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From drop testing to ESS, Kistler offers comprehensive measurement technology for consumer electronics product testing.

Test sui prodotti dell'elettronica di consumo

Tecnologia di misurazione facile da usare ed economica

Il mercato dell'elettronica di consumo (3C) è altamente competitivo. I produttori sono desiderosi di garantire una qualità superiore dei prodotti, la loro sicurezza, durata, affidabilità e prestazioni. Tutto ciò è fondamentale per controllare i costi legati al ciclo di vita e alla qualità, conquistare la fiducia dei clienti e mantenere la reputazione del marchio. Le condizioni meccaniche, termiche o climatiche possono influire su un prodotto durante il trasporto, lo stoccaggio o il funzionamento.

I richiami e le richieste di garanzia sono estremamente costosi. È quindi indispensabile eseguire test approfonditi sui prodotti dell'elettronica di consumo per garantire che le specifiche garantite di un dispositivo elettronico di consumo (prodotto 3C) siano soddisfatte nell'uso quotidiano.

Le nuove tecnologie, i nuovi materiali e la tendenza persistente alla miniaturizzazione nel settore dell'elettronica di consumo stanno introducendo nuove sfide per i progettisti e nuovi scenari di test dei prodotti prima che un dispositivo possa essere lanciato sul mercato.

Strumentazione di facile utilizzo, conveniente, resistente e affidabile per il collaudo di prodotti di elettronica di consumo, in grado di garantire prestazioni adeguate alle condizioni di prova e calibrata in base alle esigenze del test

I vantaggi della tecnologia dei sensori piezoelettrici di Kistler per il collaudo dei prodotti dell'elettronica di consumo

Optimize resources

Ottimizzare le risorse

  • Resistenza: lunga durata grazie alla protezione da sovraccarico e alla stabilità alle alte temperature
  • Connettori e cavi resistenti
  • Conveniente
  • Facile da maneggiare
Maximize efficiency

Ottimizzare l'efficienza

  • Calibrazione in base alle specifiche esigenze di prova
  • Elevata precisione di misura
  • Tempi di ciclo di prova ridotti
Process reliability

Affidabilità

  • Funzionamento stabile a lungo termine in presenza di variazioni di temperatura
  • Prestazioni in linea con le condizioni di prova

Sviluppiamo e forniamo catene di misura complete e calibrate, validate per applicazioni di collaudo di prodotti di elettronica di consumo. Offriamo competenze applicative e consulenza in materia di installazione e utilizzo. Le nostre soluzioni sono economicamente vantaggiose e conformi alle più rigorose condizioni di prova ambientali.

Prove di impatto e prove di rottura rapida su materiali destinati ai prodotti 3C, con celle di carico dotate di tempi di risposta rapidi

Le celle di carico piezoelettriche miniaturizzate a 1 componente, destinate all'esecuzione di prove di impatto e prove di rottura rapida su materiali per l'elettronica di consumo, si distinguono per:

  • Longevità e resistenza grazie all'elevata capacità di sovraccarico
  • Precisione di misura basata su una linearità straordinariamente elevata
  • Tempo di risposta rapido grazie all'ampia larghezza di banda
  • Regolabili esternamente con i nostri amplificatori di carica (es. 5018A, 5167A, 5073B) per ottimizzare il campo di misura per l'applicazione e sfruttare al meglio la gamma dinamica disponibile

Che cos'è la prova dei materiali di base? Perché eseguire prove meccaniche sui materiali di base dei prodotti elettronici di consumo?

Le prove meccaniche sui materiali comprendono prove di impatto, prove di tenacità alla frattura rapida, prove di fatica, ecc. Si tratta di un processo che prevede l'esposizione di un materiale (metallo, plastica, composito, polimero) a sollecitazioni fisiche quali trazione, compressione e taglio, al fine di comprenderne le proprietà e i comportamenti. I dati ottenuti possono aiutare a determinare se un materiale è adatto a una particolare applicazione e possono anche essere utilizzati per prevedere la durata del materiale e quando potrebbe cedere. Si tratta di un mezzo efficace per affrontare la possibilità di guasti di un dispositivo elettronico di consumo sul campo.

Prove di caduta/urto su dispositivi elettronici di consumo con dinamometri dotati di tempi di risposta rapidi

È necessario conoscere l'entità della forza d'urto, l'accelerazione e l'orientamento dell'impatto nel momento in cui il prodotto entra in contatto con il suolo. La misurazione di forze d'urto elevate richiede sensori caratterizzati da elevata rigidità, linearità e bassi errori di diafonia. Forniamo soluzioni calibrate con sensori di forza e accelerometri a componente singola o multipla per misurazioni precise. I sensori piezoelettrici offrono notevoli vantaggi rispetto ai sensori a estensimetro, comunemente utilizzati anche per le prove d'urto.

Precisione insuperabile, lunga durata, ampia larghezza di banda/tempi di risposta rapidi, stabilità operativa a lungo termine, affidabilità e facilità d’uso durante le impegnative procedure di prova di caduta/urto rendono le celle di carico piezoelettriche di Kistler la scelta preferita.

I dinamometri piezoelettrici per eseguire prove di caduta/urto su dispositivi elettronici di consumo sono tipicamente composti da celle di carico piezoelettriche, caratterizzate da:

  • Longevità e resistenza grazie all'elevata capacità di sovraccarico
  • Precisione di misura basata su una linearità straordinariamente elevata
  • Risposta in frequenza della piastra di forza molto più elevata per tempi di risposta rapidi (rispetto alla tecnologia a estensimetri) grazie all'elevata rigidità
  • Intervallo di misura regolabile esternamente con un amplificatore di carica (ad es. 5018A, 5167A) per ottimizzare l'intervallo di misura per l'applicazione e sfruttare al meglio la gamma dinamica disponibile

È possibile scegliere tra:

  • Dinamometri multicomponente disponibili direttamente a magazzino
  • Celle di carico per costruire autonomamente dinamometri a 1 e 3 componenti
    • Celle di carico a 1 componente
    • Set di assemblaggio per celle di carico a 1 componente con celle integrate (93x1)
  • Custom Product Lane (CPL), il servizio speciale di Kistler per dinamometri su misura e altre apparecchiature di misura

Poiché la durata e la frequenza sono inversamente proporzionali, la piastra di forza del dinamometro deve essere progettata in modo che la frequenza naturale sia almeno da 3 a 5 volte superiore al contenuto di frequenza previsto della prova di caduta.

Accelerometro piezoelettrico per eseguire prove di caduta/urto su dispositivi elettronici di consumo (prodotti 3C):

L'accelerometro IEPE triaxiale miniaturizzato più piccolo al mondo (peso ridotto: cubo da 6 mm (0,236”), massa del sensore di 0,9 grammi con cavo leggero e flessibile (diametro esterno 1,2 mm, 3,2 grammi/m) può essere montato su unità di prova di dimensioni molto ridotte.

What is drop testing? Why is it important to perform drop testing on consumer electronic products (3C products)?

Protection against damages caused by the impact forces loaded through dropping is an important concern for the design of wearable or portable consumer electronic products. The damage may include cracking of the screen, break in the device or severe functional damage.

The purpose of drop testing is to validate the design goals and workmanship based on possible operational scenarios to verify durability. It addresses the handling survivability of products and encompasses various testing scenarios including transportation (shipment via train, plane, ship, car). 

Drop testing also validates analytical models which are also used during the development of consumer electronics. Analytical models allow to cost-effectively evaluate designs without testing prior to prototyping which saves costs and supports faster 3C product time to market and satisfying price point requirements. 

How to perform a drop test on a consumer electronics device – testing scenario

Typically, a drop tower comprised of a platform for drop-off on top and a force dynamometer at the bottom is applied. Eventually, a triaxial accelerometer is to be mounted on the unit under test as well.

Drop a 3C consumer electronics device (laptop, smartphone, tablet) without external packaging from various heights and orientations on the dynamometer force plate to measure the impact force. Compare performance to the intended design goals and evaluate the test unit for damage. 

Packaging testing /drop integrity testing /dynamic impact testing of consumer electronics with miniature triaxial IEPE and triaxial MEMS capacitive accelerometers with high bandwidth

The small size and low weight of our accelerometers allow for flexible sensor mounting including mounting them to inside packages, onto or even inside actual products under test. MEMS accelerometers allow the measurement of free fall conditions prior to impact as well as full characterization of the actual impact event. 

Miniature triaxial IEPE and triaxial MEMS capacitive accelerometers to perform packaging testing on consumer electronics are optimized for low frequency measurement with dynamic measurement capabilities, featuring:

  • Longevity and survivability due to high overload capacity 
  • Measuring accuracy based on extraordinarily high linearity 
  • Suitability to measure long or short duration impacts which resonant frequencies well above the signal bandwidth requirements due to high bandwidth 
  • Calibration according to ISO 17025 to accomplish precision measurement and related uncertainties

Accelerometer for drop testing of 3C products:

World's smallest miniature triaxial IEPE accelerometer (low mass: 6 mm ( 0.236”) cube, 0.9 gram sensor mass with low mass/flexible cable (1.2 mm OD, 3.2 gram/m) can be mounted to very small test units.

What is packaging testing? Why should packaging testing be performed for consumer electronic devices?

Packaging testing assesses how a package and its contents react to impacts during shipping and handling. The test helps manufacturers address design flaws, improve durability, minimize product damage, loss, and associated costs, avoid over-packaging, which is more expensive for businesses, avoid under-packaging, which endangers goods resulting in higher costs due to the destruction of products during transportation. The test can also help determine the survivability of a product's packaging and indicates structural and mechanical weaknesses not necessarily detected in shock and vibration tests.

ESS, HASS and HALT testing of consumer electronics products with PiezoStar single axis and triaxial accelerometers

HALT and HASS testing requires accelerometers featuring extreme temperature stability. Applications apply control and response accelerometers. Control accelerometers are used to monitor the input vibration to the test article and are typically single axis accelerometers. Response accelerometers measure the vibration of the test article as a result of the input vibration and are triaxial.

PiezoStar single axis and triaxial accelerometers for ESS, HASS and HALT testing, featuring: 

  • Ultra-low temperature sensivity
  • Long-term stability at extended temperatures
  • Stable operation with dynamic temperature and transients; transition rates of up to 60 °C (160 °F) per minute, with extremes of –100 °C to 200 °C (–212 °F to 392 °F)
  • Low mass to prevent mass loading into lightweight structures
  • Response accelerometers support up to 2KHz and upper end of 10KHz of measurement
  • Lower frequency calibration aligned with the product test program
  • Durable connectors and cabling that withstand the testing levels and long duration testing

What is environmental stress screening (ESS, HASS, HALT)? Why perform environmental stress screening on consumer electronic devices?

Environmental stress screening (ESS) involves applying stresses to a product until it fails. A combination of Highly Accelerated Life Testing (HALT) and Highly Accelerated Stress Screening (HASS), as part of the ESS testing methods, improves product reliability by early detection of such failure mechanisms, helping to reduce repair or replacement costs. ESS is an effective means to address the possibility of failures of a consumer electronic device in the field.

ESS measuring chains utilize control accelerometers, response accelerometers, data acquisition systems, signal conditioning, climatic chambers, shakers and controllers. The testing process usually takes 3 to 5 days. It comprises several stages where the unit under test (UUT) is exposed to conditions such as:

  • Periodic vibration, random vibration and shock
  • Temperature dwells and cycling
  • Combinations of thermal and vibration stresses

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