家電製品の試験

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

使いやすく、コストパフォーマンスに優れた測定技術

民生用電子機器（3C）市場は競争が激化しています。メーカー各社は、製品の品質、安全性、耐久性、信頼性、および性能を最高水準に保つことに注力しています。これらはすべて、ライフサイクルコストや品質コストの管理、顧客の信頼の構築、そしてブランドの評判維持にとって極めて重要です。輸送、保管、または使用中に、機械的、熱的、あるいは環境的な要因が製品に影響を及ぼす可能性があります。

リコールや保証請求は莫大なコストを伴います。したがって、民生用電子機器（3C製品）の保証仕様が日常的な使用環境下で確実に満たされていることを保証するためには、徹底的な製品試験の実施が不可欠です。

民生用電子機器業界における新技術、新素材、そして小型化への継続的な傾向は、製品が市場に投入される前に、設計者や製品試験のシナリオに新たな課題をもたらしています。

民生用電子機器の試験向けに、使いやすく、コストパフォーマンスに優れ、耐久性があり、信頼性の高い測定機器です。試験条件に応じた性能を発揮し、試験のニーズに合わせて校正されています。

キストラーの圧電センサー技術が、民生用電子機器の製品試験にもたらすメリット

リソースを最適化する

耐久性：過負荷保護機能と高温安定性を備え、長寿命
耐久性に優れたコネクタとケーブル
コストパフォーマンスに優れる
取り扱いが容易

効率を最大化

個々の試験要件に応じた校正
高い測定精度
試験サイクル時間の短縮

信頼性

温度変動下でも長期にわたり安定した動作
試験条件に準拠した性能

当社は、民生用電子機器の製品試験用途向けに検証済みの、校正済みの測定システム一式を開発・提供しています。設置や使用に関する専門知識とアドバイスを提供します。当社のソリューションは、コスト効率に優れているだけでなく、厳しい環境試験条件にも対応しています。

高速応答性を備えたロードセルを用いた、3C製品向け材料の衝撃試験および急速破壊試験

民生用電子機器の材料に対する衝撃試験や高速破壊試験を行うための小型圧電式1成分ロードセルは、以下の特徴を備えています：

高い過負荷容量による耐久性と耐衝撃性
極めて高い直線性に基づく測定精度
広い帯域幅による高速応答
当社のチャージアンプ（例：5018A、5167A、5073B）による外部調整が可能で、用途に合わせて測定範囲を最適化し、利用可能なダイナミックレンジを最大限に活用できます

母材試験とは何ですか？なぜ民生用電子機器に対して母材の機械的試験を行うのでしょうか？

材料の機械的試験には、衝撃試験、急速破壊靭性試験、疲労試験などが含まれます。これは、材料（金属、プラスチック、複合材料、ポリマー）に引張、圧縮、せん断などの物理的応力を加え、その特性や挙動を把握するためのプロセスです。得られたデータは、材料が特定の用途に適しているかどうかを判断するのに役立ち、また、材料の寿命や破損時期を予測するためにも利用できます。これは、現場で使用される民生用電子機器の故障の可能性に対処するための有効な手段です。

応答速度の速いダイナモメーターを用いた民生用電子機器の落下・衝撃試験

製品が地面に接触する際、作用する力、加速度、および衝撃の方向を把握する必要があります。高衝撃力の測定には、高い剛性と直線性、および低いクロストーク誤差を備えたセンサーが求められます。当社は、高精度な測定を実現するため、校正済みの単一および多軸力センサーおよび加速度計ソリューションを提供しています。圧電式センサーは、衝撃試験で一般的に使用されるひずみゲージ式センサーに比べて、多くの利点があります。

比類のない精度、長寿命、広い帯域幅／高速応答、長期的な動作安定性、信頼性、そして過酷な落下試験／衝撃試験手順における取り扱いの容易さにより、キスラーの圧電式ロードセルは最適な選択肢となっています。

民生用電子機器の落下／衝撃試験を行うための圧電式ダイナモメーターは、通常、以下の特徴を備えた圧電式ロードセルで構成されています：

高い過負荷容量による長寿命と耐衝撃性
極めて高い直線性に基づく測定精度
高い剛性により、力板の周波数応答が大幅に向上し（ひずみゲージ技術と比較して）、高速な応答時間を実現
チャージアンプ（例：5018A、5167A）による外部レンジ設定が可能で、用途に合わせて測定範囲を最適化し、利用可能なダイナミックレンジを最大限に活用できます

以下の製品からお選びいただけます：

即納可能な多成分ダイナモメーター
単成分および3成分ダイナモメーターを自作するためのロードセル
- 単成分ロードセル
- ロードセル一体型の単成分ロードセル組立キット（93x1）
カスタム製品レーン（CPL）は、オーダーメイドのダイナモメーターやその他の測定機器を提供する、キスラーの特別サービスです。

時間と周波数は反比例の関係にあるため、ダイナモメーターのフォースプレートは、固有振動数が落下試験で予想される周波数成分の少なくとも 3～5 倍になるように設計する必要があります。

Piezoelectric accelerometer to perform drop/impact testing on consumer electronics (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.

落下試験とは何ですか？なぜ民生用電子機器（3C製品）に対して落下試験を行うことが重要なのでしょうか？

落下による衝撃力から生じる損傷に対する保護は、ウェアラブルやポータブルな民生用電子機器の設計において重要な課題です。損傷には、画面のひび割れ、デバイスの破損、あるいは深刻な機能障害などが含まれます。

落下試験の目的は、想定される使用シナリオに基づいて設計目標と製造品質を検証し、耐久性を確認することです。これは製品の取り扱い時の耐性を評価するものであり、輸送（鉄道、航空機、船舶、自動車による輸送）を含む様々な試験シナリオを網羅しています。

また、落下試験は、民生用電子機器の開発過程でも使用される解析モデルの検証にも役立ちます。解析モデルを用いることで、試作前の段階で試験を行わずにコスト効率良く設計を評価することが可能となり、コスト削減につながるだけでなく、3C製品の市場投入期間の短縮や、価格帯の要件を満たすことにも寄与します。

民生用電子機器の落下試験の実施方法 – 試験シナリオ

通常、上部に落下用プラットフォーム、下部に力測定器を備えた落下試験塔が使用されます。最終的には、被試験体にも三軸加速度計を取り付けることになります。

3C家電製品（ノートパソコン、スマートフォン、タブレット）を、外装なしで様々な高さおよび向きから力測定装置のフォースプレート上に落下させ、衝撃力を測定する。その結果を設計目標と比較し、試験対象機器の損傷状況を評価する。

高帯域幅の小型三軸IEPEおよび三軸MEMS容量式加速度計を用いた、民生用電子機器のパッケージ試験／落下耐性試験／動的衝撃試験

当社の加速度計は小型・軽量であるため、パッケージ内部への取り付けをはじめ、被測定製品そのものへの取り付けや内部への埋め込みなど、柔軟な設置が可能です。MEMS加速度計を使用することで、衝撃発生前の自由落下状態の測定に加え、実際の衝撃事象の詳細な特性評価を行うことができます。

民生用電子機器のパッケージング試験を行うための小型三軸IEPEおよび三軸MEMS容量式加速度計は、低周波数測定に最適化されており、動的測定機能を備えています。主な特徴は以下の通りです：

高い過負荷容量による長寿命と耐環境性
極めて高い直線性に基づく測定精度
広い帯域幅により、信号帯域幅要件をはるかに上回る共振周波数を持つ、長時間の衝撃や短時間の衝撃の測定に適している
高精度な測定と関連する不確かさを実現するためのISO 17025に基づく校正

3C製品の落下試験用加速度計：

世界最小の3軸IEPE型マイクロ加速度計（軽量設計：6 mm（0.236インチ）立方体、センサー質量0.9グラム）。軽量かつ柔軟なケーブル（外径1.2 mm、3.2グラム/m）を採用しており、極めて小型の試験装置にも取り付け可能です。

包装試験とは何ですか？なぜ家電製品に対して包装試験を行う必要があるのでしょうか？

包装試験は、輸送や取り扱い中の衝撃に対して、包装とその内容物がどのように反応するかを評価するものです。この試験は、製造業者が設計上の欠陥に対処し、耐久性を向上させ、製品の損傷や紛失、およびそれに関連するコストを最小限に抑えるのに役立ちます。また、企業にとってコスト増につながる過剰包装や、輸送中の製品破損によるコスト増を招く過少包装を回避することも可能です。また、この試験は製品の包装の耐衝撃性を判断するのに役立ち、衝撃・振動試験では必ずしも検出されない構造的および機械的な弱点を明らかにします。

PiezoStarの単軸および三軸加速度センサーを用いた民生用電子機器のESS、HASS、およびHALT試験

HALTおよびHASS試験には、極めて高い温度安定性を備えた加速度計が必要です。これらの用途では、制御用加速度計と応答用加速度計が使用されます。制御用加速度計は、試験対象物への入力振動を監視するために使用され、通常は単軸加速度計です。応答用加速度計は、入力振動の結果として生じる試験対象物の振動を測定するもので、3軸加速度計です。

ESS、HASS、およびHALT試験向けのPiezoStar単軸および3軸加速度計は、以下の特長を備えています：

超低温度感度
広範囲の温度域における長期安定性
動的温度変化および過渡現象下での安定動作：分あたり最大60 °C（160 °F）の温度変化率に対応、極限温度範囲は–100 °C～200 °C（–212 °F～392 °F）
軽量構造への質量負荷を防ぐ低質量
応答型加速度計は最大2kHz、測定上限10kHzに対応
製品試験プログラムに合わせた低周波数校正
試験レベルおよび長期間の試験に耐える耐久性の高いコネクタおよびケーブル

環境ストレス試験（ESS、HASS、HALT）とは何ですか？なぜ民生用電子機器に対して環境ストレス試験を行うのですか？

環境ストレススクリーニング（ESS）とは、製品が故障するまでストレスを与える試験です。ESS試験手法の一環である高度加速寿命試験（HALT）と高度加速ストレススクリーニング（HASS）を組み合わせることで、故障メカニズムを早期に検出し、製品の信頼性を向上させ、修理や交換にかかるコストの削減に貢献します。ESSは、民生用電子機器が実使用環境下で故障する可能性に対処するための効果的な手段です。

ESS測定システムには、制御用加速度計、応答用加速度計、データ収集システム、信号調整装置、気候試験室、振動発生装置、およびコントローラが使用されます。試験プロセスは通常3～5日間を要します。このプロセスはいくつかの段階から構成され、被試験体（UUT）は以下のような条件に曝されます：

周期振動、ランダム振動、および衝撃
温度保持および温度サイクル
熱応力と振動応力の組み合わせ

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