안정성에 대한 의문 - HBM의 스트레인 게이지를 사용하여 인쇄 회로 기판을 성공적으로 테스트

자동차, 화물차 또는 스마트폰의 전기 부품인 인쇄 회로 기판은 이동 중 혹독한 환경에 이겨내야 합니다. 사소한 균열만 있어도 전체 전기 시스템이 고장날 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 제조업체는 인쇄 회로 기판의 기계적 안정성을 테스트합니다. HBM의 스트레인 게이지는 정확한 결과를 제공합니다.

"스트레인 값은 PCB의 응력 하중을 확실히 예측하는 유일한 매개 변수입니다." Christof Salcher(HBM 제품 관리자)

자동차는 자갈길 위를 운행하고 화물차는 울퉁불퉁한 건설 현장 주변을 운행합니다. 여름에는 열에 노출되고 겨울에는 결빙 온도에 노출됩니다. 이러한 경우 모두 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 개별 제품 부품에 대해 엄격한 요구사항을 제시합니다. 이 요구사항은 전자 모듈에서 중요한 요소입니다. 진동 및 열변형은 기판과 부품 사이에 작은 균열을 발생시킬 수 있고 이 때문에 고장을 일으킬 수 있습니다. 이런 이유로 설계자들은 시제품을 개발하는 동안 기계적 부하의 효과를 매우 정밀하게 측정합니다. 이렇게 하면 PCB가 하중 한계까지 정상적으로 작동할뿐만 아니라 생산 과정에서 전혀 손상을 입지 않도록 할 수 있습니다.

자동차와 화물차는 기계적 하중 측정을 적용하는 한 분야에 불과합니다. 기차와 노트북도 지속적으로 진동에 노출됩니다. HBM 제품 관리자인 Christof Salcher는 “기본적으로 PCB와 장착된 부품 사이의 모든 연결에는 틈과 균열이 있을 위험이 있습니다 .”라고 설명합니다. 예를 들어 작은 균열 때문에 자동차의 전자 장치가 더 이상 작동하지 않을 때 많은 비용이 들 수 있습니다. 제조업체는 갈수록 공급업체에게 PCB의 기계적 안정성을 증명할 것을 요구하고 있습니다. "스트레인 값은 PCB의 응력 하중을 확실히 예측하는 유일한 매개 변수입니다. 이를 위해 PCB에 바로 장착되어 있는 스트레인 게이지를 사용하여 측정할 수 있습니다."라고 Salcher는 계속 설명합니다.

납을 사용하지 않았지만 더 민감합니다.

PCB 에 적용된 스트레인게이지

이러한 테스트의 요구사항은 더 엄격해졌습니다. 이를 증명하는 한 가지 요소는 납을 사용하지 않는 납땜으로의 전환입니다. 유럽 연합 지침(RoHS)은 전자 및 전기 장치에 특정한 유해 물질의 사용을 금지합니다. 여기에는 납이 포함되는데, 예전에는 기판과 부품 사이의 납땜 연결에 자주 사용되었습니다. 납을 사용하지 않는 솔루션은 기계적 영향에 더 민감하며 더 쉽게 깨집니다. 테스트를 더 엄격하게 만드는 다른 요소는 볼 그리드 어레이(BGA)와 같은 소형 모듈의 사용이 증가하고 있는 점입니다. BGA는 기존 표면 장착 장치(SMD)보다 더 많은 연결이 가능합니다. 하지만, SMD와 기판을 결합하는 납땜 연결과 비교했을 때 BGA의 접촉 부분이 더 튼튼하며 PCB에 작용하는 기계적 응력이 더 효과적으로 전달됩니다.

다양한 기준

"특히 신제품 생산의 경우 전체 프로세스는 실제 생산 환경에서 측정한 결과과 수반되어야 합니다." Bernd Wolf (HBM 프로젝트 엔지니어)

이러한 새 요구사항(예: IPC/JEDEG-9702)을 충족시키기 위해 스트레인 게이지(SG)를 이용한 측정에 대해 여러 기준이 마련된 것입니다. 여기에는 측정이 어디에서, 어떻게, 어떤 방식으로 이루어 지는가에 대한 설명이 포함됩니다. 많은 회사들도 자신들의 경험을 토대로 특정 테스트 절차를 개발했습니다. 추후 사용하는 동안의 하중과 생산 과정 동안 작업장에 있는 요소도 고려해야 합니다. HBM 프로젝트 엔지니어인 Bernd Wolf는 "특히 신제품 생산의 경우 전체 프로세스는 실제 생산 환경에서 측정한 결과가 수반되어야 합니다."라고 설명합니다. "스트레인은 파손될 위험이 있는 곳에서 측정됩니다."
HBM은 그러한 경우를 위해 스트레인 게이지에서 QuantumX MX1615 신호증폭기 및 데이터 획득 및 분석을 위한 catman®AP 소프트웨어까지 완벽한 측정 도구를 제공합니다. 다양한 측정 작업과 그 제약 사항은 다양한 스트레인 게이지의 사용을 요구합니다. HBM은 이를 위해 다양한 선택 항목을 제공합니다. 예를 들어, RY 로제트 유형은 3개의 측정 격자가 있어 다양한 기하학, 규격 및 명목(정격) 저항에 적용할 수 있습니다. 온도 응답은 강철, 알루미늄 또는 고객 사양에 따라 조절됩니다.

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