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MST 机械应力试验

Mechanical Stress Test

MST 机械应力试验是模拟产品于运输、搬运、安装与实际使用过程中可能承受的各类外力负载,藉此提前暴露潜在结构缺陷与构装风险,避免产品于上市或量产后发生失效。常见的机械应力来源包含掉落(Drop)、振动(Vibration)、挤压(Compression)、推拉(Push / Pull)、撞击(Mechanical Shock)与弯曲(Bending)等。当外力作用于产品时,其耐受能力不仅影响最终品质,更直接关系到使用者体验、品牌信任度、保固成本与售后维修率(RMA)。

为什么机械应力试验这么重要?
从结构设计到焊点可靠度的关键验证工具

随着电子产品持续往更小、更薄、更轻的方向发展,电子零件与 PCB 的接合面积不断缩小,加上无铅焊料的抗疲劳(Fatigue)表现不如传统有铅材料,使得整体结构的耐久度更具挑战性,因此各式构装与零件结构的验证频率大幅增加,机械应力试验便成为不可或缺的可靠度确认方法。透过对成品或半成品进行机械应力测试,可快速找出:

  • 结构设计的薄弱点
  • 组装品质是否稳定
  • IC 焊点、BGA、CSP 等构装是否存在潜在风险
  • 是否会因运输震动或摔落而造成失效

尤其是手持式产品或行动装置产品,使用过程最常见的失效原因就是摔落或冲击,因此机械冲击试验(Mechanical Shock Test)通常是开发过程中最核心的验证项目。

闳康科技机械应力试验项目与应用情境
降低失效风险的最佳方式
图|振动机 (IMV) 

振动试验(Vibration Test)

产品在运输过程中可能遭遇长时间摇晃、碰撞或震荡,因此振动试验(Vibration Test)是机械应力验证中最重要的项目之一,包括:

  • 随机振动(Random Vibration):最能贴近现实中的运输环境,可验证产品结构强度与可靠度。

  • 正弦振动(Sine Vibration):用于评估产品在特定频率下的共振与疲劳行为。

当振动与温度、湿度交互作用时,对产品耐久度的影响更大,因此许多产业采用 复合式应力测试(Combined Stress Test),例如:MIL-HDBK 可靠度设计手册指出,振动与温度是造成产品失效的首要因素;ISO 16750(车载标准)也要求「温度循环 + 振动」的复合式测试模式。


机械冲击试验(Mechanical Shock Test)

模拟突然的外力,例如摔落、撞击,能快速暴露外壳结构、螺丝固定、焊点强度等潜在问题。


落下试验(Drop Test)

手持设备最常见的可靠度测试,用于评估产品在不同高度摔落后:外壳是否破裂、PCBA 是否脱落或变形、BGA、CSP 等构装是否产生隐性裂缝等。


复合式应力试验(Combined Stress Test)

将「振动 + 温度 / 湿度」同时施加,更贴近真实使用环境,能模拟例如:车用电子在坑洞路面与高温环境、工控设备在振动机台上运作,此类测试比单一应力更能揭露深层的潜在风险。


图|红墨水染色测试

红墨水试验(Dye and Pry / Dye Penetration Test)

专门用来检查 IC 焊点与构装品质。在完成振动、掉落、冲击等测试后,工程师常需要检查焊点是否因外力而产生裂缝或剥离,此时可利用红墨水试验渗入裂缝并在剥离后呈现显影,可完整观察 BGA、CSP、QFN、各式构装焊点、PCBA 结构完整性,相较于切片分析(Cross Section)只能看到局部截面,红墨水能从「面」的角度观察问题,更适合用于大量样本的快速可靠度评估。相比切片(Cross Section),红墨水能将缺陷由「点或线」放大到「面」,更能准确辨识:

  • BGA / CSP 裂缝

  • 焊球空洞

  • PCB 锁附或散热片造成的局部应力问题


  • 振动与冲击类

    • 震动试验(Vibration Test)

    • 复合式震动试验(Combo Vibration Test)

    • 机械冲击试验(Mechanical Shock Test)

  • 掉落与运输模拟

    • 落下试验(Drop Test)

    • 滚筒试验(Tumble Test)

  • 结构强度测试

    • 压箱试验(Compression Test)

    • 弯曲试验(Bending Test / Press Test)

    • 下压试验(Press Test)

    • 扭力试验(Torque Test)

  • 应变与焊点检测

    • 应变量测(Strain Measurement)

    • 红墨水试验(Dye and Pry Test)

 

常见问题
Q&A
Q1|是否可提供复合式振动测试(Combined Vibration Test)?
A:可以。闳康科技可依产品应用需求,执行符合 ISO 16750、AEC-Q 等车用规范之复合式振动测试,包含振动搭配温度或其他环境应力的交互作用(Coupling Effect),以更贴近实际车载与严苛使用情境。
Q2|振动平台可承载的最大产品尺寸为何?
A:依测试方向不同,平台尺寸如下:

水平振动平台:60 × 60 cm、100 × 100 cm
垂直振动平台:60 × 60 cm、80 × 80 cm

实际可承载尺寸与重量将依测试条件与治具设计进行评估。
Q3|机械冲击测试是否可执行不同波形?
A:可以。闳康科技可依测试规范与产品需求,执行 方波(Square Pulse) 与 半正弦波(Half-Sine Pulse) 等常用机械冲击波形,满足不同标准对冲击能量与时间歷程的要求。
Q4|如何确保机械测试中 G 值的准确性?
A:所有加速规皆定期进行年度校验,以确保量测精度。于每次试验执行前,工程人员亦会进行即时确认,验证加速规输出之 G 值是否符合设定条件,以确保测试结果具备高度准确性与可重现性。
Q5|材料试验机是否可执行拉力或其他机械测试?
A:可以。闳康科技可依客户测试需求,设计并制作专用治具,搭配万能材料试验机执行拉力、推力或其他相关机械强度测试,支援元件、模组与系统层级之可靠度验证。
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