCB 全部订单 100% 电测。PCBA 侧具备 SPI、在线 2D AOI、炉后 3D AOI、X-Ray、ICT 与 FCT 测试能力,见 PCBA 服务。汽车类订单在通过 IATF 16949:2016 认证的基地生产,见 质量保证。
项目若有应变测试要求,或需要按应变测试结果调整拼板、板厚与压接孔,请在 询价 时附上测试方案或报告,由工程确认可执行的制造输入。
FAQ
Q:只测 ICT 工序够吗?
A:不够。分板、压接、锁螺钉和装壳都会造成板弯,失效可能来自任意一道。应逐工序测量,再判断哪一道是主要来源。
Q:应变限值有统一标准吗?
A:没有统一数字。IPC/JEDEC-9704A 规定的是测试方法,限值取决于器件、焊料、板厚和应变率,应采用器件厂商说明或客户规范,并在报告中写明来源。
Q:应变片应贴在器件同侧还是背面?
A:通常贴在器件同侧、靠近器件角部。同侧没有空间时可贴在背面对应位置,但需在报告中注明,复测时保持位置一致。
Q:测出超限,一定要改板吗?
A:不一定。多数情况可以先改工序:增加 ICT 支撑柱、改用应变较小的分板方式、加压接支撑治具、规定拧紧顺序。工序改不动时再调整布局或拼板。
Q:PCB 厂能做什么来降低装配应变?
A:主要是按图纸执行拼板连接位、V-cut 余厚、板厚与压接孔要求。这些要求需要在下单时明确写出。

