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Strain Gauge


Strain Gauge Measurement and Test Method Improvement

Strain Gauge
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引言 何为应变、何为应变规;应变规简单原理 如何选择应变规

? 引言
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当今BGA封装的体积越来越小,加上现在对无铅制程的需求,BGA与 PCB的连接也因制造过程中的过板弯所导致锡裂发生机率的增加。 过板弯导致的可能是不完全锡裂现象,并且此不完全的锡裂在制造 商的测试过程中并不一定能被发现,继而在用户现场端的使用初期也 不一定就会出现失效;当产品经受用户各种环境(例如:振动,机械 冲击,温度变化)的使用后,锡裂现象可能会加聚,因此客户端的失 效也会越来越多。 不完全的锡裂并不会导致即时失效,因此一般的非破坏性的功能测 试并不能检测出此不良,而是需要通过一些破坏性的测试才能发现, 如红墨水、切片等。 通过对制造商测试及组装过程中关键芯片所受Strain的监控并作 出控制,即可减少客户端产品失效的发生机率。

? 何为应变,如何表示

1. 应变ε是受力的响应所产生,虽然与力有着直接的关系,但并不是力大小的表 示形式;应变ε仅表示物理长度变化量与标准参考量之间的比值,它并没有实际 的物理单位。

? 何为应变规
cover
carrier foil grid leads

active grid length
1. 应变规的组成:载体(软性基座)、金属薄片(分敏感区和非敏感区)、引线 (优点:方便测试;缺点:对Gage阻值有一定的影响,标准建议控制在2m之内)

?应变规原理1

1. 通过对一段金属材料上施加应力的改变进而来改变此段材料的电阻值,应变 规即根据此简单原理而设计。

?应变规原理2
Pos. Strain(Tension) SG

F

Neg. Strain(compression)

1. 在我们的测试过程中,正负Strain gauge值仅代表着gage所受应力或板弯的方 向。

?如何选择应变规
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Gage length (grid length) Gage Type (Uniaxial, Biaxial , Triaxial) Gage Base Gage Lead Environmental Temperature Variation Gage Resistance Gage Factor

? Gage length

1. 测量目的的不同决定着选择Gage的差异,短而窄的Gage适合于测量局部范围内 的应力变形,长而宽的Gage适合于测量广范围内的应力变形。

? Gage type

Uniaxial

Biaxial

Triaxial

Uniaxial : 用于测量单一方向上的形变量
Biaxial : Main direction of principal stress is known Triaxial : 用于测量三个方向上的斜对角形变量

? Gage base
未改良前旧设计
(1)圓型基座
45度 0度 90度 0度 90度 两侧接点 (0度90度)转折 处容易断裂

改良后新设计
(3)六边型基座
45度 90度

(2)方型基座
45度

同一方向出线, 大幅改善了 接线转折所先造成的断列问题 0度

需要較大的布线空间

大大节省了所需要 布线空间

1. 定位比较(方型与六边型的基座便于定位) 2. 线材比较(圆型与方型的基座引线容易断裂并不便于理线)

温度的变化对Gage的阻值有 一定的影响,因此不同的材 质需要有不同的温度补偿

因子

常见的Gage阻值有 120Ω及350 Ω

2
2

R1 R2

R4 Ue u1
1

R1

R4

u4 Ue

R3
3

Uo
R2 R3
3

4

1

Uo

4

u1 ? Ue ?

R1 R1 ? R2

Uo ? u1? u4
? R1 R4 ? ? ? Ue ? ? ? ?R ?R R3 ? R4 ? 2 ? 1 ?

R4 u4 ? Ue ? R3 ? R4

Strain gage location accuracy should be+/-0.02”(0.5mm) and +/-5°

The center of the strain gages should be at the intersection of lines offset from the package edges 0.27 +/-0.02 in. (6.9 +/-0.5mm), with e1 and e3 parallel to the edges.


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