Na czym polega testowanie wibracyjne płytek PCB/elektroniki i jakie są normy testowania?

I. Czym jest badanie wibracyjne?

Badanie wibracyjne to metoda weryfikacji niezawodności, w której wykorzystuje się sprzęt laboratoryjny (platformę wibracyjną) do symulacji środowiska wibracji, w którym produkt elektroniczny/PCBA może być narażony w trakcie swojego cyklu życia, a także do oceny jego integralności strukturalnej, integralności funkcjonalnej i trwałości.

Jego głównym celem nie jest niszczenie, lecz ujawnianie potencjalnych defektów i weryfikacja:

1. Wykryj wady konstrukcyjne: odkryj potencjalne usterki, takie jak zmęczenie konstrukcji spowodowane rezonansem, poluzowane śruby, rozlutowywanie się komponentów i pękanie złączy.

2. Sprawdź wytrzymałość konstrukcyjną: Sprawdź, czy konstrukcja, montaż i opakowanie produktu są w stanie wytrzymać przewidywane naprężenia spowodowane wibracjami bez uszkodzeń.

3. Ocena wydajności operacyjnej: monitorowanie, czy produkt jest w stanie zachować określone funkcje po poddaniu go wibracjom.

4. Certyfikacja zgodności: Spełnienie obowiązkowych wymagań norm obowiązujących na rynku docelowym, wśród klientów lub w danej branży.

Podstawowy przebieg pracy systemu: Kontroler wibracji (wydaje polecenia) → Wzmacniacz mocy (wzmacnia sygnały) → Platforma wibracyjna (generuje wibracje) → Mocowanie produktu (ustawia próbkę) → Czujnik (sprzężenie zwrotne pomiaru).

II. Główne rodzaje badań wibracyjnych

Na podstawie różnych metod badania wibracji testy wibracyjne można podzielić na następujące główne kategorie:

1. Badanie drgań sinusoidalnych

Symuluje okresowe, regularne drgania, takie jak te wywoływane przez obracające się maszyny: silniki, wirniki i śmigła.

● Drgania o stałej częstotliwości: testy wykonuje się przy jednej stałej częstotliwości, często wykorzystywanej do określenia zdolności wytrzymywania drgań w określonych punktach częstotliwości (takich jak punkty rezonansowe).

●  Wibracje o częstotliwości przemiatającej: Częstotliwość zmienia się w sposób ciągły w określonym zakresie. Stosowane głównie do:

1) Poszukiwanie i badanie rezonansu: Określenie punktu częstotliwości rezonansowej produktu i ciągłe wibrowanie w tym punkcie w celu oceny jego odporności na zmęczenie.

2) Badanie odpowiedzi częstotliwościowej: zrozumienie charakterystyki drgań produktu przy różnych częstotliwościach.

2. Testowanie wibracji losowych

Symuluje nieregularne, szerokopasmowe wzbudzenie wibracji w rzeczywistych warunkach, takich jak transport drogowy, transport lotniczy i starty rakiet. Jego energia jest losowo rozłożona we wszystkich częstotliwościach, co zapewnia bardziej realistyczny efekt i jest obecnie najczęściej stosowanym typem.

Cechy: Jednoczesne pobudzanie odpowiedzi produktu na wszystkich częstotliwościach pozwala skuteczniej wykrywać defekty.

3. Wibracje w trybie mieszanym

Połączenie drgań sinusoidalnych i losowych pozwala symulować bardziej złożone środowiska świata rzeczywistego (np. śmigłowce, w których występują zarówno okresowe drgania wirnika, jak i losowe drgania wywołane przepływem powietrza).

4. Test wibracji z potrójną kombinacją + temperatura + wilgotność

Jednoczesne poddanie trzech rodzajów obciążeń środowiskowych to jeden z najbardziej rygorystycznych testów niezawodności, stosowany do symulacji wyjątkowo złożonych środowisk (np. komór silników samochodowych, sprzętu lotniczego i kosmicznego).

III. Główne normy dotyczące badań wibracyjnych

Normy określają warunki testowania (zakres częstotliwości, amplitudę, przyspieszenie, czas trwania itp.). Wybór normy zależy od rodzaju produktu, sposobu transportu, środowiska pracy i wymagań klienta.

Poniżej przedstawiono podstawowe standardy podzielone według branż:

IV. Podstawowe elementy standardowej treści

Niezależnie od tego, która norma zostanie zastosowana, warunki testu wibracyjnego zazwyczaj muszą określać następujące parametry:

1. Typ wibracji: sinusoidalne / losowe / mieszane.

2. Zakres częstotliwości: np. 5-500 Hz.

3. Amplituda: Drgania sinusoidalne są zwykle przedstawiane jako przemieszczenie lub przyspieszenie; drgania losowe są przedstawiane przez krzywą gęstości widmowej mocy.

4. Oś testowa: Testowanie jest zazwyczaj wykonywane sekwencyjnie wzdłuż trzech wzajemnie prostopadłych osi: X, Y i Z.

5. Czas testu: Czas trwania każdej osi lub całkowita liczba cykli.

6. Stan produktu: wyłączony, włączony lub wykonujący określony cykl funkcjonalny.

Streszczenie

Testy wibracyjne to kluczowa metoda weryfikacji niezawodności produktów elektronicznych/PCBA. Dzięki naukowej symulacji środowisk wibracyjnych, produkty elektroniczne można testować pod kątem przyszłych obciążeń środowiskowych, zanim trafią do klientów. Wybór odpowiedniego rodzaju testu i standardu przypomina przeprowadzanie wywiadu dotyczącego obciążenia produktów elektronicznych – tylko pozytywne zaliczenie tego testu pozwala uniknąć potencjalnych zagrożeń jakościowych spowodowanych wibracjami zewnętrznymi.

Firma Benlida zajmuje się produkcją płytek PCB i PCBA od 14 lat. Obecnie posiada w pełni wyposażone laboratorium jakościowe oraz oferuje testy wibracyjne płytek PCBA i produktów elektronicznych. Jeśli Twoje produkty elektroniczne wymagają testów wibracyjnych, skontaktuj się z firmą Benlida!