プリント基板用の高精度応力測定ソリューション

プリント基板、電子機器製造、PCB

イントロダクション

軽量で小型の製品に対する市場の需要の増加に応えるため、プリント回路基板(PCB)の製造業者は、PCBの寸法、厚さ、および重量を削減しています。 しかし、この傾向により、スズはんだ接合部の破損をよく引き起こしています。 さらに、製造中、PCBにはさまざまな機器やテストプロセスが行われ、回路基板にさまざまな応力がかかります。

また、電子機器業界では、従来の錫/鉛はんだを、比較的弱い鉛フリーはんだ材料に置き換え始めています。 その結果、同じレベルの機械的応力と引張強度の下で、はんだ接合部の故障が深刻な問題になっています。その結果、PCBメーカーは、さまざまな応力測定ソリューションを導入して、はんだ接合部の破損を回避し、全体的な歩留まりを向上させています。

システム要件

PCBメーカーは、応力によって引き起こされる欠陥を早期に検出するために、製造プロセスに応力測定システムを導入して、最大機械的応力が安全限界内にあるかどうかを検証することを計画しています。 応力測定の最も一般的な形式は、データ取得モジュールを使用して、ひずみゲージの電気抵抗の変化を測定することです。

テスト中にひずみを測定するには、システムが励起電圧を提供して、ストレスゲージの導電体の抵抗の可能性を測定する必要があります。 ただし、外力による電気抵抗の変化は非常に小さいため、回路の高精度データキャプチャモジュールにホイートストンブリッジを組み込み、ストレスゲージの抵抗変化を検出する必要があります。 このような小さな変化を測定するには、24ビットの最小分解能が必要です。 さらに、ひずみ解析結果の精度をさらに高めるには、データキャプチャモジュールの各チャネル間の同期サンプリングを実装して、さまざまなチャネル間のサンプル遅延によって引き起こされるずれを防ぐ必要があります。

システム詳細

アドバンテックが提供する応力測定ソリューションは、MIC-7500コンパクトモジュラーコンピュータ、PCIE-1813 4チャネル、26ビット動ひずみ測定カード、および絶縁DI/Oおよび信号フィルタリング機能を提供する信号処理カードで構成されました。

一般に、4〜12セットのひずみゲージを使用して、回路基板のひずみを測定します。 このタイプの測定システムでは、PCBに取り付けられたひずみゲージが単一の処理カードに接続され、ノイズを除去します。 PCIE-1813ひずみ測定カードのパラメーターは、特定のサンプリング周波数、倍率、励起電圧に基づいてひずみゲージから送信された信号を収集するために、ひずみゲージの仕様に従って構成されます。 ソリューションで最も重要な製品は、PCIE-1813カードであり、非常に高解像度の測定を提供できます。

カードの26ビット解像度は、ひずみゲージのわずかな変化を検出および測定する機能を提供します。 内蔵の励起電圧の提供により、カードをひずみゲージに直接接続できます。 励起電圧を提供するために追加のモジュールは必要ありません。 PCIE-1813カードは優れた拡大率も提供し、入力範囲は±31.25 mV/Vに達っします。 4組のアナログ/デジタルコンバータ(ADV)に加えて、4つのチャネルから同時に信号を収集するために使用できます。 PCIE-1813カードは、同期された高精度サンプリング要件を満たすために同期されたマルチチャネルデータ収集を実装するためのトリガー機能も提供します。

実装されたアドバンテック製品

MIC-7500: コンパクトでファンレスの第6世代インテル®Core™iプロセッサ

PCIE-1813: 4チャネル、26ビット、38.4 kS/sブリッジ入力カード

PCLD-8813: 信号調節モジュール

PCLD-8811: ローパスアクティブフィルタボード

システム構成図

結論

PCBストレス管理システムは、高精度のストレス測定を提供できるデータ収集製品に大きく依存しています。 アドバンテックの高精度PCIE-1813カードには、高解像度、卓越した価格/性能比、多数の信号処理機能など、いくつかの利点があります。

このソリューションでは、測定システムの要件を満たすだけでなく、利用可能なカードスロットの数とひずみテストの要件に基づいてアドバンテックのMIC-7500シリーズからモジュール式産業用コンピュータを選択し、さまざまな応力測定システムを迅速に構築できました。

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About the Author: Lenny Cherry