خرابی های مکانیکی در محصولات الکترونیکی اغلب از رابط های نسبتا کوچک آغاز می شوند: یک کانکتور که وارد کردن آن دشوار می شود، لولایی که مقاومت نگه دارندگی خود را از دست می دهد، یا اتصال کابلی که تحت بار جدا می شود.
یک لپ تاپ در حال توسعه را در نظر بگیرید. کانکتور USB-C آن باید عملکرد قابل قبولی در درج و استخراج ارائه دهد، لولا باید مقاومت چرخشی کنترل شده را حفظ کند و اتصالات داخلی کابل باید بارهای مکانیکی مشخص را تحمل کنند.
این نیازمندی ها متعلق به یک محصول واحد هستند، اما شامل جهت های بارگذاری، سیستم های اندازه گیری و تجهیزات متفاوت می شوند.
برای تولیدکنندگان الکترونیک، انتخاب تجهیزات آزمایش مکانیکی با قطعه منفرد و عملکرد مورد نظر آن آغاز می شود—نه صرفا دسته بندی محصول نهایی.
جایی که خرابی های مکانیکی در محصولات الکترونیکی رخ می دهد
مجموعه های الکترونیکی شامل چندین رابط مکانیکی هستند که در طول تولید، مونتاژ و استفاده عادی انواع مختلفی از بارگذاری را تجربه می کنند.
برخی باید نیروی مشخصی را تحمل کنند بدون اینکه جدا شوند. انتظار می رود برخی دیگر به طور مکرر کار کنند و عملکرد مکانیکی قابل قبول خود را حفظ نمایند.
یک کانکتور نیاز به نگهداری کافی تماس بدون مقاومت بیش از حد در اتصال دارد. لولای لپ تاپ باید مقاومت کنترل شده ای را در تمام زاویه عملکرد خود فراهم کند. یک دکمه نیاز به فعال سازی مداوم دارد، در حالی که خاتمه کابل باید از نظر مکانیکی محکم باقی بماند.
اجزای سازه ای نیازهای اضافی ایجاد می کنند. مجموعه های PCB ممکن است در حین جابجایی یا مونتاژ در معرض خمشی قرار بگیرند، در حالی که ماژول های نمایشگر منتخب و قطعات متصل شده ممکن است نیاز به ارزیابی مقاومت مکانیکی داشته باشند.
این کاربردها را نمی توان با یک آزمون نیروی عمومی ارزیابی کرد.
محصول شما به کدام تست مکانیکی نیاز دارد؟
آزمون مناسب به رویداد مکانیکی بازتولید شده و اطلاعات مورد نیاز برای ارزیابی نتیجه بستگی دارد.
ماتریس زیر مرجع اولیه ای برای کاربردهای رایج محصولات الکترونیکی فراهم می کند.
| مؤلفه / کاربرد | آزمون مکانیکی | اندازه گیری اولیه | نگرانی اصلی آزمون | ها
|---|---|---|---|
| کانکتور USB / صنعتی | وارد کردن و خارج کردن | نیرو-سفر | مقاومت و تراز جفت گیری |
| رابط کانکتور | دوام جفت گیری تکراری | چرخه ها / بررسی های عملکرد مشخص | شدهفرسودگی و یکنواختی عملکرد |
| دکمه / کلید | نیروی فعال سازی | نیرو-جابجایی | نیروی عملیاتی و موقعیت تماس |
| لولای لپ تاپ / دستگاه | گشتاور باز و بسته شدن | گشتاور-زاویه | مقاومت چرخشی |
| اتصال کابل / ترمینال | آزمون کشیدن یا نگهداری | نیروی کشش / محل خرابی | یکپارچگی مشترک |
| برد PCB / قطعه سازه | ایخم شدن یا فشرده سازی | نیرو / دفع | تغییر شکل یا خرابی مکانیکی |
| مجموعه الکترونیکی باند شده | در صورت لزوم، کشیدن، جدا کردن یا برش | دادنحالت نیرو / خرابی | یکپارچگی اتصال |
این اندازه گیری ها رفتارهای مکانیکی مختلفی را توصیف می کنند. تستر نیروی کانکتور، تستر تورک لولا و دستگاه تست یونیورسال همگی می توانند بارهای مکانیکی را اندازه گیری کنند، اما آرایش کنترل حرکت و نمونه آن ها قابل تعویض نیست.
آزمایش کانکتور و کابل
آزمون وارد کردن و استخراج کانکتور مقاومت را در هنگام اتصال و جدا شدن ارزیابی می کند. در صورت نیاز، منحنی نیرو-حرکت می تواند نشان دهد که بار در طول حرکت چگونه تغییر می کند، به جای اینکه فقط مقدار حداکثری را گزارش کند.
آزمون کشش کابل و ترمینال به یک نیاز متفاوت پاسخ می دهد: اینکه آیا یک اتصال می تواند بار کششی مشخصی را تحمل کند یا خیر.
نیروی اندازه گیری شده باید در کنار محل خرابی در نظر گرفته شود. اتصالی که در مفصل مورد نظر جدا می شود، معادل نمونه ای نیست که داخل دسته لغزیده باشد.
RS-6600A در ITM-LAB نقطه شروعی برای برنامه های سازگار برای درج و استخراج کانکتور فراهم می کند. برای تست های کشش مؤلفه منتخب، ممکن است یک RS-8010A پیکربندی شده در نظر گرفته شود.
روش های دقیق اتصال در راهنماهای موجود آزمون نیروی اتصال ITM-LAB پوشش داده شده است.
عملکرد مکانیکی تکراری
عملکرد اولیه یک قطعه لزوما رفتار آن پس از استفاده مکرر را توصیف نمی کند.
دوام اتصال کانکتور، عمر دکمه و تست ماندگاری لولا، توالی های عملیاتی تعریف شده را در تعداد مشخصی چرخه بازتولید می کند.
این کاربردها نیازمند کنترل حرکت مناسب، موقعیت یابی نمونه و ضربه یا زاویه عملیاتی مشخص شده هستند. بسته به نوع روش، ممکن است نیاز به اندازه گیری های اضافی قبل، حین یا بعد از چرخه باشد.
اجزای سازه ای و پیوندی
مجموعه های برد چاپی، قطعات مرتبط با نمایشگر و سازه های الکترونیکی متصل ممکن است نیاز به آزمایش های کششی، فشرده سازی، خم شدن، پوسته شدن یا سایر آزمایش های خاص کاربردی داشته باشند.
آرایش بارگذاری به هندسه نمونه و روش مربوطه بستگی دارد.
یک دستگاه تست یونیورسال قابل پیکربندی ممکن است چندین آزمایش مکانیکی استاتیک سازگار را در خود جای دهد، اما تجهیزات و لوازم اندازه گیری مورد نیاز باید به صورت جداگانه بررسی شوند.
برای مثال، آرایش خمشی برد PCB نیازمند فاصله مناسب در حمایت و هندسه بارگذاری است. نباید صرفا به این دلیل که هر دو روش از اندازه گیری نیرو استفاده می کنند، به عنوان یک آزمون کششی معمولی تلقی شود.
چرا فیکسچرها و هم ترازی بر نتایج آزمون تأثیر می گذارند
چراغ بخشی از سیستم اندازه گیری است، نه صرفا وسیله ای برای نگهداری نمونه.
این موضوع به ویژه هنگام آزمایش قطعات الکترونیکی با ابعاد کوچک، اشکال نامنظم یا نقاط اتصال حساس اهمیت پیدا می کند.
یک دستگاه ممکن است ظرفیت و عملکرد اندازه گیری کافی ارائه دهد، اما اگر جهت بارگیری یا موقعیت یابی نمونه نادرست باشد، نتایج گمراه کننده ای ارائه دهد.
نمونه ای از تراز کانکتور
در طول آزمایش وارد کردن کانکتور، قطعات اتصال باید در امتداد محور ورودی مورد نظر حرکت کنند.
حتی زمانی که سرعت آزمایش و محدوده نیرو به درستی مشخص شده باشد، آرایش اتصال خارج از محور می تواند مقاومت بیشتری به منحنی نیرو-حرکت ثبت شده وارد کند.
قبل از مقایسه نتایج، مهندسان باید موقعیت کانکتور، جهت اتصال و تکرارپذیری فیکسچر را بررسی کنند.
افزایش ظرفیت دستگاه مشکل تراز را حل نمی کند.
مسائل مشابهی در کاربردهای الکترونیکی دیگر نیز وجود دارد.
| کاربرد تست | مشکل فیکسچر | اثر احتمالی |
|---|---|---|
| وارد کردن کانکتور | عدم هم راستایی محور جفت | گیریبارگذاری جانبی و مقاومت اضافی |
| فعال سازی دکمه | هاموقعیت نادرست پروب یا هندسه تماس | نیروی عملیاتی غیرنماینده |
| گشتاور لولا | محور چرخش آزمایشی با محور لولا متفاوت است | مقاومت اندازه گیری شده اضافی |
| کشیدن کابل | نمونه توسط دسته لیز می خورد یا آسیب می بیند | نتیجه یا محل شکست نیروی نامعتبر |
| خم شدن برد PCB | فاصله نادرست پایه ها یا موقعیت بارگذاری | رفتار تغییر شکل غیرنماینده |
برای آزمایش های مکرر، موقعیت یابی نمونه ها همچنین باید بین اپراتورها و چرخه های آزمایش یکسان باقی بماند.
اگر هر بار یک قطعه به شکل متفاوتی نصب شود، بخشی از تغییرات مشاهده شده ممکن است ناشی از چراغ باشد نه محصول.
این موضوع به ویژه برای کنترل کیفیت تولید اهمیت دارد، جایی که تنظیمات تکرارپذیر برای مقایسه نتایج بین دسته ها ضروری است.
تجهیزات سفارشی ممکن است زمانی لازم باشد که دسته های معمولی نتوانند جهت بارگذاری مورد نظر را بازتولید کنند یا هندسه نمونه را به طور ایمن جای دهند.
انتخاب سیستم اندازه گیری و کنترل
پس از تعیین روش تست و چیدمان اتصالات، گام بعدی تعیین این است که تجهیزات باید چه چیزی را اندازه گیری و کنترل کنند.
ظرفیت نیرو تنها بخشی از این تصمیم است.
آزمون مکانیکی الکترونیکی ممکن است شامل حرکت خطی، حرکت چرخشی یا عملکرد تکراری باشد. سیستم مناسب به حرکت مورد نیاز و داده های مشخص شده توسط روش آزمایش بستگی دارد.
| الزامات آزمون | پیکربندی تجهیزات برای بررسی |
|---|---|
| کشیدن یا فشار تکی | برد نیرو، حرکت، جهت بارگیری و تجهیزات |
| درج / استخراج کانکتور | اندازه گیری تراز محوری، سرعت، کورس و نیرو-حرکت |
| عملکرد مکرر | شمارش چرخه، کنترل حرکت، نرخ عملکرد و شرایط توقف |
| چرخش لولا | برد گشتاور، زاویه و محور چرخش |
| استحکام قطعات | اندازه گیری سلول بار، تجهیزات، حرکت و تغییر شکل |
نیروی اوج، منحنی ها و داده های چرخه تکراری
مقدار نیروی اوج به یک سؤال مشخص پاسخ می دهد: حداکثر نیروی ثبت شده در طول آزمون تعریف شده چقدر بود؟
این لزوما رفتار جزء را در طول حرکت توصیف
نمی کند.برای یک کانکتور، ممکن است داده های نیرو-حرکت برای ارزیابی فرآیند جفت گیری لازم باشد. برای لولا، داده های گشتاور-زاویه می تواند اطلاعاتی درباره مقاومت در بازه عملیاتی ارائه دهد.
تست چرخه تکراری به سوال دیگری پاسخ می دهد: آیا مؤلفه پس از تعداد مشخصی عملیات عملکرد مورد نیاز را حفظ می کند یا خیر.
ماشینی که برای ثبت یک نیروی اوج منفرد طراحی شده باشد، به طور خودکار برای ارزیابی عملکرد مکانیکی در چرخه های تکراری مناسب نیست.
عملکردهای اندازه گیری و پایش مورد نیاز باید قبل از انتخاب کنترلر و پیکربندی نرم افزاری تعیین شوند.
انتخاب تجهیزات آزمایش مکانیکی الکترونیکی
فهرست کوتاه تجهیزات مفید با عملکرد مکانیکی مورد نیاز آغاز می شود.
آزمون وارد کردن کانکتور محوری، تست لولای چرخان و تست کشش قطعه ثابت نباید صرفا به این دلیل که هر کدام شامل اندازه گیری بار مکانیکی هستند، با هم گروه بندی شوند.
ITM-LAB سری های مختلفی از تجهیزات آزمایش را برای این کاربردها ارائه می دهد.
| آزمون کاربرد | هدایت تجهیزات ITM-LAB | ملاحظات پیکربندی کلیدی |
|---|---|---|
| درج / استخراج کانکتور | RS-6600A | هندسه کانکتور، حرکت محوری و برد نیرو |
| دوام اتصال کانکتور | RS-8115A | کورس، نرخ عملیاتی و الزامات چرخه |
| فعال سازی دکمه / عمر | سیستم تست دکمه های خاص کاربرد | موقعیت فشار، نیرو، ضربه و چرخه | ها
| گشتاور/دوام لولا | RS-6300F / RS-6300T-H | برد گشتاور، زاویه و تنظیم چراغ |
| کشیدن کابل / قطعه | RS-8010A با پیکربندی مناسب | نیروی مورد انتظار، محل گرفتن و شکست |
| کشش / فشرده سازی / خمشی قطعات | RS-8010A / RS-8000 | دامنه بار، ابعاد نمونه و تجهیزات |
این ها دستورالعمل های اولیه تجهیزات هستند، نه پیکربندی های ثابت برای هر محصول. توصیه نهایی نیازمند دستگاه واقعی تحت آزمایش، روش های مرتبط و شرایط اندازه گیری مورد انتظار است.
آیا یک UTM می تواند تمام آزمایش های مکانیکی را روی یک محصول الکترونیکی انجام دهد؟
نه لزوما.
یک UTM قابل تنظیم ممکن است از چندین آزمایش نیروی ایستا سازگار، از جمله کشش، فشرده سازی و خمش، پشتیبانی کند، زمانی که به تجهیزات و سیستم های اندازه گیری مناسب مجهز باشد.
آزمایش دوام، عمر دکمه و گشتاور لولا اتصال اتصال دهنده نیازمندی های حرکتی و کنترل متفاوتی دارد. این کاربردها ممکن است به تجهیزات اختصاصی نیاز داشته باشند.
یک آزمایشگاه باید نیازهای آزمایش خود را بر اساس عمل مکانیکی و روش اندازه گیری گروه بندی کند، نه اینکه بخواهد هر سیستم را با یک دستگاه جایگزین کند.
سه پیکربندی عملی آزمایشگاهی
ترکیب مناسب تجهیزات بستگی به دامنه محصولات تولیدکننده و حجم کاری آزمایش دارد.
نمونه های زیر نشان می دهند که آزمایشگاه های مختلف الکترونیک چگونه ممکن است نیازهای آزمایش مکانیکی خود را سازماندهی کنند.
پیکربندی A — کنترل کیفیت کانکتور و کابل
برای تولیدکنندگان کانکتور و مونتاژ کابل، آزمایش مکانیکی اغلب بخشی از کنترل کیفیت تولید روتین است.
نیروی ورود، نیروی استخراج و نیازهای مقاومت کشش انتخاب شده ممکن است نیاز به ارزیابی در انواع مختلف قطعات داشته باشد.
پیکربندی اولیه می تواند شامل RS-6600A برای تست نیروی کانکتور سازگار و یک پیکربندی مناسب RS-8010A برای برنامه های منتخب تست کشش.
اگرچه هر دو سیستم نیرو را اندازه گیری می کنند، اما هندسه اتصال اتصال دهنده و الزامات گرفتن مجموعه کابل باید به طور جداگانه در نظر گرفته شوند.
در مواردی که عملکرد مکرر کانکتور نیز لازم است، پیکربندی اختصاصی دوام مانند RS-8115A ممکن است مرتبط باشد.
پیکربندی B — دوام لوازم الکترونیکی مصرفی
یک گوشی هوشمند، هدفون، تبلت یا لپ تاپ ممکن است چندین رابط کاربری داشته باشد که در طول عمر سرویس دهی محصول به طور مکرر به صورت مکانیکی کار
می کنند.آزمایشگاهی که این محصولات را ارزیابی می کند ممکن است به دوام، عمر دکمه و گشتاور یا دوام اتصال اتصال نیاز داشته باشد.
چالش صرفا رسیدن به شمارش چرخه هدف نیست. هر آزمایش باید حرکت مشخص شده را بازتولید کند و در عین حال موقعیت و کنترل مناسب نمونه را حفظ نماید.
سیستم های RS-8115A ITM-LAB و سیستم های تست دکمه و لولا مرتبط نقاط شروعی برای بررسی این برنامه ها فراهم می کنند.
قبل از انتخاب تجهیزات، کورس کورس مورد نیاز، زاویه، نرخ کارکرد، تعداد چرخه ها و هرگونه بررسی عملکرد مشخص باید تعیین شود.
پیکربندی C — تحقیق و توسعه قطعات الکترونیکی
آزمایشگاه های توسعه اغلب با مواد مختلف، قطعات سازه ای و اتصالات مکانیکی مختلف کار می کنند تا یک نمونه ثابت واحد.
یک UTM قابل تنظیم می تواند بستری عملی برای آزمایش چندین روش کشش، فشرده سازی و خمشی سازگار فراهم کند.
سری RS-8010A و RS-8000 گزینه های متفاوتی برای ظرفیت نیرو ارائه می دهند، در حالی که چراغ های خاص برنامه می توانند از تنظیمات بارگذاری متفاوتی پشتیبانی کنند.
نیروی کار مورد انتظار، ابعاد نمونه، حرکت، محدوده اندازه گیری و روش های قابل استفاده باید راهنمای انتخاب نهایی باشند.
ظرفیت حداکثر بیشتر ماشین به طور خودکار عملکرد اندازه گیری بهتری برای قطعات الکترونیکی کوچکتر فراهم نمی کند.
این پیکربندی های آزمایشگاهی نمونه هایی هستند نه بسته های تجهیزات ثابت. برخی مراکز ممکن است فقط به یک سیستم تست نیاز داشته باشند، در حالی که برخی دیگر به چندین دستگاه تخصصی نیاز دارند.
مهندسان باید قبل از درخواست قیمت مشخص کنند
ارائه اطلاعات واضح کاربردی به تولیدکننده تجهیزات اجازه می دهد تا پیکربندی مورد نیاز دستگاه را بررسی کرده و مشکلات احتمالی تجهیزات یا اندازه گیری را قبل از ارائه قیمت شناسایی کند.
برای پروژه های آزمایش مکانیکی الکترونیکی، جزئیات زیر به ویژه مفید هستند:
-
دستگاه در حال آزمایش: نام قطعه، عکس ها، ابعاد و جزئیات مرتبط مونتاژ.
-
عمل مکانیکی: کشیدن، هل دادن، وارد کردن، استخراج، چرخش یا عملکرد مکرر.
-
محدوده اندازه گیری مورد انتظار: نیرو یا محدوده گشتاور، در صورت مشخص شدن.
-
شرایط آزمایش: سرعت، حرکت، زاویه، نرخ عملکرد و تعداد سیکل.
-
روش آزمایش: نسخه استاندارد قابل اجرا یا روش خاص مشتری.
-
الزامات اضافی: چراغ های سفارشی، ضبط منحنی، پایش الکتریکی یا سایر عملکردهای مشخص شده.
در مواردی که نیروی یا گشتاور مورد انتظار هنوز مشخص نیست، اطلاعات نمونه و روند آزمایش مورد نظر می تواند نقطه شروعی برای بازبینی مهندسی باشد.
مشخصات تست واضح به جلوگیری از خرید تجهیزاتی که ظرفیت اسمی کافی دارند اما فاقد حرکت، چراغ یا پیکربندی اندازه گیری لازم هستند، کمک می کند.
نتیجه گیری
یک آزمایشگاه مؤثر آزمایش مکانیکی الکترونیک با نیازهای مکانیکی واقعی محصول شروع می شود، نه با یک فهرست تجهیزات عمومی.
اتصال کانکتور، فشار دادن دکمه، چرخش لولا، کشیدن کابل و آزمایش استحکام قطعات ممکن است شامل بارهای مکانیکی باشند، اما نیازمند آرایش های تست و داده های اندازه گیری متفاوتی هستند.
سیستم مناسب، سیستمی است که عمل مکانیکی مورد نظر را بازتولید کند، نمونه را به درستی نگه دارد و نتایج قابل اعتمادی را در محدوده اندازه گیری مورد نیاز ارائه دهد.
یک سیستم تست مکانیکی برای محصول الکترونیکی خود پیکربندی
کنیدآزمایش کانکتور، دکمه، لولا، مجموعه کابل یا قطعه سازه ای؟
ITM-LAB تجهیزات آزمایش مکانیکی و پشتیبانی پیکربندی خاص کاربردی برای تحقیق و توسعه الکترونیک و کنترل کیفیت را فراهم می کند.
جزئیات DUT، روش آزمایش و الزامات اندازه گیری خود را با تیم ما به اشتراک گذاشتن دهید تا پیکربندی ها و تجهیزات مناسب دستگاه ها را بررسی کنید.
