Anwendung und Einsatz der DMS-Messtechnik in der Elektronikindustrie

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1 Anwendung und Einsatz der DMS-Messtechnik in der Elektronikindustrie 1

2 Übersicht Projekt Dehnungsmessung SUN Olympus Einführung in die DMS-Messtechnik Verwendete DMS Aufbringen der DMS Verwendete Hardware Anschließen der DMS Verwendete Software Durchführung von Dehnungsmessungen

3 Projekt Dehnungsmessung SUN Olympus Definition 6 Leiterplatten, die in einen Server eingebaut werden je Leiterplatte zwischen 1 und 6 Ball Grid Arrays (BGA s) je BGA an allen 4 Ecken Bestimmung der Hauptdehnungen Dehnungsmessungen nach verschiedenen Handlings-, Bestückungs- und Montageschritten Darstellung der Ergebnisse im Dehnungs / Dehnraten- Diagramm Bei Überschreitung von Grenzwerten Vorschläge zur Design- oder Prozessänderung 3

4 Projekt Dehnungsmessung SUN Olympus Wareneingang SMD Bestückung Reflowlöten THT Bestückung ICT DMS DMS DMS Nutzentrennen Einpressen Wellenlöten DMS DMS DMS DMS DMS BFT Kühlkörpermontage System Einbau der Montage PCI-Karte Einbau der DIMMs DMS Alle manuellen Handlingsprozesse DMS Alle Nacharbeitungsprozesse 4

5 Einführung in die DMS-Messtechnik Ein DMS ist ein dünnes, nur wenige mm² großes Folienelement enthält einen metallischen Leiter, der bei Dehnung seinen Widerstand ändert wird auf ein Messobjekt aufgeklebt, geschweißt oder flammgespritzt übernimmt bei ausreichend dünner Klebschicht Dehnungen des Messobjekts mit hoher Empfindlichkeit Zusammenhang zwischen Widerstandsänderung und R 0 Längenänderung = l ρ : R= (1 + ν ) + l 0 R 0 ρ R 5

6 Einführung in die DMS-Messtechnik Die Wheatstone sche Brückenschaltung erlaubt die Messung einer relativen Widerstandsänderung mit großer Genauigkeit 1 R 1 R 4 R R 3 4 U S Bei abgeglichener Brücke ( U B = 0) gilt: R 1 = R R R U B U U B 4 S = k B 6

7 Einführung in die DMS-Messtechnik Arten von Dehnungsmessstreifen 1. Draht-gewickelte DMS. Folien-DMS 3. Halbleiter-DMS 7

8 Einführung in die DMS-Messtechnik Folien-DMS Herstellung 1. Aufbringen einer Konstantanfolie auf ein Trägermaterial. Ätzen der Messgitterstrukturen 3. Auflöten der Anschlusselektroden Vorteile Leichte Handhabbarkeit Gute Linearität über einen großen Dehnungsbereich Anwendbar auf (fast) allen Werkstoffen 8

9 Einführung in die DMS-Messtechnik Anwendungsgebiete der DMS-Messtechnik Maschinenbau Fahrzeugbau Biomechanik Elektronik Baubranche 9

10 Verwendete DMS Spezifikation der DMS Rosetten KYOWA KFG--10-D17-11-M3LS 90 C 45 B 3 0 A 1 3 Messgitter übereinander 3 Kanäle je Rosette 10

11 Anwendung und Einsatz der DMS-Messtechnik 11 Verwendete DMS Berechnung der Hauptdehnungen 1 1 ) ( ) ( B C B A C A + + = + 1 ) ( ) ( B C B A C A + = + C A C A B α = 1 arctan C B A 1 α

12 Aufbringen der DMS Spezifikation des Klebstoffs HBM Z 70 Einkomponentenklebstoff auf Cyanacrylatbasis kaltaushärtend (etwa 1 min bei 0 C) Aushärtebedingungen: 40% 70% Luftfeuchtigkeit leichter Druck 1

13 Aufbringen der DMS 1. Ablöten von Bauteilkomponenten, die stören. Aufrauhen der Oberfläche mit Schleifpapier 4. Säubern der Oberfläche mit Isopropanol / Aceton Gemisch 5. Klebstoff auf der Oberfläche verteilen und glatt streichen 8. Schutz des geklebten DMS mit Plastikfolie 3. Entfernen des Abriebs mit feuchtem Tuch 6. DMS auf die Klebschicht drücken 7. Kontrolle der Klebstelle mit Miskroskop 13

14 Aufbringen der DMS Zu grobes Schleifpapier Auf Durchkontaktierung geklebt Folie liegt nicht auf Zu viel Klebstoff gut 14

15 Verwendete Hardware Messverstärkersystem MGCplus für bis zu 18 Kanäle von HBM liefert die Speisespannung ergänzt DMS zur Vollbrücke liefert Zeitkanal verfügt über Anschlussplatten, die mit Reihenklemmen verbunden werden können Reihenklemme UMK-SE-11,5-1 von Phoenix Contact Verbindung zwischen DMS und Messverstärkersystem 15

16 Anschließen der DMS Anschlussmöglichkeiten der DMS: -Leiter-Technik: ein Leiter wird an den Pluspol angeschlossen, der andere Leiter an den Minuspol, der Pol für die Fühlerleitung wird mit dem Pluspol gebrückt 3-Leiter-Technik: ein Leiter wird an den Pluspol angeschlossen,ein Leiter an den Minus und ein weiterer Leiter an die Fühlerleitung Wir haben uns für die -Leiter-Technik entschieden, da während den Messungen ein näherungsweise konstanter Temperaturbereich zu erwarten war 16

17 Anschließen der DMS Anschluss einer DMS-Rosette Kanalbelegung der Reihenklemme 17

18 Verwendete Software Catman Professional 5.0 von HBM übernimmt Messdatenerfassung, -verarbeitung und -speicherung in Modulweise aufgebaut folgende Module wichtig I/O Definitionen Online Dokumente Meßassistant AutoCommand Listen 18

19 Durchführung von Dehnungsmessungen Richtlinien der Elektronikindustrie (IPC-JEDEC-9704) Flextronics Vorgaben Anforderungen von SUN 19

20 Durchführung von Dehnungsmessungen Grenzwerte für zulässige Dehnungen vom Bauteilhersteller, vom Kunden oder aus Richtlinien Hier: Grenzwerte aus Richtlinien Darstellung der Messwerte in Hauptdehnungs / Dehnraten- Diagrammen Darstellung von Beträgen Maximal zulässige Werte abhängig von Dehnrate und Leiterplattendicke 0

21 Durchführung von Dehnungsmessungen 1

22 Durchführung von Dehnungsmessungen

23 Durchführung von Dehnungsmessungen 3

24 Durchführung von Dehnungsmessungen 4

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 5