在現(xiàn)代電子制造中，PCBA（印刷電路板組件）在制造、組裝及后續(xù)處理過程中可能經(jīng)歷復(fù)雜的機(jī)械應(yīng)力，尤其是大尺寸球柵陣列（BGA）封裝器件，容易因彎曲應(yīng)力導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。傳統(tǒng)的四點(diǎn)彎曲測(cè)試僅能模擬單向彎曲，無法wan全反映真實(shí)工況下的多向應(yīng)力情況。
為此，IPC 9707 標(biāo)準(zhǔn)提出了一種球形彎曲測(cè)試方法，通過模擬更接近實(shí)際的多向彎曲模式，結(jié)合高精度應(yīng)變和電阻監(jiān)測(cè)，評(píng)估BGA焊點(diǎn)的機(jī)械可靠性。科準(zhǔn)測(cè)控技術(shù)團(tuán)隊(duì)依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，采用先進(jìn)的萬能材料試驗(yàn)機(jī)、高精度應(yīng)變采集系統(tǒng)和電阻監(jiān)測(cè)設(shè)備，為客戶提供全面的PCBA機(jī)械性能測(cè)試服務(wù)。
本文將詳細(xì)介紹IPC 9707球形彎曲測(cè)試的原理、標(biāo)準(zhǔn)要求、測(cè)試設(shè)備及完整測(cè)試流程，幫助工程師更好地理解并應(yīng)用該測(cè)試方法。
一、測(cè)試原理
球形彎曲測(cè)試的核心在于模擬PCBA在制造、組裝及運(yùn)輸過程中可能經(jīng)歷的復(fù)雜多向彎曲應(yīng)力。測(cè)試時(shí)，使用球形壓頭對(duì)PCBA施加可控的彎曲載荷，同時(shí)監(jiān)測(cè)：
應(yīng)變（μe）：反映PCB的變形程度，標(biāo)準(zhǔn)要求最大應(yīng)變不超過5000μe。
電阻（Ω）：通過菊花鏈電路監(jiān)測(cè)BGA焊點(diǎn)的電氣連續(xù)性，若電阻變化超過20%，則判定焊點(diǎn)失效。
相比傳統(tǒng)的四點(diǎn)彎曲測(cè)試，球形彎曲能更真實(shí)地模擬實(shí)際工況，尤其是對(duì)大尺寸BGA（>15.0 mm）的可靠性評(píng)估更具參考價(jià)值。
二、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（IPC 9707）
IPC 9707標(biāo)準(zhǔn)主要適用于表面貼裝的大尺寸BGA組件，具體要求包括：
測(cè)試對(duì)象：BGA封裝尺寸≥15.0 mm的PCBA。
應(yīng)變控制：下壓過程中PCB表面應(yīng)變需達(dá)到5000μe。
失效判據(jù)：菊花鏈電阻變化超過初始值的20%即判定為焊點(diǎn)失效。
數(shù)據(jù)記錄：需記錄力-位移曲線、應(yīng)變-位移曲線及電阻變化趨勢(shì)。
三、測(cè)試設(shè)備
1、萬能材料試驗(yàn)機(jī)
（示意圖：萬能材料試驗(yàn)機(jī)可搭配不同夾具做不同力學(xué)試驗(yàn)）
2、電阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
設(shè)備：高精度萬用表。
分辨率：1μΩ。
采樣頻率：21kHz（單通道雙線法）。
3、應(yīng)變采集系統(tǒng)
通道數(shù)：最大24通道（支持8顆3軸應(yīng)變片）。
采樣頻率：256kHz。
應(yīng)變片規(guī)格：最小格柵1.25mm×0.72mm，適用于高精度測(cè)量。
4、測(cè)試治具
支持尺寸：最大20cm×20cm測(cè)試板。
PCB設(shè)計(jì)：支持定制菊花鏈電路，優(yōu)化測(cè)試信號(hào)采集。
四、測(cè)試流程
步驟一、樣品準(zhǔn)備
設(shè)計(jì)并制作符合IPC 9707要求的PCB，集成BGA菊花鏈監(jiān)測(cè)電路。
在PCB關(guān)鍵位置粘貼應(yīng)變片（通常位于BGA焊點(diǎn)附近）。
步驟二、設(shè)備架設(shè)
將PCBA固定在測(cè)試治具上，確保無額外應(yīng)力干擾。
連接應(yīng)變片和電阻監(jiān)測(cè)設(shè)備，校準(zhǔn)初始數(shù)據(jù)。
步驟三、測(cè)試執(zhí)行
預(yù)加載：以低速（如0.1mm/min）施加輕微載荷，確保接觸穩(wěn)定。
正式測(cè)試：
以恒定速度下壓，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)變和電阻。
當(dāng)應(yīng)變達(dá)到5000μe時(shí)停止，或電阻變化超過20%時(shí)判定失效。
步驟五、數(shù)據(jù)分析
輸出力-位移曲線，分析PCBA的剛度及抗彎性能。
繪制應(yīng)變-位移曲線，評(píng)估局部變形情況。
記錄電阻變化趨勢(shì)，判斷焊點(diǎn)可靠性。
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