DIC应变测量技术用于获取电子PCB板材膨缩系数

一、项目背景

PCB线路板存在于很多的电子设备中，其一些主要应用包括手机主板，计算机图形卡，电脑主板，微处理器板，FPGA，CPLD，硬盘驱动器，RF LNA器件等。只要有集成电路等电子元器件，为了实现电气互连，都离不开PCB线路板。

随着PCB板向多层高密度型发展，涨缩已成为重要指标，不断挑战产品的稳定性，困扰高阶产品的品质管控，甚至会导致产品报废。PCB板各类材料物理和化学特性是不同的，压合后会产生残余的热应力和变形。如何合理控制在不同温度下的涨缩异常，已成为PCB制造厂商面临的最复杂问题之一。

二、测量需求

电子器件在PCB上的组装工程日趋复杂，为确保PCB板在各种温度环境下稳定工作，客户需进行严苛的温度冲击试验，要求PCB板的涨缩性能在规定范围内。

三、原有检测方法

常规接触式试验测量方法，无法对PCB板进行各异向膨胀缩测量，特别是在z方向会温度升高而发生膨胀，难以获取PCB板全场的应变性能数据。

客户咨询对比国外品牌DIC设备检测材料热膨胀性能，认为新拓三维XTDIC系统具有在这个应用领域有优势，且价格与国外设备相比也更具优势。

四、新拓的DIC测量方案

通过采用新拓三维自主研发的XTDIC三维全场应变测量分析系统，利用数字图像相关处理技术（简称DIC技术），对PCB板在温度冲击下进行全场测量，并实时计算出PCB板表面位移场及应变场分布，输出直观的3D全场应变数据分布信息。

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PCB板样品的温度通过可程式恒温恒湿试验机来进行控制，先对试验机进行程序编辑，开始控制箱温度设定为-40度，然后每次升温10度，保持5分钟，最终达到100度温度，总计温度变化测试PCB板共分为15个阶段。

与传统检测方式只能测得应变场内的离散点数据不同，采用DIC技术可以获取视场内的所有应变信息，消除了应变集中区的不确定性给测量带来的不确定因素。采用XTDIC三维全场应变测量分析系统一次测量即可完成全场位移、应变等参数的获取。

应变数据分析如下图所示

• 水平方向点点位移（蓝色）

• 垂直方向点点位移（红色）

• 对角方向点点位移（黄色）

此次测试最有价值的数据就是温度变化和由此产生的全场位移数据，因为它清楚地表明PCB板在温度冲击测试下的性能表现。PCB板在不同温度下的长度变化量、其相对原始长度的位移变化数值、膨胀系数，都可以清晰明了地呈现出来。

五、测量方案价值

PCB板在受到高低温环境时的膨缩变形是PCB厂商关注的大事，因为它会导致降低成品率，而且影响交货期。对PCB的温度冲击试验，可检查PCB金属孔及孔与线连接的可靠性，以达到早期发现这些缺陷的目的，以达到装配到电子整机产品中和在整机产品的工作环境条件下的负荷标准。

测试数据表明，DIC是一种适用于测试PCB板在不同温度下位移和应变的方法。XTDIC系统的测量视野、精度足够高，可以检测到PCB板的微小位移变化，此外，客户对于测量的位移数据给予了肯定，客户预期与测量结果具有良好的一致性，非接触的数字图像相关技术成为了半导体膨缩位移应变测试的一个强有力工具。