板級跌落試驗

Board Level Drop Test

板級跌落試驗(Board Level Drop Test)主要用於評估 已完成組裝之電路板(PCBA) 在遭受瞬間機械衝擊時的可靠度表現,特別著重於 表面貼裝元件(SMD)與電路板之間焊點的結構完整性

 

當電子產品在製造、組裝、運輸或日常使用過程中不慎跌落,電路板會因瞬間加速度產生彎曲與變形,進而使焊點承受極大的拉伸與剪切應力。板級跌落試驗即是透過標準化的加速衝擊條件,模擬此類實際情境,評估焊點是否會產生裂縫、疲勞破壞或瞬斷現象,確保產品在使用壽命內具備足夠的機械耐久度。

測試目的
評估焊點在高加速度衝擊下的耐久能力

板級跌落試驗的核心目的在於:

  • 評估可攜式電子產品中 PCBA 在跌落衝擊下的可靠度

  • 比較不同焊料、封裝形式、元件配置或 PCB 設計對抗跌落衝擊的能力

  • 驗證焊點在重複加速衝擊下的耐久性與壽命

  • 提供產品設計與材料選擇的重要依據

由於電路板在跌落時產生的過度彎曲(Board Bending),往往是導致焊點失效的主要原因,因此此測試被廣泛應用於手機、穿戴式裝置、消費型電子與車用模組的可靠度驗證。

測試規範與方法
依循 JEDEC JESD22-B111 國際標準

板級跌落試驗依據 JEDEC JESD22-B111 國際標準執行,確保測試結果具備一致性與可比較性。

 

圖|衝擊設備與試驗曲線示意圖

測試流程與方法

試驗進行時,將待測 PCBA 之四個角落以螺絲固定於掉落試驗機的基座(Base Plate)上,使電路板處於受控且可重複的固定狀態,將掉落平台(Drop Table)提升至指定高度後,使其自由落下,撞擊機台上的撞擊面(Strike Surface),於瞬間產生高加速度衝擊,在每一次跌落衝擊過程中,系統會同步量測並記錄以下關鍵參數:

 

  • 最大衝擊加速度(Peak Acceleration)

  • 速度改變量(Velocity Change)

  • 衝擊脈衝時間(Pulse Duration Time)

 

常見的標準測試條件為 1500 g / 0.5 ms,此條件可有效模擬實際產品跌落時的瞬間機械應力。

 

失效判定|即時電阻監測的客觀標準

板級跌落試驗通常搭配 即時電阻監測系統(Multi Event Detector System, MEDS),以動態方式偵測焊點在衝擊瞬間是否發生電性中斷,其失效判定準則為:當監測系統偵測到 單次衝擊事件中電阻值大於 1000 Ω,且在後續 五次連續衝擊中,至少有三次出現電阻值超過 1000 Ω,並且持續時間達 1 毫秒(ms)或以上,即判定該元件焊點已發生失效。此標準可有效排除瞬間雜訊影響,確保判定結果真正反映焊點結構破壞所造成的電性異常。

應用價值
設計優化與量產品質控管的重要工具

板級跌落試驗在電子產業中具有高度實務價值,常應用於:

  • 新焊料、新封裝與新材料的可靠度比較

  • 不同 PCB 厚度、層數與結構設計的衝擊耐受分析

  • BGA、CSP、QFN 等封裝焊點強度評估

  • 製程條件調整與焊點設計優化

透過標準化的跌落條件與量化的失效判定,可有效降低產品在市場端因跌落衝擊所造成的早期失效風險。

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