MST 機械應力試驗

Mechanical Stress Test

模擬產品於運輸、搬運、安裝與實際使用過程中可能承受的各類外力負載,藉此提前暴露潛在結構缺陷與構裝風險,避免產品於上市或量產後發生失效。常見的機械應力來源包含掉落(Drop)、振動(Vibration)、擠壓(Compression)、推拉(Push / Pull)、撞擊(Mechanical Shock)與彎曲(Bending)等。當外力作用於產品時,其耐受能力不僅影響最終品質,更直接關係到使用者體驗、品牌信任度、保固成本與售後維修率(RMA)

為什麼機械應力試驗這麼重要?
從結構設計到焊點可靠度的關鍵驗證工具

隨著電子產品持續往更小、更薄、更輕的方向發展,電子零件與 PCB 的接合面積不斷縮小,加上無鉛焊料的抗疲勞(Fatigue)表現不如傳統有鉛材料,使得整體結構的耐久度更具挑戰性,因此各式構裝與零件結構的驗證頻率大幅增加,機械應力試驗便成為不可或缺的可靠度確認方法。透過對成品或半成品進行機械應力測試,可快速找出:

  • 結構設計的薄弱點
  • 組裝品質是否穩定
  • IC 焊點、BGA、CSP 等構裝是否存在潛在風險
  • 是否會因運輸震動或摔落而造成失效

尤其是手持式產品或行動裝置產品,使用過程最常見的失效原因就是摔落或衝擊,因此機械衝擊試驗(Mechanical Shock Test)通常是開發過程中最核心的驗證項目。

閎康科技機械應力試驗項目與應用情境
降低失效風險的最佳方式
圖|振動機 (IMV) 

振動試驗(Vibration Test)

產品在運輸過程中可能遭遇長時間搖晃、碰撞或震盪,因此振動試驗(Vibration Test)是機械應力驗證中最重要的項目之一,包括:

  • 隨機振動(Random Vibration):最能貼近現實中的運輸環境,可驗證產品結構強度與可靠度。

  • 正弦振動(Sine Vibration):用於評估產品在特定頻率下的共振與疲勞行為。

當振動與溫度、濕度交互作用時,對產品耐久度的影響更大,因此許多產業採用 複合式應力測試(Combined Stress Test),例如:MIL-HDBK 可靠度設計手冊指出,振動與溫度是造成產品失效的首要因素;ISO 16750(車載標準)也要求「溫度循環 + 振動」的複合式測試模式。


機械衝擊試驗(Mechanical Shock Test)

模擬突然的外力,例如摔落、撞擊,能快速暴露外殼結構、螺絲固定、焊點強度等潛在問題。


落下試驗(Drop Test)

手持設備最常見的可靠度測試,用於評估產品在不同高度摔落後:外殼是否破裂、PCBA 是否脫落或變形、BGA、CSP 等構裝是否產生隱性裂縫等。


複合式應力試驗(Combined Stress Test)

將「振動 + 溫度 / 濕度」同時施加,更貼近真實使用環境,能模擬例如:車用電子在坑洞路面與高溫環境、工控設備在振動機台上運作,此類測試比單一應力更能揭露深層的潛在風險。


圖|紅墨水染色測試

紅墨水試驗(Dye and Pry / Dye Penetration Test)

專門用來檢查 IC 焊點與構裝品質。在完成振動、掉落、衝擊等測試後,工程師常需要檢查焊點是否因外力而產生裂縫或剝離,此時可利用紅墨水試驗滲入裂縫並在剝離後呈現顯影,可完整觀察 BGA、CSP、QFN、各式構裝焊點、PCBA 結構完整性,相較於切片分析(Cross Section)只能看到局部截面,紅墨水能從「面」的角度觀察問題,更適合用於大量樣本的快速可靠度評估。相比切片(Cross Section),紅墨水能將缺陷由「點或線」放大到「面」,更能準確辨識:

  • BGA / CSP 裂縫

  • 焊球空洞

  • PCB 鎖附或散熱片造成的局部應力問題


  • 振動與衝擊類

    • 震動試驗(Vibration Test)

    • 複合式震動試驗(Combo Vibration Test)

    • 機械衝擊試驗(Mechanical Shock Test)

  • 掉落與運輸模擬

    • 落下試驗(Drop Test)

    • 滾筒試驗(Tumble Test)

  • 結構強度測試

    • 壓箱試驗(Compression Test)

    • 彎曲試驗(Bending Test / Press Test)

    • 下壓試驗(Press Test)

    • 扭力試驗(Torque Test)

  • 應變與焊點檢測

    • 應變量測(Strain Measurement)

    • 紅墨水試驗(Dye and Pry Test)

 

常見問題
Q&A
Q1|是否可提供複合式振動測試(Combined Vibration Test)?
A:可以。閎康科技可依產品應用需求,執行符合 ISO 16750、AEC-Q 等車用規範之複合式振動測試,包含振動搭配溫度或其他環境應力的交互作用(Coupling Effect),以更貼近實際車載與嚴苛使用情境。
Q2|振動平台可承載的最大產品尺寸為何?
A:依測試方向不同,平台尺寸如下:

水平振動平台:60 × 60 cm、100 × 100 cm
垂直振動平台:60 × 60 cm、80 × 80 cm

實際可承載尺寸與重量將依測試條件與治具設計進行評估。
Q3|機械衝擊測試是否可執行不同波形?
A:可以。閎康科技可依測試規範與產品需求,執行 方波(Square Pulse) 與 半正弦波(Half-Sine Pulse) 等常用機械衝擊波形,滿足不同標準對衝擊能量與時間歷程的要求。
Q4|如何確保機械測試中 G 值的準確性?
A:所有加速規皆定期進行年度校驗,以確保量測精度。於每次試驗執行前,工程人員亦會進行即時確認,驗證加速規輸出之 G 值是否符合設定條件,以確保測試結果具備高度準確性與可重現性。
Q5|材料試驗機是否可執行拉力或其他機械測試?
A:可以。閎康科技可依客戶測試需求,設計並製作專用治具,搭配萬能材料試驗機執行拉力、推力或其他相關機械強度測試,支援元件、模組與系統層級之可靠度驗證。
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