Was ist Vibrationsprüfung für Leiterplatten/Elektronik und welche Prüfnormen gelten?

I. Was ist eine Schwingungsprüfung?

Vibrationsprüfungen sind eine Methode zur Zuverlässigkeitsüberprüfung, bei der Laborgeräte (Vibrationsplattform) eingesetzt werden, um die Vibrationsumgebung zu simulieren, der das elektronische Produkt/die Leiterplatte während seines/ihres Lebenszyklus ausgesetzt sein kann, und um auch seine/ihre strukturelle Integrität, funktionelle Integrität und Haltbarkeit zu bewerten.

Sein Hauptzweck besteht nicht in der Zerstörung, sondern in der Aufdeckung potenzieller Mängel und deren Überprüfung:

1. Konstruktionsmängel aufdecken: Potenzielle Fehlerquellen wie strukturelle Ermüdung, die durch Resonanz verursacht wird, lockere Schrauben, Ablöten von Bauteilen und Bruch von Steckverbindern erkennen.

2. Strukturelle Festigkeit prüfen: Sicherstellen, dass die Produktstruktur, die Montage und die Verpackung den zu erwartenden Vibrationsbelastungen ohne Beschädigung standhalten können.

3. Bewertung der Betriebsleistung: Überwachung, ob das Produkt nach der Einwirkung von Vibrationen seine spezifizierten Funktionen beibehalten kann.

4. Konformitätszertifizierung: Erfüllung der verbindlichen Standardanforderungen des Zielmarktes, der Kunden oder der Branche.

Grundlegender Systemablauf: Vibrationsregler (gibt Befehle aus) → Leistungsverstärker (verstärkt Signale) → Vibrationsplattform (erzeugt Vibrationen) → Produkthalterung (fixiert die Probe) → Sensor (Messwertrückmeldung).

II. Hauptarten der Schwingungsprüfung

Basierend auf den verschiedenen Vibrationsmethoden lassen sich Vibrationsprüfungen hauptsächlich in folgende Kategorien einteilen:

1. Sinusförmige Schwingungsprüfung

Simuliert periodische, regelmäßige Vibrationen, wie sie beispielsweise von rotierenden Maschinen wie Motoren, Rotoren und Propellern verursacht werden.

● Vibrationsprüfung bei fester Frequenz: Die Prüfungen werden bei einer einzigen festen Frequenz durchgeführt und dienen häufig dazu, die Belastbarkeit bei bestimmten Frequenzpunkten (z. B. Resonanzpunkten) zu ermitteln.

●  Frequenzsweep-Vibration: Die Frequenz ändert sich kontinuierlich innerhalb eines bestimmten Bereichs. Hauptsächlich verwendet für:

1) Resonanzsuche und -verweilen: Ermittlung des Resonanzfrequenzpunktes des Produkts und kontinuierliches Vibrieren an diesem Punkt, um seine Ermüdungslebensdauer zu beurteilen.

2) Untersuchung des Frequenzgangs: Verständnis der Schwingungseigenschaften eines Produkts bei verschiedenen Frequenzen.

2. Stichprobenartige Vibrationsprüfung

Simuliert unregelmäßige, breitbandige Schwingungsanregungen in realen Umgebungen wie Straßenverkehr, Flugzeugverkehr und Raketenstarts. Die Energie ist zufällig über alle Frequenzen verteilt, was realistischer ist, und ist derzeit die am weitesten verbreitete Methode.

Merkmale: Die Reaktion des Produkts wird gleichzeitig und effizienter bei allen Frequenzen angeregt, um Defekte aufzudecken.

3. Mischmodenschwingung

Kombinieren Sie sinusförmige und zufällige Schwingungen, um komplexere reale Umgebungen zu simulieren (z. B. Hubschrauber, die sowohl periodischen Rotorschwingungen als auch zufälligen, durch den Luftstrom hervorgerufenen Schwingungen ausgesetzt sind).

4. Dreifachkombinationstest: Vibration + Temperatur + Luftfeuchtigkeit

Bei der gleichzeitigen Anwendung von drei Arten von Umweltbelastungen handelt es sich um einen der strengsten Zuverlässigkeitstests, der zur Simulation extrem komplexer Umgebungen eingesetzt wird (z. B. Motorräume von Kraftfahrzeugen, Ausrüstung für die Luft- und Raumfahrt).

III. Wichtige Normen für Schwingungsprüfungen

Normen legen die Prüfbedingungen fest (Frequenzbereich, Amplitude, Beschleunigung, Dauer usw.). Die Wahl der Norm hängt vom Produkttyp, der Transportmethode, der Betriebsumgebung und den Kundenanforderungen ab.

Nachfolgend sind die nach Branchen kategorisierten Kernstandards aufgeführt:

IV. Kernelemente des Standardinhalts

Unabhängig davon, welcher Standard angewendet wird, müssen die Parameter einer Schwingungsprüfung typischerweise wie folgt definiert werden:

1. Schwingungsart: sinusförmig / zufällig / gemischt.

2. Frequenzbereich: z. B. 5-500 Hz.

3. Amplitude: Sinusförmige Schwingungen werden üblicherweise durch Auslenkung oder Beschleunigung dargestellt; zufällige Schwingungen werden durch eine Leistungsdichtefunktion dargestellt.

4. Testachse: Die Tests werden typischerweise sequenziell entlang dreier zueinander senkrechter Achsen durchgeführt: X, Y und Z.

5. Testzeit: Die Dauer jeder Achse bzw. die Gesamtzahl der Zyklen.

6. Produktstatus: Ausgeschaltet, eingeschaltet oder führt einen bestimmten Funktionszyklus aus.

Zusammenfassung

Vibrationsprüfungen sind eine entscheidende Methode zur Überprüfung der Zuverlässigkeit elektronischer Produkte/Leiterplatten. Durch die wissenschaftliche Simulation von Vibrationsumgebungen können elektronische Produkte auf zukünftige Umweltbelastungen getestet werden, bevor sie an Kunden ausgeliefert werden. Die Wahl des richtigen Prüfverfahrens und -standards ist vergleichbar mit einem Stresstest für die elektronischen Produkte. Nur durch Bestehen dieses Tests lassen sich potenzielle Qualitätsrisiken durch externe Vibrationen vermeiden.

Benlida fertigt seit 14 Jahren Leiterplatten und bestückte Leiterplatten und verfügt über ein voll ausgestattetes Qualitätslabor. Wir bieten außerdem Vibrationstests für bestückte Leiterplatten und Elektronikprodukte an. Benötigen Sie Vibrationstests für Ihre Elektronikprodukte? Kontaktieren Sie Benlida!