Spannungsanalyse mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen

Werkstoffe und Bauteile sind ständig der Einwirkung von mechanischen und thermischen Einflüssen ausgesetzt. Auch Leiterplatten und elektronische Baugruppen müssen während ihres Lebenszyklus verschiedensten Belastungen aushalten.

Insbesondere währende der Herstellung und bei der Montage führen Dehnungs- und Biegebelastung zu systemischen Baugruppenausfällen und damit zu erhöhtem Ausschuss im Feld.

Bei einer Dehnungsmessung (auch DMS-Applikation oder DMS-Dehnungsmessung) werden Verformungen die durch eine Dehnung des Werkstoffs hervorgerufen messtechnisch erfasst und sichtbar gemacht. Man spricht auch von experimenteller Spannungsanalyse.

Prüflabor für DMS-Applikation und Dehnungsmessung

Wir sind Spezialist für DMS-Dehnungsmessungen an Leiterplatten und allen anderen Bauteilen. Wir führen die Applikation von Dehnungsmesstreifen durch und ermitteln für Sie die tatsächlich auftretenden Spannungen, oder die Dehnung (auch Dehnrate; engl.: strain-rate) an einem bestimmten oder mehreren Bauteilen im Fertigungs- oder Montageprozess.

Kompetente Beratung von TEPROSA

Bei der Dehnungsmessung kommt es neben vielen Faktoren wie beispielweise der passenden Messtechnik auch auf die richtige Durchführung der Dehnungsmessung und die korrekte Erfassung der Kräfte durch die Sensoren an.

Um sicherzugehen, dass die Verformung eines Objekts korrekt bestimmt wird, ist es daher entscheidend, die richtigen Dehnungsmessstreifen (auch Messstreifen) auszuwählen und diese an der richtigen Stelle auf dem Messkörper zu platzieren.

Wir beraten Sie gerne bezüglich der Auswahl und Anwendung von Dehnmesstreifen und liefern Ihnen mit unserem Messbericht eine klare Interpretation der Messergebnisse.

Was ist Dehnung?

Von einer Dehnung (Streckung: positive Dehnung bzw. Stauchung: negative Dehnung) spricht man, wenn sich die Form eines Körpers aufgrund eines Einflusses von Kraft (Zug/Druck), Wärme, Kälte oder Eigenspannung verändert.

Zur Bestimmung der Dehnung wird die relative Längenänderung an einem Bauteil mittels Dehnungsmessstreifen gemessen. Dabei wird die Dehnung, also das Ausmaß der Längenänderungen des Bauteils, in Prozent zur Ursprungsform angegeben.

Wie funktioniert eine Dehnungsmessung?

Dehnungen lassen sich mit verschiedenen Messmethoden darstellen. Heute werden üblicherweise elektrische und optischer Verfahren eingesetzt. TEPROSA bietet ausschließlich elektrische Dehnungsmessungen an, bei denen wir metallische Dehnungsmessstreifen (metallische DMS/ Folien DMS) verwenden.

Das Prinzip der DMS basiert auf dem „Thomson-Effekt“, der die proportionale Änderung der elektrischen Widerstände zur Dehnung beschreibt. Der Kern der metallischen Dehnungsmessstreifen besteht aus einem Messgitter, dass sich bei einer Widerstandsänderung des Werkstoffs verformt.

Diese aufgrund der Änderung des Widerstandes auftretenden Verformungen bzw. Längenänderungen können unter Berücksichtigung des korrekten Proportionalitätsfaktors (k-Faktor) messtechnisch erfasst und als Dehnung dargestellt werden. Die Längenänderung wird dabei durch die ursprüngliche Länge des Objekts geteilt und in Mikrometer pro Meter angegeben.

Wo und wann kommen Dehnungssensoren zum Einsatz?

Dehnungssensoren werden bei Dehnungsmessungen im Rahmen der experimentellen Spannungsanalyse oder bei mechanischen Bruchversuchen verwendet, um im Werkstoff auftretende Eigenspannungen zu messen und sein Elastizitätsmodul zu bestimmen.

Ziel der Messung ist häufig die Beanspruchung des Werkstoffs. Dazu werden sogenannte Folien DMS (metallische Dehnmessstreifen) entsprechend präpariert und im Prüflabor oder beim Kunden vor Ort auf den zu untersuchenden Bauteilen appliziert.

Die eigentliche Messung erfolgt dann im Belastungsfall, also z.B. beim Nutzentrennen oder einem anderen Fertigungsschritt, der Bestandteil der Untersuchung seien soll.

» Dehnungsmessung in der Leiterplattenbestückung

Ein häufiger Anwendungsfall von Dehnungsmessstreifen bzw. der Dehnungsmessung mittels Dehnungsmessstreifen ist die Bestimmung von Dehnungsbelastungen in der Fertigung von Leiterplatten und elektronischen Baugruppen bzw. bei dernen Betrieb.Die genaue Kenntnis der auftretenden mechanische Belastung während der Bestückung oder des Nutzentrennens ermöglichen eine Optimierung der Fertigungsparameter und damit eine Verringerung von Ausschuss während der Fertigung. Gleiches gilt für die Montage der Baugruppen.

» Dehnungsmessungen an Leiterplatten nach IPC/JEDEC-9704A

Die IPC/JEDEC-9704A macht eindeutige Vorgaben hinsichtlich zulässiger Dehnraten für viele Anwendungen und dem Vorgehen bei der Spannungsmessung mittels Dehnungsmesstreifen und der Berechnung der Platinen-Dehnungen.Wir sind auf die Dehnungsmessung an Leiterplatten mittels Dehnungsmessstreifen spezialisiert und führen seit vielen Jahren Messaufträge zur Detektion von Dehnungen in der Fertigungsumgebung unserer Kunden direkt an den zu Fertigung verwendeten Maschinen durch. Mit unserer Hilfe erfüllen Sie die Norm und verbessern Sie Ihre Fertigungsprozesse.

Vorteile von mechanischen Dehnungsmessungen?

Mit Dehnungssensoren können bereits sehr geringe Formänderungen detektiert und Spannungen präzise und mit einer hohen Genauigkeit ermittelt werden. Das Prinzip der Dehnungsmessung mit Dehnungsmessstreifen macht die Anwendung sehr flexibel, da die DMS bereits auf kleinestem Bauraum auf verschienden Werkstoffen appliziert werden können.

Wir setzten ausschließlich zertifizierte Messtechnik ein und führen Messungen in unserem Labor, oder bei unseren Kunden vor Ort durch. Die Ergebnisse der Messungen werden in einem umfangreichen Bericht dargestellt. Selbstverständlich stehen wir zur Diskussion der Ergebnisse und für eine weiterführende Beratung zur Verfügung.

Unser Qualitätsmanagement

Als gewissenhaftes Prüflabor für Umweltsimulationen und Bauteilanalyse haben wir uns das Ziel gesetzt, Prüfungen mit höchstem Qualitätsanspruch und ausschließlich unter Verwendung zertifizierter Mestechnik durchzuführen.

Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten wir im Rahmen unseres Qualitätsmanagementsystems nach klar definierten Prozessen, die wir ständig überprüfen und weiterentwickeln. Qualität bezieht sich für uns auf alle Geschäftsprozesse. Weitere Informationen zu unserem QM-System und unseren Prozessen finden Sie hier.

Weitere Leistungen in unserem Bereich Testen & Prüfen

Als Prüflabor mit Spezialisierung auf Elektronik und elektromechanischen Baugruppen bieten wir neben der Applikation von Dehnungsmessstreifen eine Vielzahl weiterer Prüfungen zur Schadens- und Bauteilanalyse bis hin zur vollständigen Validierung von Elektronikbaugruppen an.

Mechanische Dehnungsmessung