Печатные платы с электронными компонентами в устройствах легковых автомобилей, грузовых транспортных средств или смартфонах должны выдерживать многочисленные нагрузки, возникающие при их использовании. Даже незначительные трещины могут вывести из строя всю систему электроники. Для уверенности в том, что подобное не произойдет, производители проводят испытания печатных плат на устойчивость к механическим воздействиям. Тензорезисторы от HBM обеспечивают точность измерительных результатов.
Вибрация, возникающая при движении автотранспортных средств по булыжной мостовой или по ухабистой строительной площадке, воздействие жары летом и отрицательных температур зимой ‒ все это устанавливает высокие требования к отдельным компонентам оборудования, таким как печатные платы. При разработке прототипа печатной платы, важнейшего элемента электронных модулей, конструкторы должны чрезвычайно точно измерять воздействие механической нагрузки, т.к. температурная деформация и вибрация могут вызвать появление трещин между платой и расположенными на ней SMD-компонентами, что в дальнейшем может привести к отказу.
Производство автотранспортных средств является только лишь одной областью применения тензорезисторов, где необходимо проведение испытаний на механические нагрузки. В огромном количестве областей, от разработки ноутбуков до производства вагонных составов, электронное оборудование также подвергается постоянному воздействию вибраций. «Риск возникновения повреждений и трещин в любом соединении между печатной платой и расположенными на ней SMD-компонентами существует, в принципе, всегда», объясняет Christof Salcher, менеджер по продукции компании HBM. Это может привести к очень дорогостоящим последствиям, например, когда электроника в автомобиле перестает работать из-за небольшой трещины.
В последнее время производители все чаще требуют от своих поставщиков подтверждение устойчивости печатных плат к механическим воздействиям. «Значения деформации ‒ это единственные параметры, которые могут наиболее точно спрогнозировать напряженно-деформированное состояние печатных плат при нагрузках. Деформацию возможно измерить с помощью тензорезисторов, размещенных непосредственно на печатной плате», продолжает Salcher.
Без примеси свинца, но более чувствительные
Требования к испытаниям становятся все более строгими. Ограничения на использование опасных материалов в производстве электрического и электронного оборудования были введены в соответствии с Директивой Европейского Союза (RoHS). Они включают в себя ограничения на использование свинца, который раньше часто использовался для пайки соединений между платой и SMD-компонентами. При использовании бессвинцовой технологии имеет место большая чувствительность к механическим воздействиям и печатная плата повреждается гораздо легче. Другим фактором, который ужесточает испытания, является все более широкое использование более компактных модулей, таких как корпуса BGA (технология шариковых выводов). Они позволяют располагать большее число соединений по сравнению с традиционной технологией поверхностного монтажа (SMD-технология). Контакты на корпусах BGA довольно устойчивы к воздействующим на печатную плату механическим нагрузкам, переданным с большей силой по сравнению с паяльным соединением мягким припоем, соединяющим SMD-компоненты с платой.
Многочисленные стандарты
Для соответствия новым требованиям были разработаны многочисленные стандарты для измерения с использованием тензорезисторов. Они включают в себя описание где, как и с помощью каких средств должны проводиться измерения. Также многими компаниями были разработаны специальные методики испытаний, основанные на их собственном опыте. «Именно поэтому весь процесс производства должен сопровождаться измерениями, произведенными в реальных условиях, особенно при изготовлении нового вида продукта», объясняет Bernd Wolf, инженер-проектировщик компании HBM. «Деформация измеряется в тех местах, где есть риск повреждения компонентов».
Для решения таких задач компания HBM предлагает полный спектр измерительного оборудования и программного обеспечения: тензорезисторы и измерительный усилитель MX1615 серии QuantumX в сочетании с программным обеспечением Catman®AP для профессионального сбора и анализа данных. Условия различных измерительных задач требуют использование различных тензорезисторов, широкий выбор которых предлагает HBM. Например, розетки тензорезисторов типа RY имеют три измерительных решетки, которые могут быть адаптированы к различным геометрическим конфигурациям объектов, их размерам и номинальным сопротивлениям. Возможна термокомпенсация для стали, алюминия или по спецификации заказчика.
