MST 機械応力試験
MST 機械応力試験は輸送、搬運、設置及実際使用過程で製品が受ける可能性のあるさまざまな外力負荷をシミュレーションする。このようにして、潜在的な構造的欠陥や組み立てリスクを事前に明らかにし、製品が市場に出たり量産された後に故障するのを避けます。一般的な機械的ストレスの原因には、落下(Drop)、振動(Vibration)、圧縮(Compression)、押し引き(Push / Pull)、衝撃(Mechanical Shock)と曲げ(Bending)等。外力が製品に作用する際、その耐久性は最終的な品質に影響を与えるだけでなく、ユーザー体験、ブランド信頼度、保証コスト、アフターサービス率(RMA)にも直接関係しています。
電子製品はますます小型化、薄型化、軽量化が進んでおり、電子部品とPCBの接合面積は絶えず縮小しています。さらに、無鉛はんだの疲労耐性は従来の鉛入り材料に劣るため、全体の構造の耐久性がより挑戦的になっています。したがって各種パッケージおよび部品構造の検証頻度が大幅に増加し、機械的応力試験は不可欠な信頼性確認方法となりました。製品または半製品に対する機械的ストレステストを通じて、迅速に次のことを見つけることができます:
- 構造設計の弱点
- 組立品質は安定しているか
- ICハンダ接点、BGA、CSPなどの構造には潜在的なリスクが存在しますか?
- 輸送振動や落下によって故障することはありますか?
特に携帯型製品やモバイルデバイス製品では、使用中に最も一般的な故障原因は落下や衝撃したがって、機械衝撃試験(Mechanical Shock Test)は通常、開発プロセスにおける最も重要な検証項目です。
振動試験(Vibration Test)
製品は輸送中に長時間の揺れ、衝突、または振動にさらされる可能性があるため、振動試験(Vibration Test)は機械的ストレス検証の中で最も重要な項目の一つであり、以下を含みます:
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ランダム振動(Random Vibration):現実の輸送環境に最も近いもので、製品の構造強度と信頼性を検証することができます。
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正弦振動(Sine Vibration):製品の特定の周波数における共振と疲労挙動を評価するために使用されます。
振動と温度、湿度が相互作用すると、製品の耐久性に対する影響が大きくなるため、多くの産業が採用しています。複合式応力テスト(Combined Stress Test)、例えば:MIL-HDBK信頼性設計マニュアル振動と温度は製品の故障の主な要因であることを指摘する。ISO 16750(車載標準)温度サイクル + 振動の複合テストモードも要求されます。
機械衝撃試験(Mechanical Shock Test)
突然の外力、例えば落下や衝撃を模擬することで、外殻構造、ネジ固定、はんだ接合部の強度などの潜在的な問題を迅速に明らかにすることができます。
落下試験(Drop Test)
携帯機器で最も一般的な信頼性テストは、製品が異なる高さから落下した後に、外装が破損しているか、PCBAが外れたり変形したりしているか、BGA、CSPなどの構成要素に隠れた亀裂が生じているかを評価するために使用されます。
複合応力試験(Combined Stress Test)
「振動 + 温度 / 湿度」を同時に適用することで、実際の使用環境により近づき、例えば:車載電子機器が凹凸のある路面や高温環境で動作する場合、工業用制御機器が振動する機械上で動作する場合などをシミュレートできます。このようなテストは、単一のストレスよりも深層の潜在的リスクを明らかにすることができます。
赤インク試験(Dye and Pry / Dye Penetration Test)
ICのはんだ付けと組み立て品質をチェックするために特化しています。振動、落下、衝撃などのテストを完了した後、エンジニアは外力によってはんだ接合部に亀裂や剥離が生じていないかを確認する必要があります。この時、赤インク試験を利用して亀裂に浸透させ、剥離後に現像することができます。これにより、BGA、CSP、QFN、さまざまな構造のはんだ接合部、PCBAの構造の完全性を観察することができます。切片分析(Cross Section)では局所的な断面しか見ることができないのに対し、赤インクは「面」の観点から問題を観察できるため、大量サンプルの迅速かつ信頼性のある評価により適しています。切片(Cross Section)と比較して、赤インクは欠陥を「点や線」から「面」に拡大し、より正確に識別できる。
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BGA / CSP ひび割れ
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ハンダボールの空洞
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PCBの固定またはヒートシンクによる局所的な応力問題
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振動と衝撃に関する
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振動試験(Vibration Test)
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複合振動試験(Combo Vibration Test)
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機械衝撃試験(Mechanical Shock Test)
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落下と輸送シミュレーション
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落下試験(Drop Test)
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タンブル試験(Tumble Test)
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構造強度試験
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圧縮試験(Compression Test)
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曲げ試験(Bending Test / Press Test)
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下圧試験(Press Test)
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トルク試験(Torque Test)
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ひずみとハンダ接合部の検査
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ひずみ測定(Strain Measurement)
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赤インク試験(Dye and Pry Test)
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水平振動プラットフォーム:60 × 60 cm、100 × 100 cm
垂直振動プラットフォーム:60 × 60 cm、80 × 80 cm
実際の耐荷重サイズと重量は、テスト条件と治具設計に基づいて評価されます。