一种跌落测试pcb板及其配套卡具的制作方法
【专利摘要】一种跌落测试PCB板及其配套卡具，属于材料测试领域。其包括PCB板（1），所述的PCB板（1）为正方体，在正方形的各个边的中间位置均布置菊花链（2），菊花链（2）上引线直径（4）与焊球直径尺寸接近相等所述的菊花链（2）引线（4）的始终点焊盘（3）位于PCB板（1）的中间位置，在PCB板（1）的四个角上布置有用于将PCB板（1）固定于跌落台上的孔（5）。本发明操作简单，可以减少工作强度和保证实验的可重复性和稳定性。
【专利说明】一种跌落测试PCB板及其配套卡具
【技术领域】
[0001]本发明为一种新型的用于板级跌落测试PCB板设计，以及磨抛制样及显微组织观察过程中用于固定PCB板的配套卡具，属于材料测试领域，适用于观察板级跌落测试过程中焊点的萌生、扩展及断开过程，应用于电子封装中关于跌落测试的可靠性研究。
【背景技术】
[0002]对于目前而言，电子产品的更新换代速度已经远远超过了消费者的使用时间，传统的由于热、电、磁等引起的蠕变、疲劳等失效模式已不再是生产厂商的主要关心因素。而振动和跌落在运输和使用过程中是为不可完全避免的，往往在运输过程中产生的振动及使用过程中产生的的意外跌落是影响电子产品寿命的关键因素。
[0003]跌落测试往往分为产品级、板级和接头级三种测试方法。产品级测试往往用于制造厂商在实际电子产品生产完成后测试其抗跌落性能，评价在跌落方面的实际使用寿命，用于改善电子产品整体结构的设计；板级及接头级测试则主要倾向于实验室研究焊点在不同跌落环境下的失效机制和寿命预测，然而接头级跌落测试只关注单焊点的失效机制，忽略了实际产品的关联性，因此板级跌落测试是众多学者的主要研究方向。为了保证研究结果对其他学者具有参考性，JCDEC于2003年制定了详细的跌落试验标准，对于PCB板的形状、尺寸、BGA位置进行了详细的描述，然而其标准对实验研究具有一定的局限性，不利于观察焊点在跌落过程中不同位置的失效模式，主要通过电信号来观察焊点的失效过程，导致学者在研究过程中过分关注力学对焊点的影响，忽略材料本身的性能对跌落寿命的作用，并且在仿真过程中，实际的实验验证相对较少。为了研究焊点在板级水平下的失效机制与材料之间的关系，是提高对寿命预测准确性的一种不可或缺的方向。因此，设计一种能够观察焊点失效过程的PCB板，成为板级跌落可靠性研究的关键性问题之一。由于PCB板厚度薄、面积大的特征，不利于在磨抛及电镜测试过程中的摆放，主要是通过镶样的方法来解决，这就会破坏PCB板的完整性，不能保证实际焊点的原位观察，设计一种利于PCB板的磨抛、观察的配套卡具，也是需要解决的关键问题之一。
【发明内容】
[0004]本发明是所要解决的问题是为克服上述描述的技术缺陷，在保证板级跌落测试要求的情况下，设计一种能够观察焊点在跌落过程中观察失效过程的PCB板及其配套卡具。
[0005]一种跌落测试PCB板，其包括PCB板1，所述的PCB板I为正方体，尺寸为41*41*0.5mm，在正方形的各个边的中间位置均布置菊花链2，菊花链2上引线直径4与焊球直径尺寸接近相等所述的菊花链2引线4的始终点焊盘3位于PCB板I的中间位置，在PCB板I的四个角上布置有用于将PCB板I固定于跌落台上的孔5。配套卡具包括磨抛卡具和电镜测试卡具，磨抛卡具包括上板面6和下板面7，两者通过荷叶15连接。凹槽III9和凹槽IVlO位于下板面7的左侧和上侧中间位置，尺寸与PCB板I上封装BGA (球栅阵列结构PCB)尺寸相同，凹槽Ill和凹槽1112位于下板面7的右侧和下侧的中间位置，为长方形，竖直方向的尺寸比封装BGA小I毫米，伸出端113和伸出端1114位于下板面的左侧和上侧，位于右下方的螺孔孔8，通过螺丝固定连接上下板面。电镜测试卡具底部有长方体和两个圆弧组成，在长方体上方均匀分布10个卡槽16，卡槽尺寸能够满足封装BGA的PCB竖直插放卡槽内。
[0006]本发明可以取得如下有益效果:本发明设计的PCB板能够用于研究PCB板上焊点在跌落过程中裂纹的萌生，扩展和断开，设计简单，利于实验室科学研究，其配套卡具，磨抛卡具能够保证PCB板上整排焊点在磨抛过程中的一致水平性，和减少PCB的塑性变形，磨抛效率高，操作简单，减少工作强度和保证实验的可重复性和稳定性，电镜测试卡具能够在不损坏PCB板的情况下完成对焊点显微组织的观测，其一次观察样品数量多。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1:PCB板结构示意图；
[0008]图2:磨抛卡具结构示意图；
[0009]图3:磨抛卡具后视图
[0010]图4:电镜测试卡具结构示意图；
[0011]1-PCB板，2-菊花链，3-始、终点焊盘，4-外围焊点布线直径，5-孔，6-上板，7-下板，8-螺孔，9-1下板凹槽，10-1I下板凹槽，Il-1II下板凹槽，12-1V下板凹槽，13-1下板伸出端，14-11下板伸出端，15-合叶，16-卡槽
[0012]具体的实施方式
[0013]一种跌落测试PCB板，其包括PCB板1，所述的PCB板I为正方体，尺寸为尺寸为41*41*0.5mm,在正方形的各个边的中间位置均布置菊花链2，菊花链2上引线直径4与焊球直径尺寸接近相等所述的菊花链2引线4的始终点焊盘3位于PCB板I的中间位置，在PCB板I的四个角上布置有用于将PCB板I固定于跌落台上的孔5。配套卡具包括磨抛卡具和电镜测试卡具，磨抛卡具包括上板面6和下板面7，两者通过荷叶15连接。凹槽III9和凹槽IVlO位于下板面7的左侧和上侧，尺寸与PCB板I上封装BGA (球栅阵列结构BGA)尺寸相同，凹槽Ill和凹槽1112位于下板面7的右侧和下侧的中间位置，为长方形，竖直方向的尺寸比封装BGA小I毫米，伸出端113和伸出端1114位于下板面的左侧和上侧，位于右下放的螺孔8，通过螺丝固定连接上下板面。电镜测试卡具底部有长方体和两个圆弧组成，在长方体上方均匀分布10个卡槽16，卡槽尺寸能够满足封装BGA的PCB竖直插放卡槽内。
[0014]具体操作过程:
[0015]如图1所示的PCB板I可按照上述描述电路图及尺寸直接给生产厂商制造，将成品PCB板封装BGA，按照图2所示磨抛卡具进行安装，拧下螺丝，打开上、下板面6、7，让BGA封装面朝下，放入磨抛卡具中，保证PCB板完全水平放置在下板面7上，BGA与凹槽9，10，11，12完全匹配，并且两侧与下板伸出端13，14水平连接，通过螺丝固定上、下板面，保证PCB板的水平安装在磨抛卡具中；磨抛完成后，将PCB板插入在如附图4所示的电镜测试卡具结构中，保证磨抛面与电镜测试夹具没有任何接触，将电镜测试卡具放入样品台中进行扫描测试，观察焊球显微组织的原始形貌，之后，将PCB板接入跌落实验台上，进行跌落测试，结合电信号，当发现产生裂纹萌生时，再取下PCB板，放入电镜测试卡具中，观察显微组织形貌中裂纹的变化，如此往复，直至BGA完全失效，在这过程中能够彻底观察焊点裂纹的萌生、扩展、断开。
【权利要求】
1.一种跌落测试PCB板，其特征在于:其包括PCB板(1)，所述的PCB板(I)为正方体，在正方形的各个边的中间位置均布置菊花链(2)，菊花链(2)上引线直径(4)与焊球直径尺寸接近相等所述的菊花链(2)引线(4)的始终点焊盘(3)位于PCB板(I)的中间位置，在PCB板(I)的四个角上布置有用于将PCB板(I)固定于跌落台上的孔(5 )。
2.根据权利要I所述的一种跌落测试PCB板，其特征在于:所述PCB板I的尺寸为41*41*0.5mm。
3.权利要求1或2所述PCB板的配套卡具，其特征在于，其包括磨抛卡具和电镜测试卡具，磨抛卡具包括上板面(6)和下板面(7)，两者通过荷叶(15)连接；凹槽III (9)和凹槽IV (10)位于下板面(7)的左侧和上侧中间位置，尺寸与PCB板(I)上封装BGA即球栅阵列结构PCB尺寸相同，凹槽I (11)和凹槽II (12)位于下板面(7)的右侧和下侧的中间位置，为长方形，竖直方向的尺寸比封装BGA小I毫米，伸出端I (13)和伸出端II (14)位于下板面的左侧和上侧，位于右下方的螺孔孔(8)，通过螺丝固定连接上下板面； 电镜测试卡具底部有长方体和两个圆弧组成，在长方体上方均匀分布10个卡槽(16)，卡槽尺寸能够满足封装BGA的PCB板竖直插放卡槽内。
【文档编号】G01N3/30GK104006999SQ201410149294
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月12日 优先权日:2014年4月12日
【发明者】雷永平, 顾建, 温桂琛, 林健, 符寒光, 吴中伟 申请人:北京工业大学