Un ensayo de vibración aplica un entorno mecánico controlado a una PCBA o a un producto representativo; un cribado por vibración usa un proceso previamente validado para revelar variación de fabricación o defectos latentes. Ninguno queda definido por un valor de Grms, una duración o una referencia de norma aislados. El objetivo, el artículo, el perfil, la fijación, la monitorización y los criterios de aceptación deben formar una especificación coherente.
Puntos clave
- El cribado de producción no sustituye la calificación. La calificación demuestra una configuración frente a requisitos definidos; el cribado intenta detectar escapes de fabricación en unidades producidas.
- En vibración aleatoria, Grms es el resultado de integrar la PSD en la banda. Dos perfiles con el mismo Grms pueden cargar la PCBA de forma muy distinta.
- La fijación, los tornillos, los cables y los acelerómetros forman parte del sistema de ensayo. Una orden idéntica puede producir subensayo o sobreensayo si cambia ese sistema.
- La monitorización durante el estrés detecta aperturas, reinicios, pérdida de comunicación o degradación que pueden desaparecer antes de la inspección final.
- Antes de liberar un cribado hay que demostrar que encuentra mecanismos relevantes sin causar daño inaceptable a unidades conformes.
- Una RFQ comparable debe fijar perfil, ejes, control, limitación, estado operativo, aceptación, entregables, volumen y responsabilidad.
Índice
- ¿Es calificación, cribado, HALT, HASS o ESS?
- ¿Qué método de vibración corresponde al objetivo?
- ¿Cómo se especifica un ensayo defendible?
- ¿Cómo se valida la fijación y los acelerómetros?
- ¿Qué fallos puede revelar la vibración?
- ¿Cómo se libera un cribado de producción?
- Coste, datos y control de proceso
- Lista de verificación RFQ
- Normas y responsabilidades
- FAQ
¿Es calificación, cribado, HALT, HASS o ESS?
Estas actividades responden preguntas diferentes. El término correcto determina la severidad, el artículo, la evidencia y el precio que deben cotizarse.
| Actividad | Pregunta principal | Fase habitual | Resultado necesario |
|---|---|---|---|
| Ensayo de calificación | ¿La configuración definida cumple el requisito contractual y sus criterios de aceptación? | Validación formal del diseño | Evidencia de cumplimiento para configuración, categoría, método y revisión especificados |
| Cribado por vibración, VSS | ¿Un proceso repetible puede revelar defectos de fabricación relevantes? | Piloto o producción | Resultados por unidad/lote, defectos detectados y retroalimentación al proceso |
| HALT | ¿Qué debilidades y márgenes operativos o destructivos aparecen al elevar el estrés? | Desarrollo | Límites explorados y enlaces débiles; no un certificado de cumplimiento |
| HASS | ¿Un cribado derivado de márgenes caracterizados detecta variación sin dañar producto conforme? | Producción | Prueba de eficacia y seguridad, límites controlados y revalidación periódica |
| ESS | ¿Una combinación de estreses puede revelar defectos de vida temprana antes del envío? | Piloto o producción | Proceso específico del producto, que puede incluir temperatura, vibración u otros estreses |
HALT puede superar el entorno esperado para aprender dónde falla el diseño. HASS y VSS son procesos de producción, pero necesitan prueba previa y control de cambios. ESS es una categoría amplia. Ninguna de estas etiquetas demuestra por sí sola vida en campo, conformidad regulatoria o cumplimiento de una norma de producto.
¿Qué método de vibración corresponde al objetivo?
Elija desde el mecanismo de fallo y el entorno de ciclo de vida, no desde los perfiles predeterminados disponibles en una mesa.
| Método | Cuándo aporta valor | Qué puede revelar | Riesgo al especificarlo |
|---|---|---|---|
| Barrido o permanencia sinusoidal | Búsqueda de resonancias, excitación de banda estrecha o armónicos de maquinaria | Resonancias, sensibilidad de montaje, piezas flojas y respuesta localizada | Hay que definir rango, amplitud, velocidad de barrido, permanencias y seguimiento de resonancia |
| Vibración aleatoria de banda ancha | Entornos con energía distribuida; cribado cuando ha sido validado | Interconexiones intermitentes, fatiga, soporte insuficiente y aflojamiento | Grms no basta; se requieren puntos y pendientes de PSD, tolerancias y duración |
| Seno sobre aleatoria u otras combinaciones | Entornos con energía de banda ancha y tonos o bandas superpuestos | Respuestas combinadas que un perfil simple puede omitir | Es fácil sobredimensionar sin medición de campo o modelo justificado |
| Choque mecánico | Manipulación, impacto, transporte o choque operativo definido | Liberación de retenes, separación de conectores y daño por impacto | El choque no sustituye la vibración sostenida ni el análisis de fatiga |
IEC 60068-2-6 proporciona un procedimiento para vibración sinusoidal especificada. IEC 60068-2-64 cubre vibración aleatoria de banda ancha especificada. La norma puede definir el método, pero la aplicación, severidad, configuración, montaje y aceptación siguen siendo decisiones del programa.
¿Cómo se especifica un ensayo defendible?
Una especificación útil cierra las decisiones antes de reservar laboratorio o fabricar una fijación.
1. Defina objetivo y nivel del artículo
Indique si busca aprendizaje de diseño, calificación, cribado de producción, verificación de embalaje o reproducción de fallo. Defina si el artículo es PCB desnuda, PCBA, subconjunto o producto completo. Excluir carcasa, tapas, tornillos, cables, disipadores o tarjetas hijas puede cambiar masa, rigidez, amortiguamiento y resonancias.
2. Describa el entorno de ciclo de vida
Documente dónde aparece la vibración, cómo se instala el producto y qué sustenta el perfil: medición de campo, requisito contractual, norma aplicable o modelo de ingeniería. La ubicación en un vehículo, aeronave o máquina puede cambiar por completo la entrada y el montaje representativos.
3. Especifique la entrada completa
Para vibración aleatoria, entregue puntos de frecuencia, niveles o pendientes de PSD, Grms total, duración, subida y bajada, tolerancias, límites de aborto y ejes. La relación básica es:
Grms = √(área bajo la PSD de aceleración en la banda especificada)
La forma de la PSD determina dónde se aplica energía. Para vibración sinusoidal, especifique rango, base de amplitud, velocidad, número de barridos o permanencias y reglas de seguimiento. No convierta una cifra global en un perfil inventado.
4. Defina ejes, orientación y montaje
Seleccione ejes desde la instalación y la respuesta estructural. Probar tres ejes puede ser correcto, pero no es una obligación universal. Identifique sistema de coordenadas, cara de montaje, orientación del adaptador, secuencia y par de tornillos, apoyos, cambios de configuración y distribución de unidades.
5. Defina estado operativo y monitorización
Indique si el equipo estará encendido, apagado o recorriendo modos operativos. Liste cargas, interfaces, señales, umbrales, sincronización, tasa de captura, interrupciones admisibles, límites de corriente, enclavamientos y archivos que deben conservarse.
Una prueba antes y después puede omitir una apertura que solo aparece cerca de una resonancia. Si monitorizar en vivo es inseguro o impracticable, documente la limitación y defina controles complementarios.
6. Fije aceptación, aborto y disposición
Defina antes del ensayo qué constituye fallo: reinicio, pérdida de comunicación, cambio de resistencia, error de señal, grieta, tornillo flojo o daño físico. Añada límites de aborto, actuación del operador, recuperación de datos, reglas de repetición y método para distinguir fallo de producto, fijación, sensor, cable o instrumentación.
¿Cómo se valida la fijación y los acelerómetros?
La fijación debe reproducir el límite mecánico previsto y transmitir una entrada controlada. Pedir que sea “sin resonancias” no es suficiente ni siempre realista: hay que caracterizar el sistema vacío y cargado, medir sus limitaciones y controlar amplificación, atenuación y movimiento transversal.
| Elemento de control | Qué verificar antes de liberar | Evidencia que conviene conservar |
|---|---|---|
| Interfaz de montaje | Superficies, apoyos, tornillos, par, secuencia, orientación, carcasa y soportes representativos | Plano, fotografías, registro de par e identificación de configuración |
| Estudio de la fijación | Respuesta vacía y cargada en la banda; modos locales, atenuación y movimiento transversal | Curvas del estudio y limitaciones identificadas |
| Acelerómetros de control | Ubicaciones que representen la entrada sin depender de una zona flexible local | Mapa de sensores, canales y estado de calibración |
| Acelerómetros de respuesta | Ubicaciones críticas sin alterar indebidamente la dinámica por masa o cable | Curvas de respuesta y evaluación de carga del sensor |
| Estrategia de control | Control puntual, promedio o limitante apropiado para tamaño y respuesta | Configuración del controlador y justificación de limitación o reducción selectiva |
| Cableado y servicios | Sujeción sin rigidez ni impactos irreales; bucles que no golpeen el artículo | Fotografías y registro del trazado |
| Protección de aborto | Entrada excesiva, respuesta crítica, inestabilidad, desplazamiento, corriente y temperatura insegura | Configuración y registro de abortos |
Una respuesta local alta puede justificar limitación o reducción selectiva de nivel. Ambas cambian el estrés entregado y deben quedar aprobadas y trazables; ocultarlas invalida la comparación entre laboratorios o lotes.
¿Qué fallos puede revelar la vibración?
La vibración revela un síntoma, no una causa raíz única. La investigación debe relacionar el evento con evidencia de diseño, material, ensamblaje y montaje de ensayo.
| Síntoma observado | Posibles contribuyentes | Confirmación útil |
|---|---|---|
| Apertura intermitente, reinicio o pérdida de comunicación | Unión agrietada, conector con microdeslizamiento, terminal flojo, crimpado marginal o cable en movimiento | Registro eléctrico sincronizado, inspección del conector, rayos X o sección cuando estén justificados |
| Movimiento de componente pesado o disipador | Soporte insuficiente, pérdida de precarga, fijación inadecuada o alta respuesta local | Datos de respuesta, verificación de par, inspección y revisión mecánica |
| Fallo de BGA o encapsulado sin terminales | Flexión de placa, diferencia de rigidez, defecto de ensamblaje o resonancia local | Momento del evento, medida de deformación/respuesta, rayos X y análisis dirigido |
| Discontinuidad de vía o pista | Zona de alta deformación, soporte insuficiente, geometría o defecto de fabricación | Monitorización de red, microsección y revisión de diseño y apilado |
| Tornillo flojo o ruido de carcasa | Diseño de unión, precarga, bloqueo, superficie o deslizamiento repetido | Auditoría de par, marcas testigo e inspección física |
| Falso fallo durante el ensayo | Modo de fijación, sensor, golpe de cable, adaptador de conector o caída del sistema de medida | Repetibilidad, revisión de instrumentación y ensayo de sustitución o sin artículo |
AOI confirma condiciones visibles y los rayos X ayudan en uniones ocultas seleccionadas. Ninguno demuestra por sí solo ausencia de defectos sensibles a vibración. Elija la inspección según el mecanismo sospechado y alinéela con la estrategia de pruebas y calidad de PCBA y la inspección AOI.
¿Cómo se libera un cribado de producción?
Libere el cribado después de una prueba de eficacia con unidades representativas. Debe responder tanto a detección como a seguridad del producto conforme.
- Congele la configuración. Revisión de producto, fijación, programa, cables, tornillería, canales, perfil y criterios.
- Caracterice la respuesta. Identifique resonancias críticas, variación entre unidades y comportamiento funcional.
- Demuestre detección. Use escapes conocidos, defectos controlados, mecanismos previos u otro método justificado para mostrar que el cribado encuentra la debilidad objetivo.
- Demuestre seguridad. Compruebe que unidades conformes no sufren degradación, daño ni consumo de vida inaceptable mediante un método adecuado al producto.
- Defina márgenes y abortos. Considere variación de producto, fijación, sensor y equipo sin ocultar fallos reales.
- Revalide cambios. Reabra la prueba ante cambios relevantes de producto, componente, fijación, proceso, programa, proveedor o laboratorio.
MIL-HDBK-344A se cita a veces para conceptos de ESS, pero es una guía histórica, no un mandato universal. Los requisitos contractuales y la validación específica del producto tienen prioridad.
¿Qué determina el coste y el plazo?
El coste depende del diseño y fabricación de la fijación, capacidad de la mesa, masa y centro de gravedad, número de montajes, banda y duración, instrumentación, canales de respuesta, monitorización funcional, ingeniería, análisis de fallos, informe y volumen. Ensayos energizados pueden requerir cargas, arneses, enclavamientos y adquisición sincronizada.
Reduzca retrabajo entregando una especificación completa, una interfaz mecánica estable, señales críticas priorizadas y un informe proporcional a la decisión. Muestreo frente a cribado del 100 % es una decisión de riesgo y contrato basada en consecuencia del fallo, capacidad de proceso, historial y requisitos del cliente; no se deduce solo del sector.
Un cribado que solo separa aprobado y rechazado es inspección costosa. Conserve unidad, lote, revisión, perfil, fijación, eje, evento, síntoma, causa, corrección y disposición. Analice tendencias por mecanismo y use el resultado para controlar el proceso.
Lista de verificación RFQ para ensayo o cribado de vibración
Producto y entorno
- Revisión, cantidad, dimensiones, masa, centro de gravedad y restricciones de manipulación
- Nivel del artículo: PCB, PCBA, subconjunto o producto completo
- Instalación, ejes, soportes, tapas, cables, disipadores, tornillería y orientación operativa
- Entorno de ciclo de vida, ubicación, datos medidos, norma invocada, categoría y revisión
Perfil y control
- Vibración sinusoidal, aleatoria, combinada, choque o secuencia de métodos
- Rango, amplitud o puntos/pendientes PSD, Grms cuando aplique y tolerancias
- Duración, barridos/permanencias, rampas, ejes y unidades por configuración
- Estrategia de control, ubicaciones de control/respuesta, limitación, reducción selectiva y abortos
Funcionamiento y aceptación
- Estado energizado, cargas, modos, interfaces, restricciones y enclavamientos
- Señales, umbrales, tasa de datos, sincronización, formato y retención
- Comprobaciones antes, durante y después
- Criterios visuales, eléctricos, mecánicos y analíticos
- Fallo, repetición, retrabajo, causa raíz y disposición de lote
Entregables y datos comerciales
- Responsable de fijación, planos, estudio, fotografías, mapa de sensores y calibración
- Datos brutos/procesados, informe, trazabilidad, desviaciones, retención y confidencialidad
- Cantidades de prototipo, piloto y producción, fechas objetivo, recurrencia y logística
- Reparto de responsabilidad entre fabricante PCBA, propietario del producto y laboratorio aprobado
Para programas de vehículo o aeronáuticos, entregue aplicabilidad, ubicación, categoría y requisitos transmitidos por el cliente. Una etiqueta sectorial o un número de norma sin esas decisiones no permite cotizar ni validar el ensayo.
APTPCB puede revisar la fabricabilidad de la PCBA, la interfaz de montaje, el plan de monitorización, los criterios documentales y los datos necesarios para cotizar. La definición final del entorno, la calificación del producto y la aprobación del laboratorio permanecen bajo el programa del cliente.
Normas y límite de responsabilidad
Según el producto y el contrato pueden aplicarse:
- IEC 60068-2-6:2007 — ensayo Fc de vibración sinusoidal;
- IEC 60068-2-64:2008+A1:2019 — vibración aleatoria de banda ancha y guía;
- ISO 16750-3:2023 — cargas mecánicas para sistemas y componentes eléctricos/electrónicos de vehículos de carretera según ubicación;
- MIL-STD-810H, Method 514.8 — adaptación del entorno de vibración cuando el programa lo invoca;
- RTCA DO-160G, Section 8 — vibración para equipos aeronáuticos cuando se invoca categoría y configuración;
- MIL-HDBK-344A — conceptos históricos de cribado ambiental, sujetos a requisitos contractuales actuales.
Confirme revisión, categoría, procedimiento, severidad, montaje, precedencia y aceptación. Nombrar una norma no vuelve aplicables todos sus perfiles. El fabricante de PCB/PCBA puede aportar datos y controles de fabricación; el propietario del producto define el entorno y criterios, y el laboratorio autorizado ejecuta y documenta el método acordado.
FAQ sobre ensayo y cribado por vibración
¿Qué es el cribado por vibración de una PCBA?
Es un proceso de producción controlado y validado para revelar defectos latentes o variación de fabricación mediante estrés mecánico. Perfil, fijación, monitorización y aceptación deben ser específicos del producto.
¿Cuál es la diferencia entre PSD y Grms?
La PSD describe cómo se distribuye por frecuencia la aceleración cuadrática media de una vibración aleatoria, normalmente en g²/Hz. Grms es la raíz cuadrada del área de esa PSD; expresa intensidad total, no su forma espectral.
¿El cribado por vibración daña las PCBA conformes?
No debe suponerse. Una prueba de eficacia debe demostrar detección de defectos relevantes y ausencia de daño o degradación inaceptable en hardware conforme, seguida de control de cambios y revalidación.
¿Hay que ensayar siempre los tres ejes?
No existe una regla universal. Seleccione ejes según orientación instalada, respuesta estructural, mecanismos de fallo, evidencia de calificación y requisitos contractuales; documente cualquier eje omitido.
¿La vibración aleatoria es mejor que la sinusoidal?
No de forma universal. La aleatoria excita una banda simultáneamente; la sinusoidal sirve para barrer resonancias o reproducir excitación estrecha. El entorno y el objetivo determinan si se necesita una, ambas o una combinación.
¿Cuánto debe durar un cribado de producción?
No hay una duración universal. Justifíquela con detección, respuesta del producto, evaluación de daño, variación del proceso, rendimiento y contrato. Más tiempo puede consumir vida sin mejorar la detección.
¿Qué debe incluir una cotización de ensayo de vibración?
Incluya configuración, masa, montaje, entorno o norma, perfil completo, ejes, control, estado operativo, monitorización, aceptación, abortos, fijación, informe, cantidad y calendario.
¿Una prueba de vibración sustituye al choque o a los ciclos térmicos?
No. Vibración, choque y temperatura excitan mecanismos distintos. Combine métodos solo cuando el entorno, el análisis de riesgo o el requisito contractual lo justifiquen y controle la secuencia y el daño acumulado.
Solicitar una revisión de preparación para ensayo
Envíe datos de fabricación y ensamblaje, configuración mecánica, requisito de vibración, perfil, monitorización, aceptación, cantidad y calendario mediante la página de contacto. La revisión debe identificar vacíos de fabricabilidad, interfaz de fijación, documentación y responsabilidad antes de fabricar o reservar laboratorio.