如何科學評估PCB焊點可靠性？基于推拉力測試機的完整解決方案

在電子制造領域，印刷電路板（PCB）的可靠性和質量是決定最終產品性能與壽命的關鍵。隨著電子元件日益微型化、高密度化，元件與PCB焊盤之間的焊接強度變得至關重要。一個微小的焊接缺陷，在產品經受振動、沖擊或冷熱循環時，都可能導致連接失效，進而引發整個系統的故障。因此，如何科學、定量地評估焊接點的機械強度，成為質量控制環節中不可或缺的一環。

PCB電子元件推力測試（也稱為焊點推力測試或剪切測試）正是為此而生的關鍵檢測手段。它通過施加垂直于PCB板面的推力，直至元件焊點發生失效，來精確測量其所能承受的最大機械強度。這項測試廣泛應用于如片式元件（電阻、電容）、QFN、BGA焊球、連接器引腳等各種元件的焊接質量評估。今天，科準測控小編將帶您深入了解推力測試的測試原理、行業標準、核心儀器以及詳細的操作流程。

一、測試原理

推力測試的基本原理是機械剪切。測試時，將一個特定形狀和尺寸的推刀（或剪切工具）放置在待測元件的一側，推刀連接在精度極高的測力傳感器上。測試機驅動推刀以恒定的速度向元件施加推力，推力方向平行于PCB板面（用于側推）或垂直于板面（用于頂推，更常見）。

在整個推動過程中，測力傳感器實時記錄推力值，并生成一條“推力-位移”曲線。當推力超過焊點的結合強度時，焊點會發生失效（如焊料本身斷裂、焊料與焊盤剝離、或元件損壞）。曲線上的峰值力即為該焊點的最大推力值或剪切強度。通過分析這個峰值力和失效模式，工程師可以判斷焊接工藝是否達標，以及失效是發生在期望的（焊料內部）還是非期望的（焊盤剝離）位置。

二、測試標準

IPC/JEDEC J-STD-002D： 這項標準主要針對元器件引線、端子、焊片的可焊性測試，但其對焊接強度的評估方法具有重要參考價值。

IPC-9701： 表面貼裝焊接件的性能測試方法與鑒定要求。雖然更側重于可靠性，但其中關于機械強度的測試方法是推力測試的重要依據。

GJB 548B-2005： 中國國家軍用標準《微電子器件試驗方法和程序》，其中包含了詳細的芯片剪切強度測試方法，對高可靠性領域的PCB元件測試有指導意義。

企業/internal標準： 許多大型電子制造企業會根據自身產品的特定要求（如元件的尺寸、應用場景等）制定內部驗收標準，規定不同規格元件所需達到的最小推力值。

三、測試儀器

1、Alpha W260推拉力測試機

Alpha W260是一款高性能、多功能的推拉力測試系統，特別適用于微電子和半導體行業的強度測試。其核心優勢體現在：

高精度力傳感器： 提供多種量程的力值傳感器可選（如5kgf, 10kgf, 50kgf等），分辨率高，確保即使是微小型元件的微小推力也能被精確捕捉。

高穩定性與剛性結構： 采用堅固的機身和精密的傳動系統，最大限度地減少測試過程中的振動和偏移，保證測試數據的真實可靠。

直觀的軟件控制： 配備用戶友好的操作軟件，可輕松設置測試參數（如測試速度、目標距離、終止條件等），并實時顯示推力-位移曲線，自動記錄峰值力等關鍵數據。

豐富的夾具配置： 支持各種定制推刀、夾持治具（用于固定PCB），以適應不同形狀和尺寸的元件，測試靈活性極強。

數據追溯性： 測試結果和曲線可自動保存、導出，便于質量追溯和統計分析。

四、測試流程

步驟一、準備工作

樣品制作： 將待測元件按照生產工藝焊接在PCB測試板上。

儀器校準： 根據測試量程，對Alpha W260進行力傳感器歸零和校準，確保測量準確性。

選擇并安裝推刀： 根據元件的尺寸和高度，選擇合適的推刀。推刀的頂端應能平穩接觸元件側面，且高度與元件中心對齊，以避免產生力矩。

固定PCB： 將PCB測試板牢固地夾持在測試機的夾具平臺上，確保板面平整、無晃動。

步驟二、參數設置

在Alpha W260的軟件界面中設置測試參數：

測試模式： 選擇“推力測試”或“剪切測試”。

測試速度： 通常設置在0.1 mm/s 到 1 mm/s之間（如0.5 mm/s），速度過快或過慢都會影響結果。

終止條件： 通常設為“力值下降達到峰值力的某個百分比（如80%）”，表示元件已被推倒，測試自動停止。

步驟三、執行測試

通過軟件控制或手動操作，使推刀緩慢接近元件，直至輕微接觸。

點擊“開始測試”，推刀將以設定速度勻速推動元件。

儀器實時繪制推力-位移曲線。

步驟四、數據記錄與結果分析

測試結束后，軟件自動標記并記錄峰值推力值（單位：牛頓N或千克力kgf）。

失效模式分析： 觀察元件被推倒后的狀態，判斷失效位置：

焊料內聚失效： 斷裂面在焊料內部，表明焊接界面結合良好，是理想的失效模式。

界面失效： 焊料與元件端子或PCB焊盤分離，表明可焊性或有污染問題。

將峰值力與預設的驗收標準進行對比，判定該焊點是否合格。

步驟五、生成報告

軟件可自動生成測試報告，內容包括樣品信息、測試參數、峰值力、曲線圖、失效模式等，方便存檔和分享。

以上就是小編介紹的有關于PCB電子元件推力測試的相關內容了，希望可以給大家帶來幫助。如果您還對推拉力測試機怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項、作業指導書，原理、怎么校準和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規范、使用方法和測試視頻，焊接強度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題感興趣，歡迎關注我們，也可以給我們私信和留言?！究茰蕼y控】小編將持續為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領域應用中可能遇到的問題及解決方案。