Una questione di Stabilità - Le Schede dei Circuiti Stampati Provate con Successo con gli Estensimetri della HBM

Le schede dei circuiti stampati dei componenti elettronici nelle automobili, veicoli commerciali o telefonini intelligenti devono resistere adeguatamente all'usura derivante dal loro impiego mobile. Perfino leggere incrinature possono causare la caduta dell'intero sistema elettronico. Per garantire che ciò non accada, i costruttori verificano la stabilità meccanica delle schede dei circuiti stampati. Gli estensimetri della HBM forniscono gli esatti risultati richiesti.

“I valori di deformazione sono gli unici parametri per prevedere in modo affidabile le sollecitazioni a cui saranno soggette le schede PCB.” Christof Salcher, Product Manager della HBM

Automobili che corrono su strade pavimentate con ciottoli; veicoli commerciali che percorrono i disagevoli viottoli dei cantieri. In estate essi sono esposti al calore ed in inverno alle temperature polari. Tutto ciò impone severi requisiti di resistenza ai singoli componenti di prodotti come le schede dei circuiti stampati (PCB), che sono gli elementi cruciali dei moduli elettronici. Le vibrazioni e le dilatazioni termiche possono causare piccole cricche fra le schede ed i componenti, provocando il loro guasto. Per tale ragione i progettisti misurano con alta precisione l'effetto del carico meccanico durante lo sviluppo del prototipo. In tal modo essi possono garantire che le schede PCB funzioneranno adeguatamente fino al limite del carico e non subiranno alcun danno durante il processo di fabbricazione.

Le auto ed i veicoli commerciali sono solo uno dei campi di applicazione ove risulta utile la misurazione del carico meccanico; anche i treni od i laptop sono continuamente soggetti alle vibrazioni. “Fondamentalmente, sussiste il rischio di rottura o di cricche in ogni connessione fra la scheda PCB ed un componente montato su di essa,” afferma Christof Salcher, Product Manager della HBM. Ciò può essere dispendioso, ad esempio quando l'elettronica di un'automobile cessa di funzionare a causa di una piccola cricca. I costruttori richiedono sempre più frequentemente ai loro fornitori di provare la stabilità meccanica delle schede PCB. "I valori di deformazione sono gli unici parametri per prevedere affidabilmente le sollecitazioni a cui saranno soggette le schede PCB. Essi si possono misurare usando gli estensimetri incollati a tale scopo direttamente sulle schede PCB,” continua Salcher.

Senza Piombo, ma Più Sensibili

Estensimetri applicati sulla scheda PCB

Tuttavia, i requisiti per queste prove sono diventati più stringenti. Una delle ragioni è la conversione alle saldature senza piombo. Una direttiva dell'Unione Europea (RoHS) proibisce l'impiego di certe sostanze nocive nella strumentazione elettrica ed elettronica. Ciò comprende il piombo, prima usato frequentemente per saldare i componenti alla scheda del circuito stampato. La soluzione senza piombo è più sensibile alle influenze meccaniche e si rompe più facilmente. Un altro fattore che rende più stringenti le prove è l'incremento dell'impiego di moduli più compatti, quali i ball grid arrays (BGA). Essi consentono più collegamenti dei convenzionali dispositivi montati sulla superficie (SMD). Tuttavia, confrontati con le connessioni a saldatura SMD per la giunzione alla scheda, i contatti BGA sono molto più rigidi e le sollecitazioni meccaniche agenti sulla scheda PCB vengono trasferite con più forza.

Normative Differenti

“Specialmente per la produzione di nuovi prodotti, l'intero processo deve essere accompagnato da misurazioni effettuate nel reale ambiente di fabbricazione.” Bernd Wolf, Project Engineer della HBM.

Per rispondere a queste nuove esigenze sono state sviluppate norme differenti per la misurazione con gli estensimetri (ER), ad esempio la IPC/JEDEG-9702. Tali norme  comprendono la descrizione di dove, come e con quali mezzi si devono condurre le misurazioni. Molte società hanno sviluppato anche specifiche procedure di prova, basate sulla propria esperienza, considerando le sollecitazioni durante il successivo impiego ed i fattori che agiscono durante il processo di produzione. “Pertanto, specialmente per la produzione di nuovi prodotti, l'intero processo deve essere accompagnato da misurazioni effettuate nel reale ambiente di fabbricazione,” spiega Bernd Wolf, Project Engineer della HBM. “La deformazione deve essere rilevata nei posti ove esista il rischio di distruzione dei componenti.”

Per tali applicazioni la HBM fornisce la completa catena di misura - dagli estensimetri all'amplificatore QuantumX MX1615 ed al software di acquisizione dati ed analisi catman®AP.
I diversi compiti di misura ed i loro vincoli richiedono l'impiego di estensimetri differenti. Per tale ragione, la HBM offre una vasta scelta: ad esempio, le rosette tipo RY dispongono di tre griglie di misura, adattabili grazie a diverse geometrie, dimensioni e resistenze nominali. La loro risposta in temperatura è compensata per acciaio, alluminio o per materiali specificati dal cliente. 

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