板級循環彎曲試驗

Board Level Cyclic Bend Test

板級循環彎曲試驗(Board Level Cyclic Bend Test)是一項用於評估 表面黏著元件(SMD)焊點在反覆彎曲應力作用下之疲勞壽命與可靠度 的機械耐久性測試方法,屬於 板級可靠度(Board Level Reliability, BLR) 驗證的重要項目之一。

 

在實際應用中,電子產品常因 操作行為、結構受力或外部環境 而承受長期、低頻率但反覆發生的彎曲載荷,例如手機按鍵操作、筆電開闔、車用模組震動與固定結構變形等,這類 重複性彎曲(cyclic bending) 會使焊點逐步累積疲勞損傷,最終導致裂紋擴展、瞬斷或永久性電性失效。

 

板級循環彎曲試驗是透過受控的彎曲振幅與循環頻率,模擬上述使用情境,評估焊點在長期疲勞應力下的耐久能力,注於 焊點在長期重複彎曲應力下之疲勞壽命 的關鍵可靠度測試方法,閎康科技依循 JEDEC 國際標準,結合精準的彎曲控制與即時電性監測技術,協助客戶在產品設計與量產階段即掌握焊點疲勞風險,全面提升 PCBA 的長期可靠度與產品品質。

測試目的
焊點疲勞壽命與彎曲老化效應評估

板級循環彎曲試驗的主要目的包括:

  • 評估 SMT 焊點在重複彎曲應力下的疲勞壽命

  • 分析焊點在循環彎曲條件下的老化行為與失效模式

  • 比較不同焊料合金、封裝形式與 PCB 結構對疲勞應力的敏感度

  • 提供產品結構設計、材料選用與可靠度驗證的重要依據

此試驗特別適用於 可攜式電子、穿戴式裝置、車用電子與高可靠度模組

測試規範
依循 JEDEC JESD22-B113 國際標準

板級循環彎曲試驗一般依據 JEDEC JESD22-B113(Board Level Cyclic Bend Test Method) 規範執行,規範定義了彎曲試驗的幾何配置、循環條件、位移控制方式以及失效判定準則,確保測試結果具備一致性與可比較性。

 

 

圖|板級循環彎曲試驗(JESD22-B113)四點彎曲測試配置示意

測試方法|四點彎曲架構下的循環載荷施加

板級循環彎曲試驗通常採用 四點彎曲(4-Point Bend) 架構。試驗時,電路板由兩側固定支撐(Support Span),並由上方兩個可移動施力點(Load Span)施加彎曲載荷,使 PCB 中央區域形成穩定且可重複的彎曲應力分佈,試驗以 位移控制或應變控制方式 進行,並以固定頻率反覆施加彎曲變形,使焊點承受交替拉伸與壓縮應力,逐步累積疲勞損傷。

 

常見測試條件為(實際條件依產品應用與測試目的調整):

  • 彎曲頻率:約 1 Hz

  • 彎曲位移幅度:約 2 mm

 

 

圖|試驗中焊點即時阻值量測曲線,顯示良好焊點與疲勞失效焊點之差異

 

即時監測|焊點疲勞劣化的電性量測

在整個循環彎曲試驗過程中,通常會搭配 即時電阻監測系統(Multi Event Detector System, MEDS),持續量測焊點電阻變化,藉以追蹤焊點由健康狀態逐步進入疲勞失效的過程,即時量測曲線可清楚呈現:

  • 穩定焊點於循環彎曲下的規律導通行為

  • 焊點裂紋生成與擴展所導致的瞬斷或阻值突升現象

 

失效判定準則|循環彎曲下的焊點電性失效定義

板級循環彎曲試驗的失效判定通常依據 JESD22-B113 規範進行,其判定方式為:當即時電阻監測系統偵測到 單次事件中電阻值大於 1000 Ω,且該事件首次出現在 1000 次彎曲循環內,並在隨後 額外 100 次循環中再次發生至少 9 次電阻值大於 1000 Ω,且每次持續時間達 1 毫秒(ms)或以上,即可判定該焊點發生疲勞失效,嚴謹的判定方式可有效排除瞬間雜訊干擾,確保失效結果反映實際焊點疲勞破壞。

應用價值
長期使用情境下焊點可靠度的重要驗證

板級循環彎曲試驗在產業中的實務應用包括:

  • 手機、穿戴式裝置按壓與操作行為模擬

  • 筆電、顯示器等結構反覆受力產品的可靠度驗證

  • 車用電子模組於行駛與震動環境下的疲勞評估

  • 焊料合金、封裝結構與 PCB 設計之耐久性比較

  • 量產前焊點疲勞風險的提前揭露

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