旗下实验室荣誉资质
CMA资质认定证书
CNAS认可证书
技术概述
电路板加振耐久性测试是电子产品可靠性测试中至关重要的一环，旨在评估印制电路板（PCB）及其组装件（PCBA）在运输、储存及实际使用过程中抵抗机械振动的能力。随着电子设备在汽车电子、航空航天、工业控制及消费电子等领域的广泛应用，产品所面临的机械环境日益复杂，振动成为了导致电子设备失效的主要环境应力之一。通过模拟不同频率、不同加速度及不同波形的振动环境，该测试能够有效地暴露电路板在设计、材料选择及焊接工艺中潜在的质量缺陷，如焊点开裂、元器件脱落、PCB分层或断裂等，从而确保产品在规定的寿命期内具备足够的机械强度和电气连接可靠性。
从物理学的角度来看，振动对电路板的破坏机理主要分为由于共振引起的疲劳破坏和由于强冲击引起的瞬间断裂。电路板作为一个复杂的弹性系统，拥有自身的固有频率。当外部激振频率与电路板的固有频率重合或接近时，会发生共振现象，此时电路板的振幅将急剧增大，导致弯曲变形程度远超正常范围。这种反复的交变应力会集中在焊点、通孔或元器件引脚等应力集中点，长期作用下会引发高周疲劳或低周疲劳损伤，最终导致电路板电气连接失效。因此，电路板加振耐久性测试不仅是对产品结构强度的验证，更是对其疲劳寿命的预估，是提升电子产品整体质量水平的关键手段。
在现代电子制造行业标准中，无论是国际电工委员会（IEC）标准，还是美国军用标准（MIL-STD）以及国军标（GJB），都对电子设备的振动测试提出了明确且严格的要求。测试通常包括正弦振动和随机振动两种模式。正弦振动主要用于寻找产品的谐振频率点，评估其在特定频率下的耐久能力；而随机振动则更贴近实际使用环境，能够模拟复杂的宽带随机激励，如车辆行驶过程中的路面颠簸或飞机飞行过程中的气动力扰动。通过这两种模式的结合测试，可以全面覆盖产品可能遭遇的振动风险，为设计改进提供科学依据。
检测样品
电路板加振耐久性测试的检测样品范围广泛，覆盖了从基础材料到复杂系统的多个层面。为了确保测试结果的代表性和有效性，送检样品通常需要具备一定的数量规模和状态一致性。根据测试目的的不同，检测样品主要分为以下几类：
- 裸板（PCB）：这是最基础的检测对象，主要针对未焊接元器件的印制电路板。测试重点在于评估板材本身的机械强度、层间结合力以及导线/铜箔的附着强度，验证PCB在加工和运输过程中是否容易出现分层、断裂或线路微断等缺陷。
- 印制电路板组装件（PCBA）：这是最常见的检测样品，即已完成元器件焊接和组装的电路板组件。此类测试主要验证焊点的可靠性、元器件的安装牢固度以及整体组装结构在振动环境下的完整性。对于汽车电子、航空航天电子而言，PCBA的振动测试是必检项目。
- 带有外壳的电子模块：部分情况下，测试对象为安装在外壳或特定支架上的电路板组件。这种样品更接近产品的实际使用状态，测试能够评估外壳对内部电路板的保护作用，以及固定结构（如螺丝、卡扣）在振动下的松脱风险。
- 不同封装工艺的样品：针对采用特定封装技术（如BGA、QFN、LGA等）的电路板，由于其焊点通常位于器件底部，目视检查困难，因此更需要通过加振耐久性测试结合电性能监测来评估其焊接质量和抗震能力。
- 特种材料电路板：如陶瓷基板、金属基板或柔性电路板（FPC）。由于这些材料的力学性能与普通FR-4板材差异巨大，其振动响应特性也不同，因此需要单独进行测试以验证其在特定应用场景下的耐久性。
在样品准备阶段，需确保样品无明显的外观缺陷和功能故障，且样品数量通常不少于3件，以便进行统计分析和对比验证。同时，样品的安装方式应尽可能模拟其在实际设备中的安装条件，包括固定方式、紧固扭矩等，以保证测试数据的真实性和可参考性。
检测项目
电路板加振耐久性测试包含多个具体的检测指标和参数，旨在全方位评价样品的抗振性能。检测项目的设定通常依据产品的技术规格书、相关行业标准或客户的具体测试计划。以下是主要的检测项目内容：
- 外观检查：在测试前后及测试过程中，对样品进行详细的外观检查。主要检查项目包括：电路板表面是否有裂纹、起泡、分层；元器件是否有破损、脱落、移位；焊点是否出现裂纹、断裂；连接器插针是否弯曲、断裂；灌封材料是否开裂等。外观检查通常借助显微镜或内窥镜进行。
- 共振搜索：通过正弦扫频振动，在规定的频率范围内（如10Hz-2000Hz）寻找样品的固有频率（谐振点）。记录各个谐振频率点的响应放大倍数，分析结构的动态特性，为后续的耐久性测试或设计改进提供依据。
- 正弦定频耐久试验：在找到共振点后，选定一个或多个关键谐振频率，在该频率下以规定的加速度或振幅持续振动一定时间（如30分钟或数小时），以考核样品在共振状态下的抗疲劳破坏能力。
- 正弦扫频耐久试验：在规定的频率范围内进行多次循环扫频振动，模拟产品在运输或使用中经历宽频带振动环境的情况，考核样品的整体结构耐久性。
- 随机振动试验：模拟实际使用环境中的随机激励。设定特定的功率谱密度（PSD）曲线、总均方根加速度（Grms）和持续时间。该测试更能真实反映产品在实际工况下的可靠性，通常用于筛选和验收试验。
- 电性能监测：在振动试验过程中，对样品施加工作电压或信号，实时或定时监测样品的电性能参数（如电压波动、信号传输质量、接触电阻变化等）。通过电性能的瞬间中断或异常，可以捕捉到焊点微裂纹或接触不良等隐蔽性缺陷。
- 焊点强度测试：振动测试后，可抽样进行焊点拉拔力或剪切力测试，对比振动前后的强度变化，定量评估振动应力对焊点结合强度的损伤程度。
检测方法
为了保证测试结果的准确性和可重复性，电路板加振耐久性测试必须遵循标准化的操作流程和科学的试验方法。依据不同的标准（如GB/T 2423、IEC 60068、GJB 150等），检测方法主要包括以下几个关键步骤：
1. 样品预处理与初始检测：在测试开始前，样品应在规定的标准大气条件下放置足够的时间，以消除温度应力的影响。随后对样品进行外观检查、尺寸测量和功能性测试，确保样品处于正常工作状态，并记录初始数据作为基准。对于需要监测电性能的样品，需连接好测试线缆，并确保线缆本身的振动不会干扰测试结果。
2. 样品安装与夹具设计：这是影响测试结果的关键环节。样品应通过合适的夹具刚性固定在振动台台面上。夹具的设计应遵循刚度大、质量轻的原则，且其固有频率应远高于测试频率范围的上限，以避免夹具共振对样品造成过度的应力放大或衰减。安装时，固定方式（如螺丝紧固、压板固定）应模拟实际装机状态，紧固件需施加规定的扭矩，并在螺钉上涂抹螺纹锁固剂，防止振动导致松动。
3. 传感器布置：在样品的关键位置（如PCB中心、大型元器件附近、PCB四角）粘贴加速度传感器，用于监测样品的振动响应。控制加速度传感器通常安装在夹具或振动台面上，以形成闭环控制回路。
4. 试验参数设定：根据测试标准或客户要求，设定振动类型（正弦/随机）、频率范围、加速度幅值（或功率谱密度）、扫描速率、持续时间、振动方向（通常为三个互相垂直的轴向）等参数。对于随机振动，需精确设定PSD谱型，确保总均方根加速度满足要求。
5. 实施振动测试：启动振动台，按照设定程序进行试验。对于正弦扫频，通常采用对数扫描方式，控制扫描速率（如1 oct/min）。对于随机振动，需确保控制精度在允许的公差范围内。在试验过程中，操作人员需密切观察设备运行状态和样品响应情况，对于带电监测的样品，需记录电性能异常的时刻和对应的振动状态。
6. 中间检测：在试验的间隔或特定时刻，对样品进行功能性检查，观察是否有性能下降或功能丧失，必要时进行外观复查。
7. 最终检测与失效分析：试验结束后，取出样品进行彻底的外观检查、尺寸测量和功能测试。对比测试前后的数据变化，判定样品是否合格。若出现失效，需进一步进行失效分析（如切片分析、金相显微镜观察、X-ray检测等），确定失效部位和失效机理。
检测仪器
电路板加振耐久性测试依托于高精度的力学环境试验设备，以保证测试条件的可控性和数据的准确性。核心检测仪器构成了一套完整的振动试验系统，主要包括以下设备：
- 电动振动试验台：这是进行振动测试的核心设备。利用电磁感应原理，通过音频功率放大器驱动动圈产生激振力。电动振动台具有频率范围宽（可达数千赫兹）、波形好、控制精度高、易于实现正弦和随机振动等优点，非常适合中小型电路板的测试。
- 振动控制仪：试验系统的“大脑”。它采集传感器的反馈信号，通过闭环控制算法实时调整输出给功率放大器的信号，确保振动台产生的振动波形、加速度和频率严格符合预设的试验剖面。现代数字式控制仪具备强大的谱分析功能，可处理复杂的随机信号。
- 功率放大器：将振动控制仪输出的弱电信号放大为强电流信号，驱动振动台工作。其性能直接决定了振动台的推力和频率响应范围。
- 加速度传感器：用于测量振动加速度。在控制回路中作为反馈元件，安装在台面或夹具上；在响应测量中作为监测元件，安装在样品关键位置。传感器的频响特性、灵敏度和横向灵敏度比是重要指标。
- 辅助夹具：虽然不属于电子仪器，但夹具是测试系统中不可或缺的物理部件。通常由铝合金或镁合金制成，用于连接样品和振动台，并保证振动能量的有效传递。合理的夹具设计是保证测试有效性的前提。
- 电性能监测系统：由示波器、万用表、功能测试治具或专用的自动测试设备（ATE）组成，用于在振动过程中实时监测样品的电气连接和功能状态，捕捉瞬断信号。
- 显微观测设备：包括体视显微镜、金相显微镜、电子显微镜（SEM）等，用于在测试前后对PCB及焊点进行微观形貌观察，识别细微裂纹或缺陷。
应用领域
电路板加振耐久性测试的应用领域极为广泛，几乎涵盖了所有涉及电子产品设计、制造和使用的行业。该测试作为产品研发和质量控制的关键环节，在不同行业发挥着重要作用：
- 汽车电子行业：随着汽车智能化和电动化的发展，车载电子控制单元（ECU）、车载娱乐系统、传感器及动力电池管理系统（BMS）等广泛应用。汽车行驶路况复杂，振动环境严苛，因此汽车电子电路板必须经过严格的振动耐久性测试，通常需满足AEC-Q100/Q104等车规级标准要求，确保在全生命周期内的可靠性。
- 航空航天与军工行业：飞机在起飞、降落和飞行过程中面临强烈的气动载荷和机械振动，导弹、卫星等武器装备在发射和运行阶段更是承受极端的机械冲击和振动。该领域的电路板不仅要求功能可靠，更关乎飞行安全和任务成败，因此必须依据GJB、MIL-STD等标准进行高强度的振动测试。
- 消费电子行业：智能手机、笔记本电脑、平板电脑等便携式设备在日常生活中不可避免地会经历跌落冲击和随身携带时的振动。通过振动测试，可以有效评估这些产品内部电路板连接的可靠性，减少因焊点松动导致的返修率，提升品牌口碑。
- 轨道交通行业：高铁、地铁等轨道交通车辆在高速运行时会产生持续的机械振动，车载信号系统、通信设备及控制系统的电路板必须在长期振动环境下保持稳定工作，测试通常侧重于模拟长寿命周期的随机振动。
- 工业控制与医疗设备：工业现场的电机、泵类设备会产生持续的振动干扰，医疗设备如CT机、核磁共振仪在运行中也存在振动源。用于这些场合的电路板需通过振动测试以确保控制精度和设备运行的连续性。
- 通讯与数据中心：虽然服务器和交换机通常放置在机房，但设备内部风扇的旋转会引起微振动，长期积累可能导致高频焊点疲劳。此外，设备运输过程中的振动也不容忽视，因此通讯类电路板同样需要进行相应的耐久性测试。
常见问题
问题一：电路板加振耐久性测试的检测周期是多久？
电路板加振耐久性测试的检测周期一般为7-15个工作日。具体的时间长度并非固定不变，而是受到多种因素的共同影响。首先，检测项目的数量是决定周期的直接因素，如果仅进行简单的正弦扫频测试，时间可能较短；若需进行三个轴向的长持续时间随机振动试验并包含电性能监测，则耗时较长。其次，样品数量的多少也会影响样品安装、调试及检测的时间。再者，测试方法的复杂程度也很关键，复杂的试验剖面设定和特殊夹具的准备都需要额外的时间。此外，如果客户有特殊的加急需求，实验室可以通过调整排班和加班处理来缩短检测周期，但这通常会涉及加急服务的协调。
问题二：电路板加振耐久性测试的检测价格是多少？
电路板加振耐久性测试的检测价格并非一个固定的数字，而是根据具体的测试需求进行个性化评估的。价格主要受以下几个因素影响：首先是检测项目的具体内容和标准，不同的振动模式（正弦、随机、冲击）和测试时长决定了占机时间的长短，进而影响成本；其次是样品的数量和尺寸，大型样品可能需要定制专用夹具，这会产生额外的费用；再者是检测周期，如果客户要求加急出报告，可能会产生加急费；最后，测试过程中是否涉及复杂的电性能监测、失效分析等增值服务也会影响最终报价。因此，为了获得准确的费用信息，建议客户详细沟通测试需求，我们将根据具体情况提供专业的报价方案。
问题三：电路板加振耐久性测试测试需要什么资质？
进行电路板加振耐久性测试需要实验室具备相应的专业资质和能力。我们旗下拥有CMA（中国计量认证）和CNAS（中国合格评定国家认可委员会）资质，这标志着我们的检测能力、管理体系和技术水平均达到了国家和国际认可的标准。我们的资质范围覆盖了电子电工产品的环境可靠性测试，拥有一支经验丰富的专业技术团队，能够熟练操作各类高端振动试验设备，并依据GB、IEC、MIL等国际国内标准进行规范测试。我们致力于为客户提供科学、公正、准确的检测数据，协助企业提升产品质量和市场竞争力。
问题四：电路板振动测试中，正弦振动和随机振动有什么区别？
正弦振动和随机振动是两种截然不同的测试方法，模拟的环境和目的有所不同。正弦振动是指在某一时刻仅包含单一频率的振动，波形呈现规则的周期性变化，它主要用于寻找产品的共振频率（共振搜索）或在特定频率下考核产品的耐振能力，适合于模拟旋转机械、发动机等产生的周期性振动。而随机振动则包含连续的频谱，即在某一时刻同时包含各种频率成分，且振幅随时间随机变化，它更真实地模拟了公路运输、飞机飞行等复杂多变的振动环境。随机振动对产品的考核更为严酷和全面，能更有效地暴露焊点疲劳缺陷。
问题五：在进行振动测试时，为什么要进行三个轴向的测试？
电路板在实际使用或运输过程中，所受到的振动激励方向是不确定的，可能来自上下、左右、前后等各个方向。由于电路板的结构、元器件的布局以及安装方式在不同方向上的刚度特性存在差异，其在不同方向上的抗振能力也各不相同。例如，垂直于电路板平面的振动更容易引起PCB弯曲导致焊点开裂，而水平方向的振动则可能导致重型元器件引脚断裂。因此，必须依次在三个互相垂直的轴向（X、Y、Z轴）进行测试，才能全面评估产品在各个可能方向上的抗振性能，避免因测试方向单一而遗漏潜在的薄弱环节。
问题六：振动测试中如何判定电路板是否失效？
判定电路板在振动测试中是否失效通常依据多重标准。最直观的是外观检查，如发现PCB基板断裂、元器件脱落、外壳破裂或焊点出现可见裂纹，即判定为失效。其次是功能性测试，如果在振动过程中或振动结束后，样品无法正常工作、性能参数超出规格书允许的范围，或者出现间歇性故障（如瞬间断电、信号中断），也视为失效。此外，对于有特定要求的样品，还可以通过切片分析检查内部焊点是否产生微裂纹，或通过对比测试前后的焊点强度变化来进行失效判定。
问题七：如果电路板在振动测试中失效了，应该如何改进？
当电路板未通过振动测试时，首先应进行详细的失效分析，确定失效的具体模式和位置。针对不同的失效原因，可采取相应的改进措施。如果是焊点开裂，可以考虑优化焊盘设计、改善焊接工艺温度曲线或选用抗疲劳性能更好的焊料；如果是元器件脱落，可以增加底部填充胶或加强固定支架；如果是PCB共振过大，可以通过增加固定点、改变板厚、增加加强筋等方式提高PCB刚度，避开危险频率段；如果是元器件布局不合理，可以调整大型元器件的位置，将其放置在靠近固定点等低应力区域。通过测试-分析-改进-验证的闭环过程，不断优化产品设计。
