电子组装件 振动疲劳测试

在汽车、航空航天、轨道交通、工业设备、户外通信等领域，电子设备无处不在。
它们不仅要应对高温、潮湿、粉尘，更要承受持续不断的振动与冲击——来自发动机运转、路面颠簸、飞行气流、机械振动等。

这些看似微小的机械应力，日积月累，可能引发焊点开裂、元器件脱落、PCB断裂、接触不良等“慢性故障”，导致系统失灵、设备停机，甚至安全事故。

为提前暴露这些“隐性缺陷”，振动疲劳测试（Vibration Fatigue Test）成为电子组装件（PCBA、模块、整机）可靠性验证的核心环节。

它模拟真实振动环境，用“时间压缩”的方式，加速验证产品在长期振动下的结构耐久性。

一、什么是振动疲劳？

振动疲劳，是指材料或结构在交变应力（如周期性振动）作用下，经过多次循环后发生的渐进性损伤，最终导致裂纹萌生、扩展直至失效。

• 与一次性冲击不同，振动疲劳是“温水煮青蛙”式的破坏，往往在无明显外观损伤的情况下突然失效。

电子组装件常见振动疲劳失效模式：

二、为什么必须做振动疲劳测试？

1. 真实使用环境严苛

• 汽车行驶中，ECU、传感器持续承受 5–500 Hz 振动；

• 飞机飞行中，航电设备面临宽频随机振动；

• 工业机器人，控制板长期处于高频率机械振动中。

2. 设计与工艺缺陷的“放大器”

• PCB 布局不合理（如大质量器件居中）；

• 焊点工艺不良（空洞、润湿不足）；

• 结构支撑不足，共振风险高。

振动测试能快速暴露这些问题，避免批量事故。

3. 提升产品寿命与可靠性

• 验证产品是否满足 10 年/100 万公里等寿命要求；

• 降低售后维修成本与品牌风险。

三、核心测试标准

四、振动类型与测试方法

1. 正弦振动（Sinusoidal Vibration）

• 单一频率往复振动，用于查找共振点；

• 扫频范围：5–500 Hz；

• 加速度：5–20 g；

• 方向：X、Y、Z 三轴，每轴 10–20 分钟。

2. 随机振动（Random Vibration）

• 多频率同时作用，能量分布符合 PSD（功率谱密度）；

• 模拟真实复杂振动环境（如汽车行驶）；

• 典型 PSD 曲线（汽车引擎舱）：

• 20 Hz: 0.02 g²/Hz

• 100 Hz: 0.04 g²/Hz

• 500 Hz: 0.01 g²/Hz

3. 冲击测试（Shock Test）

• 短时高加速度脉冲（如半正弦波）；

• 模拟颠簸、碰撞；

• 通常与振动测试结合。