前言

在加工材料時，一定會需要相當的應力才能將材料附加上去。為了確保在製造過程中產品品質的一致，對材料施加的應力必須要相同，或不施加額外的應力。假設在需要施加應力的場合，但該應力會導致材料損壞，則該加工方法可能不太適合該產品。本應用案例將介紹，如何尋找適合的加工方法與手段，並透過「應變感測器」測量，確認是否合適。

與應力相關的課題

印刷電路板一般而言是由片狀材料所構成。特別是小型電路板，為了將材料效率提至最高，會在一片母版上製作複數電路板，以降低各電路板的成本。像這樣由複數電路板所構成的母版，會先進行零件安裝與焊接（回流焊製程），然後再進行分割，完成每一塊獨立的電路板。
但是，印刷電路板在安裝零件的狀態下進行分割時，會向電路板施加各種大小的應力。依據這個分割工程的加工方法，有可能會對電路板上安裝的零件也會施加壓力，並有可能會成為產品不良的原因。
為了解決這個課題，需要在分割時正確測量施加的應力，並選用會施加較少壓力的加工方法。因此，就需要使用應力感測器來進行測量。

HIOKI的應力測量的解決方案

使用「應變片感測器」測量印刷電路板的分割過程中施加的應力。這個測量可以得知使用切割機分割電路板時施加多少的應力。
切割機一般是由作業員手動使用迴轉的刀片切割電路板。電路板上安裝如下圖的「應變片感測器」進行測量。此外，本次的測量對象是一個母版上包含兩個電路板的分割，故會在兩個電路板上各自安裝應變感測器。

圖1　2軸的應變片感測器	圖2　切割器

 

HIOKI的測量方案主要優點

透過本次的測量結果發現，改變印刷電路板的送料速度，會對電路板所承受的應力產生影響，進而導致不同程度的應變。這項結果顯示，送料速度是影響電路板在分割加工時所受應力大小的重要因素。

送料速度A：201 mm/s（圖3）

值為p-p值

• CH1 Y-1: 719 µε
• CH2 X-1: 1,162 µε
• CH3 Y-2: 902 µε
• CH4 X-2: 2,168 µε

結果：應變小

圖３　使用Logger Utility的解析結果・送料速度A：201 mm/s

 

送料速度B：332 mm/s（圖4）

• CH1 Y-1: 5,142 µε
• CH2 X-1: 4,170 µε
• CH3 Y-2: 3,566 µε
• CH4 X-2: 2,219 µε

結果： 應變大

圖4　使用Logger Utility的解析結果・送料速度B：332 mm/s

透過這樣的解析結果，可以正確把握施加在印刷電路板上的壓力。可以根據這個結果，找出對電路板負擔最小的加工方法。

應變片感測器的連接

應變片感測器直接連接在A端子與C端子。（1片法、2-wire）以模組的指撥開關切換可以構成內部電橋迴路。

 

應變片感測器安裝與切斷示意圖

本測量所使用的測量儀器

• DATA LOGGER LR8450
• 應變模組 U8554
• 應變片感測器　雙重配置型（共和電業社製）

 

結語

本次使用HIOKI的DATA LOGGER LR8450與應變感測器組合使用，測量物理應力的方法。DATA LOGGER所測量的數據可以保存在SD卡等保存媒介中。
並且可以使用HIOKI提供的免費軟體Logger Utility(官網載點)，進行更加詳細的解析。

本次的測量，就透過Logger Utility的演算功能，將峰值（p-p值）、最大值、最小值等數值自動計算出來。雖然本次的對象為印刷電路板，但這個方法也可以適用在所有材料加工的產線上。

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關於本產品詳細可參考HIOKI 的官方網站。若有DEMO 需求或是相關的諮詢，請至官網留言或是聯絡業務人員。