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機械應力試驗(Mechanical Stress Test)

產品除了環境應力外,機械應力的模擬同樣重要。機械應力試驗的目的在於模擬零件產品在運輸及使用過程中所遭遇的外界應力,舉凡掉落(Drop)、擠壓(Press)、振動(Vibration)、推拉(Pull / Push)、撞擊(Shock)等均屬之。當有一外來應力加諸產品上時,其本身所能承受的外力強度影響的不只是產品品質,還有消費者的購買意願以及製造成本。

 

由於電子零件小型化趨勢,零件與印刷電路板之接合面積亦縮小,無鉛材料不如有鉛材料的抗疲勞(Fatigue)水準,各類零件結構開發及驗證的頻繁度反而增加許多。機械應力試驗對已組裝之成品或半成品進行試驗,可藉此快速找出產品在結構設計上或組裝品質上可能潛在的風險,並進行改善。以最普遍之手持式產品(Portable Product)而言,使用過程中最常遇到問題為不當摔落,因此產品的開發過程可透過機械衝擊試驗(Mechanical Shock)驗證結構品質。

 

振動試驗主要模擬產品在各種運輸過程所承受的外部應力,測試方式有隨機振動(Random Vibration)與正弦振動(Sine Vibration)兩種;其中隨機振動模擬產品結構品質以及耐運輸過程,更具效益。此外,複合式應力是目前對產品測試上認為更貼近現實的模式,又以振動加上溫度或濕度之交互作用(Coupling effect)最為常用。MIL-HDBK 可靠度設計手冊即提到,產品危害以振動及溫度影響最大,而目前車載產品,以 ISO 16750 為例,更考慮到溫度循環式加上振動的模式。

 

當產品測試後,對於 IC 焊點品質則可透過紅墨水試驗(Dye Penetration Test 或稱為 Dye and Pry Test)來檢視,尤其針對 BGA 或 CSP 等構裝效果更佳;有別於切片分析(Cross Section),紅墨水可以將點與線的檢查放大至面向,可更準確判斷 PCBA 上結構問題,例如散熱片或外殼鎖附等。

 

 

機械應力試驗項目

  1. 震動試驗 (Vibration test)
  2. 機械衝擊試驗 (Mechanical Shock test)
  3. 落下試驗 (Drop test)
  4. 彎曲試驗 (Press / bending test)
  5. 紅墨水試驗 (Dye and pry test)

 

圖1 掉落試驗機

 

圖2 振動機 (IMV) 

 

圖3 紅墨水染色測試 

 

 

 

 

常見問題

Q1. 能否提供複合式振動測試 ?

A.  可以,可參考ISO16750或AECQ等車規複合式振動規範。

 

Q2. 震動平台最大可負荷多大尺寸產品 ?

A.  水平平台有60X60(cm) & 100X100(cm)、垂直平台有60X60(cm) & 80X80cm(cm)。

 

Q3. 機械衝擊可否進行方波與正弦波 ?

A.  可以執行方波與半正弦波。

 

Q4. 如何確保測試的G值是正確的呢 ?

A.  加速規每年校驗,在試驗執行前會先確認g值輸出是否正確。

 

Q5. 材料試驗機可否進行拉力測試 ?

A.  可以依客戶需求製作相關治具並且執行。

 

 

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