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板级跌落试验

Board Level Drop Test

板级跌落试验(Board Level Drop Test)主要用于评估 已完成组装之电路板(PCBA) 在遭受瞬间机械冲击时的可靠度表现,特别着重于 表面贴装元件与电路板之间焊点的结构完整性

 

当电子产品在制造、组装、运输或日常使用过程中不慎跌落,电路板会因瞬间加速度产生弯曲与变形,进而使焊点承受极大的拉伸与剪切应力。板级跌落试验即是透过标准化的加速冲击条件,模拟此类实际情境,评估焊点是否会产生裂缝、疲劳破坏或瞬断现象,确保产品在使用寿命内具备足够的机械耐久度。

测试目的
评估焊点在高加速度冲击下的耐久能力

板级跌落试验的核心目的在于:

  • 评估可携式电子产品中 PCBA 在跌落冲击下的可靠度

  • 比较不同焊料、封装形式、元件配置或 PCB 设计对抗跌落冲击的能力

  • 验证焊点在重复加速冲击下的耐久性与寿命

  • 提供产品设计与材料选择的重要依据

由于电路板在跌落时产生的过度弯曲(Board Bending),往往是导致焊点失效的主要原因,因此此测试被广泛应用于手机、穿戴式装置、消费型电子与车用模组的可靠度验证。

测试规范与方法
依循 JEDEC JESD22-B111 国际标准

板级跌落试验依据 JEDEC JESD22-B111 国际标准执行,确保测试结果具备一致性与可比较性。

 

图|冲击设备与试验曲线示意图

测试流程与方法

试验进行时,将待测 PCBA 之四个角落以螺丝固定于掉落试验机的基座(Base Plate)上,使电路板处于受控且可重复的固定状态,将掉落平台(Drop Table)提升至指定高度后,使其自由落下,撞击机台上的撞击面(Strike Surface),于瞬间产生高加速度冲击,在每一次跌落冲击过程中,系统会同步量测并记录以下关键参数:

 

  • 最大冲击加速度(Peak Acceleration)

  • 速度改变量(Velocity Change)

  • 冲击脉冲时间(Pulse Duration Time)

 

常见的标准测试条件为 1500 g / 0.5 ms,此条件可有效模拟实际产品跌落时的瞬间机械应力。

 

失效判定|即时电阻监测的客观标准

板级跌落试验通常搭配 即时电阻监测系统(Multi Event Detector System, MEDS),以动态方式侦测焊点在冲击瞬间是否发生电性中断,其失效判定准则为:当监测系统侦测到 单次冲击事件中电阻值大于 1000 Ω,且在后续 五次连续冲击中,至少有三次出现电阻值超过 1000 Ω,并且持续时间达 1 毫秒(ms)或以上,即判定该元件焊点已发生失效。此标准可有效排除瞬间杂讯影响,确保判定结果真正反映焊点结构破坏所造成的电性异常。

应用价值
设计优化与量产品质控管的重要工具

板级跌落试验在电子产业中具有高度实务价值,常应用于:

  • 新焊料、新封装与新材料的可靠度比较

  • 不同 PCB 厚度、层数与结构设计的冲击耐受分析

  • BGA、CSP、QFN 等封装焊点强度评估

  • 制程条件调整与焊点设计优化

透过标准化的跌落条件与量化的失效判定,可有效降低产品在市场端因跌落冲击所造成的早期失效风险。

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