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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過程(Transportation)、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) 

 

 
   掉落試驗機    振動機(IMV)    紅墨水染色測試
     圖-1 掉落試驗機        圖-2 振動機(IMV)       圖-3 紅墨水染色測試 
 
 

 

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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